淺談邏輯分析儀原理及應(yīng)用

　　例如：一個待測信號使用200MHz采樣率的邏輯分析儀，當(dāng)參考電壓設(shè)定為1.5V時，在測量時邏輯分析儀就會平均每5ns采取一個點，超過1.5V者為High（邏輯1），低于1.5V者為Low（邏輯0），而后的邏輯1和0可連接成一個簡單波形，工程師便可在此連續(xù)波形中找出異常錯誤（bug）之處。整體而言，邏輯分析儀測量被測信號時，并不會顯示出電壓值，只是High跟Low的差別；如果要測量電壓就一定需要使用示波器。除了電壓值的顯示不同外，邏輯分析儀與示波器的另一個差別在于通道數(shù)量。一般的示波器只有2個通道或4個通道，而邏輯分析儀可以擁有從16個通道、32個通道、64個通道和上百個通道數(shù)不等，因此邏輯分析儀具備同時進(jìn)行多通道測試的優(yōu)勢。

　　根據(jù)硬件設(shè)備設(shè)計上的差異，目前市面上邏輯分析儀大致上可分為獨立式（或單機(jī)型）邏輯分析儀和需結(jié)合電腦的PC-based卡式虛擬邏輯分析儀。獨立式邏輯分析儀是將所有的測試軟件、運算管理元件以及整合在一臺儀器之中；卡式虛擬邏輯分析儀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，獨立式邏輯分析儀已發(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個通道以上，存儲深度相對也高，獨立式邏輯分析儀以往價格昂貴，從幾萬到數(shù)十萬人民幣不等，一般用戶很少用得起?；谟嬎銠C(jī)接口的卡式虛擬邏輯分析儀，以較小的成本提供了相應(yīng)的性能，但是卡式虛擬邏輯分析儀也有很大缺點，它需要配備電腦才能使用，尤其數(shù)字測試中，工程師往往會陷入一堆PCB板中，采用旋轉(zhuǎn)按鈕的儀器要比在屏幕上移動鼠標(biāo)更加方便。技術(shù)的發(fā)展也逐漸把示波器和邏輯分析儀的功能融合在一起，成為混合式的儀器（MSO），也稱混合信號測試儀器。

　　邏輯分析儀的主要特點

　　邏輯分析儀的作用是利用便于觀察的形式顯示出數(shù)字系統(tǒng)的運行情況，對數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行分析和故障判斷。其主要特點如下：

　　◆有足夠多的輸入通道

　　◆具有多種靈活的觸發(fā)方式，確保對被觀察的數(shù)據(jù)流準(zhǔn)確定位（對軟件而言可以跟蹤系統(tǒng)運行中的任意程序段，對硬件而言可以檢測并顯示系統(tǒng)中存在的毛刺干擾）。

　　◆具有記憶功能，可以觀測單次及非周期性數(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，實現(xiàn)對欲獲取的數(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)，用定時圖顯示信息之間的時序關(guān)系。

　　◆具有驅(qū)動時域儀器的能力，以便復(fù)顯待測信號的真實波形及有利于故障定位。

　　◆具有可靠的毛刺檢測能力。

　　邏輯分析儀分類

　　邏輯分析儀分為兩大類：邏輯狀態(tài)分析儀（Logic State Analyzer，簡稱LSA）和邏輯定時分析儀（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)錯碼，便于進(jìn)行功能分析。邏輯狀態(tài)分析儀用來對系統(tǒng)進(jìn)行實時狀態(tài)分析，檢查在系統(tǒng)時鐘作用下總線上的信息狀態(tài)。它的內(nèi)部沒有時鐘發(fā)生器，用被測系統(tǒng)時鐘來控制記錄，與被測系統(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。

　　邏輯定時分析儀用來考察兩個系統(tǒng)時鐘之間的數(shù)字信號的傳輸情況和時間關(guān)系，它的內(nèi)部裝有時鐘發(fā)生器。在內(nèi)時鐘控制下記錄數(shù)據(jù)，與被測系統(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。

　　邏輯分析儀的工作原理

　　邏輯分析儀的工作過程就是數(shù)據(jù)采集、存儲、觸發(fā)、顯示的過程，由于它采用數(shù)字存儲技術(shù)，可將數(shù)據(jù)采集工作和顯示工作分開進(jìn)行，也可同時進(jìn)行，必要時，對存儲的數(shù)據(jù)可以反復(fù)進(jìn)行顯示，以利于對問題的分析和研究。

將被測系統(tǒng)接入邏輯分析儀，使用邏輯分析儀的探頭（邏輯分析儀的探頭是將若干個探極集中起來，其觸針細(xì)小，以便于探測高密度集成電路）監(jiān)測被測系統(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在相應(yīng)的線上輸出高電平，反之輸出低電平時對輸入波形進(jìn)行整形。經(jīng)比較整形后的信號送至采樣器，在時鐘脈沖控制下進(jìn)行采樣。被采樣的信號按順序存儲在存儲器中。采樣信息以“先進(jìn)先出”的原則組織在存儲器中，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)行被測量的顯示。

　　邏輯分析儀的顯示形式

　　邏輯分析儀將被測數(shù)據(jù)信號用數(shù)字形式寫入存儲器后，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、定時顯示

　　定時顯示是以邏輯電平表示的波形圖的形式將存儲器中的內(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器中取出的數(shù)字量的先后順序顯示在屏幕上形成一個圖像的點陣。

　　4、映像顯示

　　映像顯示是將存儲器中的全部內(nèi)容以點圖形式一次顯示出來。它將每個存儲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，則每個存儲器字點亮屏幕上的一個點。