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邏輯分析儀
邏輯分析儀
邏輯分析儀是利用時(shí)鐘從測(cè)試設(shè)備上采集和顯示數(shù)字信號(hào)的儀器,，zui主要作用在于時(shí)序判定。由于邏輯分析儀不像示波器那樣有許多電壓等級(jí),，通常只顯示兩個(gè)電壓（邏輯1和0），因此設(shè)定了參考電壓后,，將被測(cè)信號(hào)通過比較器進(jìn)行判定,，高于參考電壓者為High,低于參考電壓者為L(zhǎng)ow，在High與 Low之間形成數(shù)字波形,。例如：一個(gè)待測(cè)信號(hào)使用200MHz采樣率的，當(dāng)參考電壓設(shè)定為1.5V時(shí),，在測(cè)量時(shí)就會(huì)平均每5ns采取一個(gè)點(diǎn),，超過1.5V者為High（邏輯1），低于1.5V者為L(zhǎng)ow（邏輯0）,，而后的邏輯1和0可連接成一個(gè)簡(jiǎn)單波形,，工程師便可在此連續(xù)波形中找出異常錯(cuò)誤（bug）之處。整體而言,，測(cè)量被測(cè)信號(hào)時(shí),，并不會(huì)顯示出電壓值，只是High跟Low的差別,；如果要測(cè)量電壓就一定需要使用示波器,。除了電壓值的顯示不同外，與示波器的另一個(gè)差別在于通道數(shù)量,。一般的示波器只有2個(gè)通道或4個(gè)通道,，而可以擁有從16個(gè)通道、32個(gè)通道,、64個(gè)通道和上百個(gè)通道數(shù)不等,，因此具備同時(shí)進(jìn)行多通道測(cè)試的優(yōu)勢(shì)。
根據(jù)硬件設(shè)備設(shè)計(jì)上的差異,，目前市面上大致上可分為獨(dú)立式（或單機(jī)型）和需結(jié)合電腦的PC-based卡式虛擬,。獨(dú)立式是將所有的測(cè)試軟件,、運(yùn)算管理元件以及整合在一臺(tái)儀器之中；卡式虛擬則需要搭配電腦一起使用,，顯示屏也與主機(jī)分開,。就整體規(guī)格而言，獨(dú)立式已發(fā)展到相當(dāng)高標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,，例如采樣率可達(dá)8GHz,、通道數(shù)可擴(kuò)充到300個(gè)通道以上，存儲(chǔ)深度相對(duì)也高,，獨(dú)立式以往價(jià)格昂貴,，從幾萬到數(shù)十萬人民幣不等，一般用戶很少用得起,。zui近中國臺(tái)灣OItek科技有限公司推出的OLA2032BTM獨(dú)立臺(tái)式EasyDebugTM,，不超過2萬元人民幣經(jīng)濟(jì)性價(jià)格讓每個(gè)工程師都用得起。尤其在數(shù)字電路教學(xué)中,，改變了以往老師為了降低成本使用虛擬進(jìn)而產(chǎn)生的不直觀,、麻煩等問題，在同一個(gè)價(jià)格上,，我們可以把臺(tái)式獨(dú)立很輕松地拎起來,。基于計(jì)算機(jī)接口的卡式虛擬,，以較小的成本提供了相應(yīng)的性能,，但是卡式虛擬也有很大缺點(diǎn)，它需要配備電腦才能使用,，尤其數(shù)字測(cè)試中,，工程師往往會(huì)陷入一堆PCB板中，采用旋轉(zhuǎn)按鈕的儀器要比在屏幕上移動(dòng)鼠標(biāo)更加方便,。技術(shù)的發(fā)展也逐漸把示波器和的功能融合在一起,，成為混合式的儀器（MSO），也稱混合信號(hào)測(cè)試儀器,。
[編輯本段]的主要特點(diǎn)
的作用是利用便于觀察的形式顯示出數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行情況,，對(duì)數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行分析和故障判斷。其主要特點(diǎn)如下：
有足夠多的輸入通道
