深入解析SCAN928028：8通道10:1串行器的卓越性能與應(yīng)用指南

作為一名電子工程師，在硬件設(shè)計(jì)開發(fā)的道路上，我們不斷探尋著性能卓越、功能強(qiáng)大的器件，以滿足日益復(fù)雜的系統(tǒng)需求。今天，我們就來深入剖析一款備受關(guān)注的串行器——SCAN928028，它集成了多種先進(jìn)特性，為高速數(shù)據(jù)傳輸和測試提供了可靠的解決方案。

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產(chǎn)品概述

SCAN928028是一款8通道10:1串行器，將八個(gè)串行器集成于單一芯片，具備IEEE 1149.1（JTAG）兼容性和全速內(nèi)建自測試（At - Speed BIST）模式。其工作頻率范圍為18至66 MHz，所有8個(gè)通道能同步于單一并行時(shí)鐘速率，可將1至8路10位并行輸入數(shù)據(jù)序列化為帶有嵌入式時(shí)鐘的數(shù)據(jù)流，輸出采用8個(gè)5 mA改進(jìn)型總線LVDS輸出，適用于點(diǎn)對點(diǎn)和輕負(fù)載多點(diǎn)應(yīng)用。

關(guān)鍵特性亮點(diǎn)

測試兼容性與自測試功能

支持IEEE 1149.1（JTAG）標(biāo)準(zhǔn)，方便進(jìn)行設(shè)備互連驗(yàn)證，同時(shí)具備全速內(nèi)建自測試模式，可在系統(tǒng)運(yùn)行速度下進(jìn)行測試，有效檢測設(shè)備內(nèi)部故障，確保系統(tǒng)的可靠性。

高速同步性能

所有8個(gè)通道能同步于單一并行時(shí)鐘速率，范圍從18至66 MHz，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫院头€(wěn)定性，可滿足高速數(shù)據(jù)處理的需求。

功能集成與數(shù)據(jù)序列化

該器件可替代多個(gè)DS92LV1021和'1023 10位串行器設(shè)備，將1至8路10位并行輸入數(shù)據(jù)序列化為帶有嵌入式時(shí)鐘的數(shù)據(jù)流，減少了系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。

低功耗設(shè)計(jì)

采用單電源+3.3V（±10%）供電，典型功耗僅740mW（滿載、PRBS、66MHz、3.3V），且每個(gè)通道都有獨(dú)立的電源控制信號(hào)，可根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整功耗，提高系統(tǒng)的能效。

寬溫度范圍工作

支持工業(yè)溫度范圍（-40至+85°C），能適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境，保證設(shè)備在不同溫度條件下的穩(wěn)定運(yùn)行。

電氣特性與性能指標(biāo)

絕對最大額定值

了解器件的絕對最大額定值對于保證其安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。SCAN928028的電源電壓范圍為 -0.3V至 +4V，LVCMOS/LVTTL輸入電壓范圍為 -0.3V至 (Vcc +0.3V) 等。在設(shè)計(jì)過程中，必須嚴(yán)格遵守這些參數(shù)，避免超出額定值導(dǎo)致器件損壞。

推薦工作條件

推薦的電源電壓為3.0至3.6V，典型值為3.3V；工作環(huán)境溫度范圍為 -40至 +85°C；時(shí)鐘速率范圍為18至66 MHz。在這些條件下工作，器件能夠發(fā)揮最佳性能。

電氣參數(shù)

文檔詳細(xì)列出了LVCMOS/LVTTL和Bus LVDS的直流參數(shù)，如輸入電壓、輸出電壓、輸入電流、輸出短路電流等。這些參數(shù)為電路設(shè)計(jì)和信號(hào)完整性分析提供了重要依據(jù)。例如，LVCMOS/LVTTL輸入的高電平電壓范圍為2.0V至Vcc，低電平電壓范圍為GND至0.8V，確保了正確的邏輯電平識(shí)別。

時(shí)序要求與開關(guān)特性

SCAN928028對時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)的時(shí)序要求有明確規(guī)定，如TCLK的時(shí)鐘周期、上升時(shí)間、下降時(shí)間等。同時(shí)，還給出了Bus LVDS信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)間、建立時(shí)間、保持時(shí)間等開關(guān)特性參數(shù)。在設(shè)計(jì)PCB布局和信號(hào)傳輸路徑時(shí)，必須充分考慮這些時(shí)序要求，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。

工作模式解析

初始化模式

在序列化和傳輸數(shù)據(jù)之前，SCAN928028和接收端的解串器需要進(jìn)行初始化操作，以同步PLL和本地時(shí)鐘。初始化過程包括兩個(gè)步驟：首先，串行器的PLL鎖定本地時(shí)鐘（TCLK），然后解串器的PLL同步到串行器的輸出信號(hào)。在這個(gè)過程中，同步信號(hào)（SYNC）起著關(guān)鍵作用，它可以控制串行器發(fā)送同步模式信號(hào)，幫助解串器快速鎖定時(shí)鐘。

數(shù)據(jù)傳輸模式

初始化完成后，串行器開始接收來自輸入端口（DINn0 - DINn9）的數(shù)據(jù)，并在TCLK的上升沿將數(shù)據(jù)鎖存。串行數(shù)據(jù)流包含起始位、停止位和10位數(shù)據(jù)位，其中起始位和停止位同時(shí)作為嵌入式時(shí)鐘位。串行數(shù)據(jù)的傳輸速率是TCLK頻率的12倍，而有效數(shù)據(jù)負(fù)載速率是TCLK頻率的10倍。

