放大招!專家教你如何選擇邏輯分析儀
發布時間:2015-02-04 責任編輯:echolady
【導讀】世界上第一台邏輯分析儀始於1973年(nian),為(wei)針(zhen)對(dui)數(shu)字(zi)係(xi)統(tong)多(duo)個(ge)信(xin)號(hao)之(zhi)間(jian)邏(luo)輯(ji)關(guan)係(xi)及(ji)時(shi)間(jian)關(guan)係(xi)測(ce)試(shi)而(er)設(she)計(ji)的(de)。但(dan)是(shi)逐(zhu)漸(jian)的(de)在(zai)各(ge)類(lei)測(ce)試(shi)儀(yi)中(zhong)嶄(zhan)露(lu)頭(tou)角(jiao)。近(jin)年(nian)來(lai)更(geng)是(shi)成(cheng)為(wei)解(jie)決(jue)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)測(ce)試(shi)的(de)有(you)效(xiao)手(shou)段(duan)。但(dan)是(shi)邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)也(ye)多(duo)種(zhong)多(duo)樣(yang),不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)功(gong)能(neng)也(ye)有(you)所(suo)不(bu)同(tong)。。那(na)麼(me)如(ru)何(he)選(xuan)擇(ze)邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)呢(ne)?在(zai)本(ben)文(wen)中(zhong)你(ni)會(hui)找(zhao)到(dao)答(da)案(an)。
jinnianlai,luojifenxiyidejibenquxiangzaijisuanjiyuyiqidebuduanronghezhongxunqiufazhanfangxiang,yituobuduanjinbudejisuanjijishu,xuniluojifenxiyixishouronghelezhuruluojibi、協議分析儀等眾多數字測量儀器的功能,使用Windows係統平台,配以簡單易用的用戶界麵,進一步化簡了觸發的難題,構建了特色的數字分析測量平台。
什麼是邏輯分析儀?
邏輯分析儀是一種類似於示波器的波形測試設備,它是用於監測硬件電路工作時的邏輯電平,並加以存儲,用圖形的方式直觀地表達出來,便於用戶檢測、分析電路設計(硬件設計和軟件設計)中的錯誤。邏輯分析儀是設計特別是數字設計中不可缺少的設備,通過它,可以迅速地定位錯誤,解決問題,達到事半功倍的效果。
相對於示波器,邏輯分析儀往往給人有以下的感覺:
1、操作複雜,對使用者的要求高;
2、與示波器功能差不多;
3、價格昂貴。
其實不然,邏輯分析儀在最近的幾年中隨著數字電路的廣泛使用發展迅速,已經成為很多電子開發公司的必選設備之一。
邏輯分析儀的原理
邏輯分析儀的組成結構如圖1所示,它主要包括數據捕獲和數據顯示兩大部分。邏輯分析儀一般采用先進行數據采集並存儲,然後進行數據分析顯示方式。
數據捕獲部分包括信號輸入、比較采樣、觸發控製、數shu據ju存cun儲chu和he時shi鍾zhong電dian路lu等deng。外wai部bu被bei測ce信xin號hao通tong過guo探tan頭tou送song到dao信xin號hao輸shu入ru電dian路lu,在zai比bi較jiao器qi中zhong與yu設she定ding的de門men限xian電dian壓ya進jin行xing比bi較jiao,大da於yu門men限xian電dian壓ya值zhi的de信xin號hao為wei高gao電dian平ping,反fan之zhi為wei低di電dian平ping。采cai樣yang電dian路lu在zai采cai樣yang時shi鍾zhong(外時鍾或內時鍾)kongzhixiaduixinhaojinxingcaiyang,bingjiangshujuliusongdaochufamokuaizhong,chanshengchufaxinhao。shujucunchudianluzaichufaxinhaodezuoyongxiajinxingxiangyingdeshujucunchukongzhi。shujubuhuowanchenghou,youfenxixianshidianlujiangcunchudeshujuchulizhihouyishidangfangshixianshichulai。

圖1 邏輯分析儀的原理結構
大多數邏輯分析儀實際是由定時分析儀和狀態分析儀組成的。
