實(shí)現(xiàn)邏輯分析儀成功探測(cè)的6項(xiàng)提示

提示4接地問(wèn)題

您在使用邏輯分析儀時(shí)需留意接地是否良好。探頭的接地信號(hào)是被觀察信號(hào)的參照。電氣信號(hào)必須有它的返回電流路徑。通常認(rèn)為返回路徑是具有零電阻的理想導(dǎo)體。如果不是這種情況, 接地返回路徑阻抗上就有電壓降。這一電壓降將降低邏輯分析儀看到的電壓幅度。當(dāng)把探頭接地時(shí), 您的目標(biāo)是提供盡可能低阻抗的返回路徑 (或地連接)。從而使邏輯分析儀能夠觀察到原信號(hào)幅度。

地線過(guò)長(zhǎng)是引起問(wèn)題的常見(jiàn)原因。長(zhǎng)地線的等效串聯(lián)電阻造成跨該阻抗的壓降。為避免這一問(wèn)題, 地線長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)信號(hào)線過(guò)多。大致相等的長(zhǎng)度能使信號(hào)路徑和接地路徑中的寄生電阻相匹配。

另一常遇的探測(cè)問(wèn)題是接地回路的自感。在地線和信號(hào)線構(gòu)成環(huán)路時(shí), 接地路徑將產(chǎn)生正比于回路面積的自感。由于電感器感抗與頻率相關(guān), 所以這一電感會(huì)使系統(tǒng)帶寬變窄。在高頻時(shí), 因電感阻止電荷快速過(guò)地線從而減小帶寬。為緩解這一問(wèn)題, 應(yīng)讓地環(huán)路盡可能小。使用連接器探頭或無(wú)連接器探頭時(shí), 地環(huán)路大小通常已被確定。但飛線探頭是通過(guò)普通導(dǎo)線把探頭接到系統(tǒng)。此時(shí)有可能構(gòu)成大的地環(huán)路。為避免產(chǎn)生地環(huán)路, 要把地線和信號(hào)線擰在一起構(gòu)成雙絞線。大多數(shù)飛線探頭帶有雙絞線附件，能幫助解決這一問(wèn)題。

不足的接地線數(shù)量也能導(dǎo)致探測(cè)問(wèn)題。某些探頭 (如飛線探頭)是由使用者確定接地線數(shù)量。為理解這一問(wèn)題, 以有16 個(gè)信號(hào)線，而僅有一個(gè)接地線的飛線探頭為例。此時(shí)所有16個(gè)信號(hào)的返回電流都必須通過(guò)這一個(gè)接地連接。在一個(gè)或二個(gè)信號(hào)返回時(shí), 接地線的自感是足夠低的, 能夠避免跨地線的電壓。但對(duì)于16 個(gè)信號(hào), 電流已大到足能產(chǎn)生不可忽略的電壓。

解決這一問(wèn)題需要增加接地線數(shù)。在理想情況下一個(gè)信號(hào)有一個(gè)接地。所需要的接地?cái)?shù)與頻率成正比。我們建議一個(gè)接地不要用于兩個(gè)以上信號(hào)。如果您在用邏輯分析儀捕獲數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題, 首先要檢查接地線數(shù)。

提示5在錯(cuò)誤的連線位置探測(cè)

常犯的錯(cuò)誤

雖然今天有各種可用的探測(cè)選擇, 但往往很難確定何種連接方案能確保成功。有時(shí)甚至難以知道到底可用哪種方案。下面的例子說(shuō)明在選擇了不適合您應(yīng)用的探測(cè)解決方案時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的兩個(gè)問(wèn)題。

回到前面討論的串聯(lián)端接系統(tǒng)。該系統(tǒng)用背板上的驅(qū)動(dòng)器IC和BGA封裝的接收器實(shí)現(xiàn)。為方便起見(jiàn), 使用者選擇在背板連接器引腳處探測(cè)信號(hào)。但我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)說(shuō)到, 在驅(qū)動(dòng)器處探測(cè)串聯(lián)端接系統(tǒng)會(huì)在邏輯分析儀的探頭觸針處產(chǎn)生階梯波形。圖4a示出該連接方案, 圖4b示出邏輯分析儀觀察到的波形。

這一波形顯然是無(wú)法接受的。解決方案是把探頭直接放在接收器上。對(duì)BGA封裝的最近物理探測(cè)點(diǎn)是電路板背面通過(guò)焊盤的引出口。圖5示出新的連接方案, 它把飛線直接焊到BGA的通孔。此時(shí)得到的信號(hào)質(zhì)量如圖5b 所示。

提示6選擇了錯(cuò)誤的互連

考慮邏輯分析儀觀察到的是在電路板兩個(gè)元件之間的信號(hào)。該信號(hào)在電路板外層, 不超過(guò)3.5pF 的負(fù)載不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)故障。設(shè)計(jì)師決定用基于Mictor 連接器的探頭 (AgilentE5380A)觀察信號(hào)。由于連接器的出腳和結(jié)構(gòu)要求, 信號(hào)不能直接接到連接器上。這就迫使設(shè)計(jì)師把連接器放在走線面, 而為每一信號(hào)另增通孔連接。從而需要在電路板另一層上經(jīng)過(guò)與原信號(hào)相垂直的走線實(shí)現(xiàn)至連接器的連接。圖6是這一連接的走線圖。

現(xiàn)在考慮使用Agilent E5390A軟接觸無(wú)連接器探頭的替代解決方案。此時(shí), 您可把信號(hào)直接穿過(guò)探頭壓著點(diǎn)焊盤 (圖7)引入邏輯分析儀。采用這種方法, 系統(tǒng)就不會(huì)有附加的走線電容。探頭的凈電容是0.7pF。通過(guò)使用這種類型的連接方案, 您就能在不影響系統(tǒng)正常工作的條件下對(duì)電路進(jìn)行分析。

圖6. 該連接方案用基于Mictor 連接器的探頭觀察總線信號(hào)。注意連接Mictor 需要另外增加走線長(zhǎng)度。這就把走線電容 (3pF) 加到了連接器上。這一連接的凈電容已大于3.5pF，從而造成系統(tǒng)故障。

圖7. 這里是用軟接觸無(wú)連接器探頭觀察總線信號(hào)。減小的探頭負(fù)載和直接穿過(guò)壓著點(diǎn)的走線實(shí)現(xiàn)了可接受的邏輯分析連接。

探頭負(fù)責(zé)邏輯分析儀與您被測(cè)系統(tǒng)間的物理連接。在某些情況下探頭會(huì)成為性能的瓶頸。如果邏輯分析儀接收信號(hào)有畸變, 那么邏輯分析儀的強(qiáng)大觸發(fā)和分析工具將無(wú)用武之地。只有選擇正確的探頭結(jié)構(gòu)形式, 采取最小化探頭負(fù)載的措施,保證探頭觸針處的信號(hào)質(zhì)量, 才能把信號(hào)畸變減到最小。特別要注意接地的好壞，它會(huì)使結(jié)果大不相同。