具有多種靈活的觸發(fā)方式,，確保對(duì)被觀察的數(shù)據(jù)流準(zhǔn)確定位（對(duì)軟件而言可以跟蹤系統(tǒng)運(yùn)行中的任意程序段,，對(duì)硬件而言可以檢測(cè)并顯示系統(tǒng)中存在的毛刺干擾）。
具有記憶功能,，可以觀測(cè)單次及非周期性數(shù)據(jù)信息,，并可診斷隨機(jī)性故障。
具有延遲能力，用以分析故障產(chǎn)生的原因,。
具有限定功能,，實(shí)現(xiàn)對(duì)欲獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行挑選，并刪除無關(guān)數(shù)據(jù),。
具有多種顯示方式,，可用字符、助記符,、匯變語言顯示程序,，用二進(jìn)制、八進(jìn)制,、十進(jìn)制,、十六進(jìn)制等顯示數(shù)據(jù)，用定時(shí)圖顯示信息之間的時(shí)序關(guān)系,。
具有驅(qū)動(dòng)時(shí)域儀器的能力,，以便復(fù)顯待測(cè)信號(hào)的真實(shí)波形及有利于故障定位。
具有可靠的毛刺檢測(cè)能力,。
[編輯本段]分類
分為兩大類：邏輯狀態(tài)分析儀（Logic State Analyzer,簡(jiǎn)稱LSA）和邏輯定時(shí)分析儀（Logic Timing Analyzer）,。這兩類分析儀的基本結(jié)構(gòu)是相似的，主要區(qū)別表現(xiàn)在顯示方式和定時(shí)方式上,。
邏輯狀態(tài)分析儀用字符0,、1或助記符顯示被檢測(cè)的邏輯狀態(tài)，顯示直觀,，可以從大量數(shù)碼中迅速發(fā)現(xiàn)錯(cuò)碼,，便于進(jìn)行功能分析。邏輯狀態(tài)分析儀用來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)分析,，檢查在系統(tǒng)時(shí)鐘作用下總線上的信息狀態(tài)。它的內(nèi)部沒有時(shí)鐘發(fā)生器,，用被測(cè)系統(tǒng)時(shí)鐘來控制記錄,，與被測(cè)系統(tǒng)同步工作，主要用來分析數(shù)字析統(tǒng)的軟件,，是跟蹤,、調(diào)試程序、分析軟件故障的有力工具,。
邏輯定時(shí)分析儀用來考察兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘之間的數(shù)字信號(hào)的傳輸情況和時(shí)間關(guān)系,，它的內(nèi)部裝有時(shí)鐘發(fā)生器。在內(nèi)時(shí)鐘控制下記錄數(shù)據(jù),，與被測(cè)系統(tǒng)異步工作,，主要用于數(shù)字設(shè)備硬件的分析、調(diào)試和維修。
[編輯本段]的工作原理
的工作過程就是數(shù)據(jù)采集,、存儲(chǔ),、觸發(fā)、顯示的過程,，由于它采用數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù),，可將數(shù)據(jù)采集工作和顯示工作分開進(jìn)行，也可同時(shí)進(jìn)行,，必要時(shí),，對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以反復(fù)進(jìn)行顯示，以利于對(duì)問題的分析和研究,。
將被測(cè)系統(tǒng)接入,，使用的探頭（的探頭是將若干個(gè)探極集中起來，其觸針細(xì)小,，以便于探測(cè)高密度集成電路）監(jiān)測(cè)被測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流,，形成并行數(shù)據(jù)送至比較器，數(shù)入信號(hào)在比較器中與外部設(shè)定的門限電平進(jìn)行比較,，大于門限電平值的信號(hào)在相應(yīng)的線上輸出高電平,，反之輸出低電平時(shí)對(duì)輸入波形進(jìn)行整形。經(jīng)比較整形后的信號(hào)送至采樣器,，在時(shí)鐘脈沖控制下進(jìn)行采樣,。被采樣的信號(hào)按順序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。采樣信息以“*先出”的原則組織在存儲(chǔ)器中,，得到顯示命令后,，按照先后順序逐一讀出信息，按設(shè)定的顯示方式進(jìn)行被測(cè)量的顯示,。
