SN54LVT8996與SN74LVT8996：3.3V 10位可尋址掃描端口JTAG TAP收發(fā)器深度解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，測(cè)試與驗(yàn)證是確保產(chǎn)品質(zhì)量和性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而德州儀器（TI）的SN54LVT8996和SN74LVT8996這兩款3.3V 10位可尋址掃描端口（ASP）多分支可尋址IEEE STD 1149.1（JTAG）TAP收發(fā)器，為復(fù)雜電路組件的測(cè)試提供了強(qiáng)大的支持。今天，我們就來(lái)深入了解一下這兩款器件。

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器件概述

SN54LVT8996和SN74LVT8996屬于德州儀器SCOPE?可測(cè)試性集成電路家族。它們支持IEEE Std 1149.1 - 1990邊界掃描，旨在促進(jìn)復(fù)雜電路組件的測(cè)試。與大多數(shù)SCOPE?器件不同，ASP并非邊界可掃描設(shè)備，而是將TI的可尋址陰影端口技術(shù)應(yīng)用于IEEE Std 1149.1 - 1990（JTAG）測(cè)試訪問(wèn)端口（TAP），從而將掃描訪問(wèn)范圍擴(kuò)展到板級(jí)之外。

功能特點(diǎn)

• 電壓兼容性：這兩款器件專為3.3V VCC低電壓操作而設(shè)計(jì)，但具備與5V主設(shè)備和/或目標(biāo)設(shè)備接口的能力。在3.3V供電時(shí)，主TAP和輔助TAP均完全具備5V容限，可與5V和/或3.3V的主設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行接口。
• 開(kāi)關(guān)架構(gòu)：ASP在概念上可視為一組開(kāi)關(guān)，能夠?qū)⒛K級(jí)TAP與更高級(jí)別的TAP（如模塊間TAP）連接或隔離。這種簡(jiǎn)單的架構(gòu)使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠克服IEEE Std 1149.1環(huán)形和星形配置的局限性，允許所有五個(gè)IEEE Std 1149.1信號(hào)以多分支方式進(jìn)行路由。
• 多地址支持：10位地址空間提供了多達(dá)1021個(gè)用戶指定的板地址。同時(shí)，ASP還支持三個(gè)可全局接收的專用地址，包括斷開(kāi)地址（DSA）、復(fù)位地址（RSA）和測(cè)試同步地址（TSA），以滿足不同的測(cè)試需求。
• 高驅(qū)動(dòng)輸出：具備高驅(qū)動(dòng)輸出能力（–32mA IOH，64mA IOL），支持主端的背板接口和輔端的高扇出。
• 強(qiáng)大的保護(hù)性能：閂鎖性能超過(guò)JESD 78 Class II的100mA要求，ESD保護(hù)超過(guò)JESD 22標(biāo)準(zhǔn)，包括2000V人體模型（A114 - A）、200V機(jī)器模型（A115 - A）和1000V帶電設(shè)備模型（C101）。
• 多種封裝選項(xiàng)：提供塑料小外形（DW）、薄收縮小外形（PW）封裝、陶瓷芯片載體（FK）和陶瓷DIP（JT）等多種封裝選項(xiàng)，以滿足不同的應(yīng)用需求。

工作原理

連接控制

ASP的大多數(shù)操作與主測(cè)試時(shí)鐘（PTCK）輸入同步。PTCK始終直接緩沖到輔助測(cè)試時(shí)鐘（STCK）輸出。設(shè)備上電時(shí)，ASP默認(rèn)主TAP與輔助TAP斷開(kāi)連接（除非使用旁路信號(hào)）。通過(guò)斷言主測(cè)試復(fù)位（PTRST）輸入或使用陰影協(xié)議，也可進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。PTRST始終直接緩沖到輔助測(cè)試復(fù)位（STRST）輸出，確保ASP及其關(guān)聯(lián)的輔助TAP能夠同時(shí)復(fù)位。

陰影協(xié)議

系統(tǒng)中ASP的尋址通過(guò)陰影協(xié)議實(shí)現(xiàn)，該協(xié)議在PTDI上與PTCK同步接收。陰影協(xié)議僅在特定的穩(wěn)定TAP狀態(tài)（如Test - Logic - Reset、Run - Test/Idle、Pause - DR和Pause - IR）下發(fā)生，以避免在Shift - DR或Shift - IR狀態(tài)下出現(xiàn)信號(hào)總線爭(zhēng)用。陰影協(xié)議基于串行位對(duì)信號(hào)方案，使用兩種位對(duì)組合（數(shù)據(jù)1、數(shù)據(jù)0）表示地址數(shù)據(jù)，另外兩種位對(duì)組合（選擇、空閑）用于幀定界。

地址匹配

ASP的連接狀態(tài)通過(guò)比較最后有效陰影協(xié)議中接收到的地址與地址輸入（A9 - A0）以及三個(gè)內(nèi)部專用地址（DSA、RSA和TSA）來(lái)確定。如果陰影協(xié)議地址與地址輸入匹配，ASP將發(fā)送確認(rèn)協(xié)議并進(jìn)入連接狀態(tài)（ON）；如果不匹配，則進(jìn)入斷開(kāi)狀態(tài)（OFF）。