定時分析:yechengweiyibushixufenxi。zailuojifenxiyineibugaosucaiyangshizhongdequdongxia,duishuruxinhaojinxingyibushujucaiyang,caiyangdeshujuyongfangbodexingshijinxingxianshi。luojifenxiyizaineibugaosushizhongdequdongxiaduixinhaoshurujinxingyibucaiyang,qiceliangjieguoyongyufenbianxiangguanxinhaojiandeshixuguanxi,lirujianlishijian、保持時間、協議應答等。根據采樣定理,內部采樣時鍾要高於被測信號最高頻率的3倍(bei)以(yi)上(shang)到(dao)正(zheng)確(que)的(de)采(cai)樣(yang)數(shu)據(ju),內(nei)部(bu)采(cai)樣(yang)時(shi)鍾(zhong)頻(pin)率(lv)越(yue)高(gao),定(ding)時(shi)分(fen)辨(bian)率(lv)就(jiu)越(yue)高(gao),精(jing)確(que)度(du)也(ye)越(yue)高(gao),時(shi)序(xu)關(guan)係(xi)就(jiu)越(yue)精(jing)準(zhun)。邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)最(zui)高(gao)采(cai)樣(yang)頻(pin)率(lv)為(wei)5GHz,定時分辨率可以高達200ps。定時分析模式一般用於硬件係統的測試。
狀態分析:也(ye)稱(cheng)為(wei)同(tong)步(bu)時(shi)序(xu)分(fen)析(xi)。在(zai)外(wai)部(bu)同(tong)步(bu)時(shi)鍾(zhong)的(de)驅(qu)動(dong)下(xia),邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)對(dui)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)同(tong)步(bu)數(shu)據(ju)采(cai)樣(yang),顯(xian)示(shi)的(de)時(shi)候(hou),用(yong)二(er)進(jin)製(zhi)碼(ma)或(huo)配(pei)合(he)軟(ruan)件(jian)用(yong)映(ying)射(she)圖(tu)或(huo)反(fan)彙(hui)編(bian)成(cheng)助(zhu)記(ji)符(fu),由(you)於(yu)采(cai)集(ji)到(dao)的(de)狀(zhuang)態(tai)數(shu)據(ju)與(yu)被(bei)測(ce)信(xin)號(hao)數(shu)據(ju)流(liu)狀(zhuang)態(tai)完(wan)全(quan)一(yi)致(zhi),因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)直(zhi)接(jie)觀(guan)測(ce)程(cheng)序(xu)的(de)源(yuan)代(dai)碼(ma)。狀(zhuang)態(tai)分(fen)析(xi)模(mo)式(shi)一(yi)般(ban)用(yong)於(yu)對(dui)係(xi)統(tong)軟(ruan)件(jian)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)。
根據硬件設備設計上的差異,目前市麵上邏輯分析儀大致上可分為台式邏輯分析儀和基於PC的虛擬邏輯分析儀。台式邏輯分析儀是將所有的測試軟件、運算管理元件以及顯示部分整合在一台儀器之中;虛擬邏輯分析儀則需要搭配PC機一起使用,通過PC機來顯示最後結果。相比動輒上十數萬元的台式邏輯分析儀,虛擬邏輯分析儀具有價格便宜、性價比高、分析能力強、用戶界麵友好、操作簡單、體積小巧等優點。另外,邏輯分析儀還把其他的數字測試設備的功能融合在一起,典型的有邏輯筆、頻率計、總線分析、協議分析等,使得邏輯分析儀在數字測試方麵的功能更加強大。
示波器VS邏輯分析儀