[編輯本段]的顯示形式
將被測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)用數(shù)字形式寫入存儲(chǔ)器后,，可以根據(jù)需要通過控制電路將內(nèi)存中的全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)穩(wěn)定的顯示在屏幕上。通常有以下幾種顯示方式,。
1,、定時(shí)顯示
定時(shí)顯示是以邏輯電平表示的波形圖的形式將存儲(chǔ)器中的內(nèi)容顯示在屏幕上，顯示的是一串經(jīng)過整形后類似方波的波形,，高電平代表“1”,，低電平代表“0”。由于顯示的波形不是實(shí)際波形,，所以也稱“偽波形”,。
2、狀態(tài)表顯示
狀態(tài)表顯示是以各種數(shù)值如二進(jìn)制,、八進(jìn)制,、十進(jìn)制、十六進(jìn)制的形式將存儲(chǔ)器中內(nèi)容顯示在屏幕上。
3,、圖解顯示
圖解顯示是將屏幕的X方向作為時(shí)間軸,，將Y方向作為數(shù)據(jù)軸進(jìn)行顯示的一種方式。將欲顯示的數(shù)字量通過D/A變換器轉(zhuǎn)變成模擬量,，將此模擬量按照存儲(chǔ)器中取出的數(shù)字量的先后順序顯示在屏幕上形成一個(gè)圖像的點(diǎn)陣,。
4、映像顯示
映像顯示是將存儲(chǔ)器中的全部?jī)?nèi)容以點(diǎn)圖形式一次顯示出來,。它將每個(gè)存儲(chǔ)器字分為高位和低位兩部分,，分別經(jīng)X，Y方向D/A變換器變換為模擬量,，送入顯示器的X與Y通道,，則每個(gè)存儲(chǔ)器字點(diǎn)亮屏幕上的一個(gè)點(diǎn)。
[編輯本段]的功能
如前所述,，絕大多數(shù)是兩種儀器的合成,，*部分是定時(shí)分析儀，第二部分是狀態(tài)分析儀,。
1. 定時(shí)分析
定時(shí)分析是中類似示波器的部分,，它與示波器顯示信息的方式相同，水平軸代表時(shí)間,，垂直軸代表電壓幅度,。定時(shí)分析首先對(duì)輸入波形的采樣，然后使用用戶定義的電壓閾值,，確定信號(hào)的高低電平,。定時(shí)分析只能確定波形是高還是低，不存在中間電平,。所以定時(shí)分析就像一臺(tái)只有 1 位垂直分辨率的數(shù)字示波器,。但是，定時(shí)分析并不能用于測(cè)試參量,，如果你用定時(shí)分析測(cè)量信號(hào)的上升時(shí)間,，那你就用錯(cuò)了儀器。如果你要檢驗(yàn)幾條線上的信號(hào)的定時(shí)關(guān)系,，定時(shí)分析就是合理的選擇。如果定時(shí)分析前一次采樣的信號(hào)是一種狀態(tài),，這一次采樣的信號(hào)是另一種狀態(tài),，那么它就知道在兩次采樣之間的某個(gè)時(shí)刻輸入信號(hào)發(fā)生了跳變，但是,，定時(shí)分析卻不知道的時(shí)刻,。zui壞的情況下，不確定度是一個(gè)采樣周期。
2. 跳變定時(shí)
如果我們要對(duì)一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間沒有變化的采樣并保存數(shù)據(jù),，跳變定時(shí)能有效地利用存儲(chǔ)器,。使用跳變定時(shí)，定時(shí)分析只保存信號(hào)跳變后采集的樣本,，以及與上次跳變的時(shí)間,。
3. 毛刺捕獲