重新同步模式

當(dāng)連接的解串器失去鎖相時(shí)，會(huì)自動(dòng)嘗試重新同步到串行器的數(shù)據(jù)流。如果數(shù)據(jù)流不是重復(fù)模式，解串器通常能夠自動(dòng)鎖定。對于某些特定的解串器（如DS92LV1210），可能需要從解串器到串行器的反饋路徑，以確保在失去鎖相時(shí)能夠及時(shí)發(fā)送同步模式信號(hào)。

全速測試模式

通過@SPEED TEST信號(hào)可以啟動(dòng)隨機(jī)數(shù)據(jù)模式的發(fā)送，用于測試LVDS鏈路的誤碼率。同時(shí)，JTAG也可用于驗(yàn)證設(shè)備互連和啟動(dòng)/驗(yàn)證全速內(nèi)建自測試。

低功耗模式

SCAN928028具有主電源關(guān)閉信號(hào)（MS_PWDN）和每個(gè)通道的獨(dú)立電源關(guān)閉控制信號(hào)（PWDNn）。當(dāng)MS_PWDN為低電平時(shí)，整個(gè)設(shè)備進(jìn)入低功耗狀態(tài)；當(dāng)PWDNn為低電平時(shí)，相應(yīng)的通道進(jìn)入低功耗睡眠模式，輸出進(jìn)入三態(tài)。

三態(tài)模式

當(dāng)系統(tǒng)將驅(qū)動(dòng)使能信號(hào)（DEN）拉低時(shí)，串行器的輸出進(jìn)入三態(tài)，可用于隔離設(shè)備或在多個(gè)設(shè)備共享總線時(shí)避免信號(hào)沖突。

應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

數(shù)據(jù)使用建議

如果使用的數(shù)據(jù)位數(shù)少于10位，建議將相鄰位連接到嵌入式時(shí)鐘位，以防止數(shù)據(jù)負(fù)載中出現(xiàn)重復(fù)多過渡（RMT）模式，影響解串器的鎖相和數(shù)據(jù)恢復(fù)。

電源考慮

由于采用CMOS設(shè)計(jì)，SCAN928028本身具有較低的功耗。LVDS輸出的恒流源特性進(jìn)一步降低了速度與功耗曲線的斜率，減少了功耗隨速度的增加。在設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)確保為器件提供穩(wěn)定、低噪聲的電源。

PCB布局與電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PCB布局對于LVDS設(shè)備的性能至關(guān)重要。應(yīng)采用低噪聲的電源饋電設(shè)計(jì)，將高頻或高電平的輸入輸出信號(hào)分開，以減少干擾和噪聲。使用薄介質(zhì)（2至4 mils）的電源/接地層可提高電源系統(tǒng)的性能，降低電感寄生效應(yīng)。同時(shí)，合理選擇和布局外部旁路電容，如RF陶瓷電容和鉭電解電容，可有效濾除電源噪聲。

傳輸介質(zhì)與終端匹配

SCAN928028可用于點(diǎn)對點(diǎn)或輕負(fù)載多點(diǎn)應(yīng)用，傳輸介質(zhì)可以是PCB走線或電纜。在點(diǎn)對點(diǎn)配置中，只需在接收端進(jìn)行終端匹配，推薦使用100歐姆的電阻，以匹配線路的差分阻抗。終端電阻應(yīng)盡可能靠近接收端輸入，以減少反射和信號(hào)失真。

測試功能詳解

PRBS測試

每個(gè)串行器通道都能生成內(nèi)部PRBS數(shù)據(jù)模式，并通過LVDS鏈路傳輸?shù)浇獯?。特定的解串器（如SCAN921224）具有PRBS模式驗(yàn)證電路，可檢測數(shù)據(jù)模式中的誤碼，并在測試驗(yàn)證引腳上報(bào)錯(cuò)誤信息。

JTAG測試

SCAN928028支持JTAG測試，通過EXTEST指令可進(jìn)行LVDS互連的通斷測試，RUNBIST指令可進(jìn)行系統(tǒng)速度下的互連測試。在執(zhí)行RUNBIST測試時(shí)，需要注意兩個(gè)設(shè)備在加載指令后必須在4K系統(tǒng)時(shí)鐘內(nèi)進(jìn)入RTI（Run - Test - Idle）狀態(tài)，否則可能會(huì)影響測試結(jié)果。

引腳說明與封裝信息

引腳功能

SCAN928028的引腳涵蓋了數(shù)據(jù)輸入、時(shí)鐘輸入、控制信號(hào)、電源和接地等多種功能。詳細(xì)了解每個(gè)引腳的功能和電氣特性，對于正確連接和使用器件至關(guān)重要。例如，BIST_ACT和BIST_SEL[0:3]引腳用于控制BIST測試模式，DEN引腳用于控制串行器輸出的數(shù)據(jù)使能。

封裝形式

該器件采用196引腳的NFBGA封裝，具有良好的散熱性能和電氣性能。在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)封裝尺寸和引腳布局進(jìn)行合理的焊盤設(shè)計(jì)和布線。

總結(jié)與建議

SCAN928028作為一款功能強(qiáng)大的8通道10:1串行器，在高速數(shù)據(jù)傳輸和測試領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在使用該器件時(shí)，我們需要充分了解其特性、工作模式和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，合理進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和PCB布局，以確保系統(tǒng)的性能和可靠性。同時(shí)，在測試過程中，要嚴(yán)格按照測試規(guī)范進(jìn)行操作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決潛在的問題。希望本文能為廣大電子工程師在設(shè)計(jì)和應(yīng)用SCAN928028時(shí)提供有益的參考。你在實(shí)際使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。