在zai電dian子zi測ce試shi領ling域yu,示shi波bo器qi主zhu要yao用yong於yu信xin號hao波bo形xing的de采cai集ji和he再zai現xian,主zhu要yao用yong於yu對dui模mo擬ni信xin號hao和he模mo擬ni電dian路lu的de測ce試shi。隨sui著zhe數shu字zi技ji術shu發fa展zhan,對dui數shu字zi信xin號hao測ce試shi越yue來lai越yue重zhong要yao,最zui早zao的de數shu字zi信xin號hao測ce試shi,往wang往wang借jie助zhu於yu示shi波bo器qi,後hou來lai出chu現xian了le定ding時shi分fen析xi儀yi和he狀zhuang態tai分fen析xi儀yi,從cong定ding時shi和he狀zhuang態tai的de角jiao度du分fen析xi和he測ce試shi多duo路lu數shu字zi信xin號hao。由you於yu當dang時shi的de定ding時shi分fen析xi儀yi和he狀zhuang態tai分fen析xi儀yi價jia格ge昂ang貴gui,兩liang者zhe在zai市shi場chang上shang的de概gai念nian很hen好hao,但dan影ying響xiang不bu大da,測ce試shi範fan圍wei很hen窄zhai。隨sui著zhe數shu字zi測ce試shi技ji術shu發fa展zhan,融rong合he數shu字zi定ding時shi和he狀zhuang態tai分fen析xi的de邏luo輯ji分fen析xi儀yi應ying用yong而er生sheng。
一般用戶在示波器與邏輯分析儀之間作選擇時,多數的用戶都會選擇熟悉的示波器。然而,示波器在應用層麵上較偏向模擬信號的測量;luojifenxiyizaishuzixinhaofenxizhongnengtigongbishiboqigengduogengqiangdadegongneng,gengyouzhuyuyonghudekaifa,zaishuzixinhaochongchideshidai,yonghumenzaijinxingchanpinkaifashisuomianduidexunhaozhongleijuedabufenyeshiyishuzixinhaojuduo,zaiyonghukaifachanpindeguochengzhongshiboqihuoxushibibukequedeyiqi,danruoyouluojifenxiyidebangzhu,zegengnenggoudadatigaogongzuoxiaolv,jieyueyonghubaoguideshijian。
邏輯分析儀是利用時鍾驅動從測試設備上采集和顯示數字信號的儀器,最主要作用在於數字電路的分析。
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由於邏輯分析儀不像示波器具有許多電平等級,通常隻顯示兩個值(邏輯“1”和“0”)。如圖2所示設定了門限電壓後,邏輯分析儀將被測信號通過超高速比較器與門限電壓進行比較,高於門限電壓為邏輯“1”,低於則為邏輯“0”。例如:一個待測信號使用500MHz采樣率的邏輯分析儀,當參考電壓設定為1.7V時,在測量時邏輯分析儀就會平均每隔2ns(500MHz)采樣一個點,超過1.7V為“1”,低於則為“0”,把所有采樣得到的“1”和“0”按照時間關係連接成一個波形,用戶便可在此連續波形中找出異常之處。

圖2 邏輯分析儀采樣
整體而言,示波器主要用來觀察信號的模擬特性,如邊沿時間、電壓幅度、是shi否fou有you寄ji生sheng幹gan擾rao等deng。而er邏luo輯ji分fen析xi儀yi主zhu要yao測ce量liang數shu字zi電dian路lu,因yin為wei數shu字zi電dian路lu固gu有you的de特te性xing,邏luo輯ji分fen析xi儀yi對dui電dian壓ya的de具ju體ti值zhi和he被bei測ce信xin號hao的de一yi些xie模mo擬ni特te性xing都dou不bu進jin行xing測ce量liang,而er是shi專zhuan門men針zhen對dui信xin號hao的de電dian平ping進jin行xing測ce量liang。同tong時shi邏luo輯ji分fen析xi儀yi相xiang對dui示shi波bo器qi還hai有you以yi下xia優you點dian:
同時監測多路輸入
一般邏輯分析儀都具有32或者更多的通道,可以同時檢測數十個輸入信號。可以輕鬆的查看各輸入通道間的關係。
完善的觸發功能
邏輯分析儀並不像示波器隻有上升沿和下降沿觸發。邏輯分析儀一般還具有針對總線範圍、總線間關係、事件次數等觸發。LAB6052、LA2532等邏輯分析儀同時還擁有可視觸發、協議觸發、插件觸發、用戶自定義觸發等多種功能強大的觸發模式。
強大的分析功能