協(xié)議旁路

通過(guò)低電平的BYP輸入可選擇協(xié)議旁路模式。在該模式下，無(wú)論先前的陰影協(xié)議結(jié)果如何，ASP都將進(jìn)入BYP狀態(tài)（主TAP信號(hào)連接到輔助TAP信號(hào)），同時(shí)禁用陰影協(xié)議的接收。

應(yīng)用場(chǎng)景

在實(shí)際應(yīng)用中，ASP可用于多個(gè)（串行鏈接）符合IEEE Std 1149.1的設(shè)備組。每個(gè)組的ASP被分配一個(gè)唯一的地址，其主TAP連接到公共（多分支）TAP信號(hào)，輔助TAP信號(hào)扇出到與之關(guān)聯(lián)的特定設(shè)備組。這種應(yīng)用允許ASP連接到4線或5線多分支測(cè)試訪問(wèn)總線，如背板上的總線。

通過(guò)陰影協(xié)議，可選擇單個(gè)模塊上的掃描鏈，并通過(guò)多分支TAP進(jìn)行控制，就好像它是系統(tǒng)中唯一的掃描鏈一樣。完成對(duì)給定模塊的掃描操作后，可按相同方式選擇另一個(gè)模塊。此外，在Pause - DR和Pause - IR TAP狀態(tài)下，可使用測(cè)試同步地址（TSA）實(shí)現(xiàn)同時(shí)的TAP狀態(tài)更改和多播掃描操作，這對(duì)于模塊級(jí)或模塊間的內(nèi)置自測(cè)試（BIST）功能非常有用。

電氣特性與參數(shù)

絕對(duì)最大額定值

在規(guī)定的工作自由空氣溫度范圍內(nèi)，器件的絕對(duì)最大額定值包括電源電壓范圍為 - 0.5V至7V，不同型號(hào)的輸出低態(tài)電流也有所不同，如SN54LVT8996為96mA，SN74LVT8996為128mA等。需要注意的是，超過(guò)絕對(duì)最大額定值可能會(huì)對(duì)器件造成永久性損壞。

推薦工作條件

SN54LVT8996和SN74LVT8996在不同的溫度范圍和電氣參數(shù)下有各自的推薦工作條件，包括輸入電壓、輸出電流等。例如，在特定的VCC電壓下，對(duì)輸入和輸出的電壓、電流都有相應(yīng)的要求。

電氣特性

在推薦的工作自由空氣溫度范圍內(nèi)，器件的電氣特性包括輸入鉗位電壓、輸出高電平電壓、輸出低電平電壓、輸入電流等參數(shù)。這些參數(shù)對(duì)于正確設(shè)計(jì)和使用器件至關(guān)重要。

時(shí)序要求

器件的時(shí)序要求包括時(shí)鐘頻率、脈沖持續(xù)時(shí)間、建立時(shí)間和保持時(shí)間等。例如，在不同的VCC電壓下，PTCK的時(shí)鐘頻率有不同的最小值和最大值要求，同時(shí)對(duì)BYP、PTCK、PTRST等信號(hào)的脈沖持續(xù)時(shí)間以及A9 - A0、PTDI、PTMS等信號(hào)相對(duì)于PTCK的建立時(shí)間和保持時(shí)間也有規(guī)定。

開(kāi)關(guān)特性

開(kāi)關(guān)特性描述了器件在不同輸入信號(hào)作用下輸出信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)間，如從低電平到高電平的轉(zhuǎn)換時(shí)間（tPLH）和從高電平到低電平的轉(zhuǎn)換時(shí)間（tPHL）等。這些參數(shù)對(duì)于評(píng)估器件的性能和設(shè)計(jì)電路的時(shí)序至關(guān)重要。

封裝與布局

封裝選項(xiàng)

SN74LVT8996提供了多種封裝選項(xiàng)，包括SOIC（DW）和TSSOP（PW）等。不同的封裝在引腳數(shù)量、包裝數(shù)量、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)、引腳鍍層等方面有所不同，用戶可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

示例布局

文檔中還提供了示例電路板布局、模板設(shè)計(jì)等信息，包括TSSOP封裝的焊盤圖案、阻焊層細(xì)節(jié)以及模板的焊膏示例等。這些信息對(duì)于電路板的設(shè)計(jì)和制造具有重要的參考價(jià)值。

總結(jié)

SN54LVT8996和SN74LVT8996這兩款器件憑借其豐富的功能特點(diǎn)、靈活的工作模式和良好的電氣性能，為復(fù)雜電路的測(cè)試和驗(yàn)證提供了有效的解決方案。無(wú)論是在航空航天、國(guó)防還是醫(yī)療等領(lǐng)域，它們都能發(fā)揮重要作用。作為電子工程師，我們需要深入了解這些器件的工作原理和特性，以便在實(shí)際設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮它們的優(yōu)勢(shì)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。你在實(shí)際應(yīng)用中是否使用過(guò)類似的器件呢？遇到過(guò)哪些問(wèn)題？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。