數(shù)字系統(tǒng)中毛刺是令人頭疼的問題，某些定時(shí)分析儀具有毛刺捕獲和觸發(fā)能力,，可以很容易的跟蹤難以預(yù)料的毛刺,。定時(shí)分析可以對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地采樣，跟蹤采樣間產(chǎn)生的任何跳變,，從而容易識(shí)別毛刺,。在定時(shí)分析中，毛刺的定義是：采樣間穿越邏輯閾值多次的任何跳變,。顯示毛刺是一種很有用的功能,，有助于對(duì)毛刺觸發(fā)和顯示毛刺產(chǎn)生前的數(shù)據(jù)，從而幫助我們確定毛刺產(chǎn)生的原因,。
4. 狀態(tài)分析
邏輯電路的狀態(tài)是：數(shù)據(jù)有效時(shí),，對(duì)總線或信號(hào)線采樣的樣本。定時(shí)分析與狀態(tài)分析的主要區(qū)別是：定時(shí)分析由內(nèi)部時(shí)鐘控制采樣,，采樣與被測(cè)系統(tǒng)是異步的,；狀態(tài)分析由被測(cè)系統(tǒng)時(shí)鐘控制采樣，采樣與被測(cè)系統(tǒng)是同步的,。用定時(shí)分析查看事件 “ 什么時(shí)候 ” 發(fā)生,，用狀態(tài)分析檢查發(fā)生了“ 什么 ”事件。定時(shí)分析通常用波形顯示數(shù)據(jù),，狀態(tài)分析通常用列表顯示數(shù)據(jù),。
[編輯本段]的主要技術(shù)指標(biāo)
1、的通道數(shù)
在需要的地方,，要對(duì)一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面地分析,，就應(yīng)當(dāng)把所有應(yīng)當(dāng)觀測(cè)的信號(hào)全部引入當(dāng)中，這樣的通道數(shù)至少應(yīng)當(dāng)是：被測(cè)系統(tǒng)的字長(zhǎng)（數(shù)據(jù)總線數(shù)）＋被測(cè)系統(tǒng)的控制總線數(shù)＋時(shí)鐘線數(shù),。這樣對(duì)于一個(gè) 8 位機(jī)系統(tǒng),，就至少需要 34 個(gè)通道。現(xiàn)在幾個(gè)廠家的主流產(chǎn)品的通道數(shù)也高達(dá) 340 通道,，例 Tektronix 等,，市面上主流的產(chǎn)品是 34 通道的，用它來分析zui常見的 8 位系統(tǒng),，像北京海洋推出的 OLA 系列就是 34 通道的,。
2,、定時(shí)采樣速率
在定時(shí)采樣分析時(shí)，要有足夠的定時(shí)分辨率,，就應(yīng)當(dāng)有足夠高的定時(shí)分析采樣速率,，但是并不是只有高速系統(tǒng)才需要高的采樣速率，現(xiàn)在的主流產(chǎn)品的采樣速率高達(dá) 2GS/s ,，在這個(gè)速率下,，我們可以看到 0.5ns 時(shí)間上的細(xì)節(jié)。
3,、狀態(tài)分析速率
在狀態(tài)分析時(shí),，采樣基準(zhǔn)時(shí)鐘就用被測(cè)試對(duì)象的工作時(shí)鐘（的外部時(shí)鐘）這個(gè)時(shí)鐘的zui高速率就是的高狀態(tài)分析速率。也就是說,，該可以分析的系統(tǒng)zui快的工作頻率?，F(xiàn)在的主流產(chǎn)品的定時(shí)分析速率在 300MHz ，zui高可高達(dá) 500MHz 甚至更高,。
4,、的每通道的記錄長(zhǎng)度
的內(nèi)存是用于存儲(chǔ)它所采樣的數(shù)據(jù)，以用于對(duì)比,、分析,、轉(zhuǎn)換（譬如將其所捕捉到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成非二進(jìn)制信號(hào)）。
5,、的測(cè)試夾具
通過探頭與被測(cè)器件連接,，測(cè)試夾具起著很重要的作用，測(cè)試夾具有很多種,，如飛行頭和蒼蠅頭等,。