示(shi)波(bo)器(qi)對(dui)波(bo)形(xing)顯(xian)示(shi)的(de)手(shou)段(duan)隻(zhi)是(shi)進(jin)行(xing)波(bo)形(xing)的(de)描(miao)繪(hui),邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)就(jiu)強(qiang)大(da)得(de)多(duo)了(le)。邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)可(ke)以(yi)把(ba)多(duo)個(ge)測(ce)量(liang)通(tong)道(dao)組(zu)合(he)成(cheng)總(zong)線(xian)進(jin)行(xing)顯(xian)示(shi),可(ke)以(yi)對(dui)總(zong)線(xian)數(shu)據(ju)使(shi)用(yong)二(er)進(jin)製(zhi)或(huo)模(mo)擬(ni)量(liang)的(de)方(fang)式(shi)進(jin)行(xing)顯(xian)示(shi)。同(tong)時(shi),LAB6000、LA2000係列邏輯分析儀還具有插件分析功能,直接對測量的信號按照用戶選擇的協議進行協議分析,使得數據更加直觀明了,如圖2所示。免去用戶隻看見數據波形不知數據含義的苦惱,在進行數據通信分析中特別有用。

圖3 LAB6052邏輯分析儀I2C分析結果
正確選用邏輯分析
邏輯分析儀的重要指標有輸入通道數、定時采樣率、狀態采樣率、存儲容量、觸發方式、分析功能、其他功能等。表1為廣州致遠電子有限公司出品邏輯分析儀的主要選型參數,也是邏輯分析儀的重要選型指標。
采樣通道數
在(zai)需(xu)要(yao)邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)的(de)地(di)方(fang),要(yao)對(dui)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)全(quan)麵(mian)地(di)分(fen)析(xi),邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)的(de)通(tong)道(dao)數(shu)至(zhi)少(shao)應(ying)當(dang)足(zu)以(yi)把(ba)所(suo)有(you)需(xu)要(yao)觀(guan)測(ce)的(de)信(xin)號(hao)全(quan)部(bu)引(yin)入(ru)邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)當(dang)中(zhong)。
定時采樣率
在zai定ding時shi采cai樣yang分fen析xi時shi,要yao有you足zu夠gou的de定ding時shi分fen辨bian率lv,就jiu應ying當dang有you足zu夠gou高gao的de定ding時shi分fen析xi采cai樣yang速su率lv,但dan並bing不bu是shi隻zhi有you高gao速su係xi統tong才cai需xu要yao高gao的de采cai樣yang速su率lv。如ru果guo采cai樣yang頻pin率lv高gao,則ze可ke以yi看kan見jian更geng加jia精jing細xi得de結jie果guo。像xiangLAB6503邏輯分析儀擁有5GHz的定時采樣率,對信號間的時間分辨率高達200ps,完全滿足現代器件ns級的測量。
狀態采樣率
zaijinxingzhuangtaifenxishi,luojifenxiyicaiyangshizhongshiyongwaibushurushizhong,zaiwaibushizhongdequdongxiajinshujucunchu。waibushurushizhongdezuigaopinlvjuedingleluojifenxiyidezuigaozhuangtaicaiyanglv。LAB6000係(xi)列(lie)邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)除(chu)了(le)擁(yong)有(you)標(biao)準(zhun)的(de)狀(zhuang)態(tai)采(cai)樣(yang)模(mo)式(shi)外(wai),還(hai)擁(yong)有(you)帶(dai)時(shi)間(jian)戳(chuo)的(de)狀(zhuang)態(tai)采(cai)樣(yang)模(mo)式(shi)。帶(dai)時(shi)間(jian)戳(chuo)的(de)狀(zhuang)態(tai)采(cai)樣(yang)模(mo)式(shi)讓(rang)用(yong)戶(hu)不(bu)但(dan)可(ke)以(yi)觀(guan)察(cha)到(dao)不(bu)同(tong)的(de)輸(shu)入(ru)狀(zhuang)態(tai),更(geng)加(jia)可(ke)以(yi)測(ce)每(mei)個(ge)輸(shu)入(ru)狀(zhuang)態(tai)與(yu)外(wai)部(bu)同(tong)步(bu)時(shi)鍾(zhong)之(zhi)間(jian)得(de)關(guan)係(xi)。
存儲容量
存(cun)儲(chu)容(rong)量(liang)是(shi)指(zhi)邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)能(neng)夠(gou)連(lian)續(xu)保(bao)存(cun)采(cai)樣(yang)點(dian)的(de)數(shu)量(liang),直(zhi)接(jie)一(yi)點(dian)說(shuo),就(jiu)是(shi)邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)能(neng)夠(gou)測(ce)量(liang)多(duo)長(chang)時(shi)間(jian)的(de)波(bo)形(xing)。存(cun)儲(chu)容(rong)量(liang)越(yue)大(da)能(neng)夠(gou)觀(guan)察(cha)得(de)時(shi)間(jian)就(jiu)越(yue)長(chang),但(dan)由(you)於(yu)高(gao)速(su)存(cun)儲(chu)器(qi)的(de)價(jia)格(ge)都(dou)比(bi)較(jiao)高(gao),所(suo)以(yi)存(cun)儲(chu)容(rong)量(liang)越(yue)大(da)相(xiang)應(ying)的(de)邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)價(jia)格(ge)就(jiu)越(yue)高(gao)。LAB6000、LA2000係列邏輯分析儀特有的Timing-State模式可以很好的自動平衡存儲容量、觀測時間和測量精度的三者關係,運用Timing-State技術可以使邏輯分析儀在相同的存儲容量下同時具有很高測量精度和更長的觀測時間。
觸發方式
相比示波器,邏輯分析儀提供了豐富的觸發模式。除去邊緣觸發外,邏輯分析儀一般都具有針對總線範圍、總線間關係、事件次數等觸發方式。LAB6000、LA2000係列邏輯分析儀還可以對數據進行範圍、=、!=、>、<等比較。同時,LAB6000、LA2000係列邏輯分析儀提供可視觸發、協議觸發、插件觸發、用戶自定義觸發、高速SPI觸發等多種觸發方式。
分析功能
fenxigongnengshiluojifenxiyidezuidaliangdian,yeshiluojifenxiyiqubieyuqitayiqidezhongyaozhibiao。luojifenxiyiduishuruxinhaojinxingshixuhezhuangtaidefenxi。luojifenxiyikeyigengjinyibudetigongzhenduiI2C、SPI、UART、ModBus、1-Wire等的總線分析和SD卡、CF卡等高層協議的分析,針對處理器的反彙編分析等功能。
其他功能
邏輯分析儀提出了數字電路測量平台的概念,在設計之初就融入了頻率計、邏輯筆、總線分析儀、協議分析儀等功能,用戶在一個軟件界麵上實現同時對多種測量的觀察,一機多用,省去用戶重複投資。
邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)結(jie)合(he)了(le)狀(zhuang)態(tai)分(fen)析(xi)和(he)定(ding)時(shi)分(fen)析(xi)的(de)功(gong)能(neng),是(shi)用(yong)戶(hu)在(zai)開(kai)發(fa)中(zhong)不(bu)可(ke)或(huo)缺(que)的(de)強(qiang)大(da)調(tiao)試(shi)工(gong)具(ju)。了(le)解(jie)了(le)這(zhe)些(xie)基(ji)礎(chu)知(zhi)識(shi),用(yong)戶(hu)就(jiu)可(ke)以(yi)滿(man)懷(huai)信(xin)心(xin)地(di)運(yun)用(yong)邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)來(lai)進(jin)行(xing)數(shu)字(zi)輔(fu)助(zhu)開(kai)發(fa)和(he)排(pai)錯(cuo),從(cong)而(er)很(hen)好(hao)地(di)縮(suo)短(duan)了(le)研(yan)發(fa)周(zhou)期(qi),更(geng)快(kuai)研(yan)發(fa)出(chu)優(you)質(zhi)的(de)產(chan)品(pin)。
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