高性能邏輯分析儀

邏輯分析儀主要是用于定位系統(tǒng)運(yùn)行出錯(cuò)時(shí)的特定波形數(shù)據(jù)，通過(guò)觀察該波形數(shù)據(jù)來(lái)推斷該系統(tǒng)出錯(cuò)的原因，從而有針對(duì)性地找出解決該錯(cuò)誤的方案。

運(yùn)用邏輯分析儀定位出錯(cuò)波形數(shù)據(jù)的方法主要有兩種方式，一種是通過(guò)抓取運(yùn)行過(guò)程中大量的數(shù)據(jù)，然后在這些數(shù)據(jù)中通過(guò)其他方法來(lái)查找出錯(cuò)誤點(diǎn)的位置，該方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且受制于邏輯分析儀存儲(chǔ)容量，并不一定每次都可以捕捉到目標(biāo)波形數(shù)據(jù);另一種是通過(guò)觸發(fā)的方式在特定波形數(shù)據(jù)到來(lái)時(shí)開始捕捉數(shù)據(jù)，從而精準(zhǔn)地定位目標(biāo)波形數(shù)據(jù)。

觸發(fā)的概念最初出現(xiàn)在模擬示波器上，示波器在設(shè)置的特定波形的信號(hào)到來(lái)時(shí)停止采 集，并將波形繪制在屏幕上。邏輯分析儀用于分析數(shù)字系統(tǒng)時(shí)沿用了該概念。

數(shù)字系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，大多數(shù)情況下數(shù)據(jù)是連續(xù)不斷的，邏輯分析儀要顯示觀測(cè)的數(shù)據(jù)必需被存儲(chǔ)下來(lái)，而邏輯分析儀的儲(chǔ)存深度畢竟有限，這相當(dāng)于在傳輸帶上抽取一定的數(shù)據(jù)，抽取的數(shù)據(jù)量取決于邏輯分析儀的存儲(chǔ)深度。通過(guò)觸發(fā)的方式，在特定波形數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生的條件下，觀測(cè)與其相關(guān)的信號(hào)在該條件產(chǎn)生的前或(和)后時(shí)刻的狀態(tài)。直觀表現(xiàn)就是觸發(fā)位置的設(shè)置。如果觸發(fā)位置設(shè)置為跟蹤觸發(fā)開始，則存儲(chǔ)器在觸發(fā)事件發(fā)生時(shí)開始儲(chǔ)存采集到的數(shù)據(jù)，直到存儲(chǔ)器滿;如果選擇跟蹤觸發(fā)結(jié)束，則觸發(fā)事件發(fā)生前存儲(chǔ)器一直存儲(chǔ)采集到的連續(xù)數(shù)據(jù)，直到觸發(fā)時(shí)停止存儲(chǔ)，當(dāng)存儲(chǔ)器滿而觸發(fā)事件尚未發(fā)生時(shí)新數(shù)據(jù)將自動(dòng)覆蓋最早存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)

邏輯分析儀1973年問(wèn)世的第一代產(chǎn)品測(cè)試速度慢，功能簡(jiǎn)單，僅具有基本觸發(fā)能力和顯示方式，定時(shí)分析與狀態(tài)分析分屬兩種儀器;第二代產(chǎn)品以微機(jī)化為標(biāo)志，把定時(shí)分析和狀態(tài)分析合二為一，便于微機(jī)的軟、硬件分析;第三代產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是高速度、多通道、大存儲(chǔ)容量且具有以系統(tǒng)性能分析為代表的分析能力;第四代產(chǎn)品以單片邏輯分析儀為標(biāo)志，且性能更加完善。

通道數(shù)

在需要邏輯分析儀的地方，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)全部引入邏輯分析儀當(dāng)中，這樣邏輯分析儀的通道數(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。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 16-34 通道的邏輯分析儀.

足夠的定時(shí)分辨率

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，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)。

狀態(tài)分析速率

在狀態(tài)分析時(shí)，邏輯分析儀采樣基準(zhǔn)時(shí)鐘就用被測(cè)試對(duì)象的工作時(shí)鐘(邏輯分析儀的外部時(shí)鐘)這個(gè)時(shí)鐘的最高速率就是邏輯分析儀的高狀態(tài)分析速率。也就是說(shuō)，該邏輯分析儀可以分析的系統(tǒng)最快的工作頻率。主流產(chǎn)品的定時(shí)分析速率在 300MHz ，最高可高達(dá) 500MHz 甚至更高。

每通道的記錄長(zhǎng)度

邏輯分析儀的內(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)【匯編語(yǔ)言、C語(yǔ)言 、C++ 等】，等在選擇內(nèi)存長(zhǎng)度時(shí)的基準(zhǔn)是"大于我們即將觀測(cè)的系統(tǒng)可以進(jìn)行最大分割后的最大塊的長(zhǎng)度。

測(cè)試夾具

邏輯分析儀通過(guò)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。

探頭

邏輯分析儀通過(guò)探頭與被測(cè)器件連接，探頭起著信號(hào)接口的作用，在保持信號(hào)完整性中占有重要位置。邏輯分析儀與數(shù)字示波器不同，雖然相對(duì)上下限值的幅度變化并不重要，但幅度失真一定會(huì)轉(zhuǎn)換成定時(shí)誤差。邏輯分析儀具有幾十至幾百通道的 探頭其頻率響應(yīng)從幾十至幾百M(fèi)Hz,保證各路探頭的相對(duì)延時(shí)最小和保持幅度的失真較低。這是表征邏輯分析儀探頭性能的關(guān)鍵參數(shù)。Agilent公司的無(wú)源探頭和Tektronix公司的有源探頭最具代表性，屬于邏輯分析儀的高檔探頭。

邏輯分析儀的強(qiáng)項(xiàng)在于能洞察許多信道中信號(hào)的定時(shí)關(guān)系。可惜的是，如果各個(gè)通道之間略有差別便會(huì)產(chǎn)生通道的定時(shí)偏差，在某些型號(hào)的 邏輯分析儀里，這種偏差能減小到最小，但是仍有殘留值存在。通用邏輯分析儀，如Tektronix公司的TLA600型或Agilent公司的HP16600型，在所有通道中的時(shí)間偏差約為1ns。因而探頭非常重要，詳見本站"測(cè)試附件及連接探頭"。

a、探頭的阻性負(fù)載，也就是探頭的接入系統(tǒng)中以后對(duì)系統(tǒng)電流的分流作用的大小，在數(shù)字系統(tǒng)中，系統(tǒng)的電流負(fù)載能力一般在幾個(gè)KΩ以上，分流效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的影響一般可以忽略，現(xiàn)在流行的幾種長(zhǎng)邏輯分析儀探頭的阻抗一般在20~200KΩ之間。

b、探頭的容性負(fù)載:容性負(fù)載就是探頭接入系統(tǒng)時(shí)，探頭的等效電容，這個(gè)值一般在1~30PF之間，在高速系統(tǒng)中，容性負(fù)載對(duì)電路的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于阻性負(fù)載，如果這個(gè)值太大，將會(huì)直接影響整個(gè)系統(tǒng)中的信號(hào)"沿"的形狀改變整個(gè)電路的性質(zhì)，改變邏輯分析儀對(duì)系統(tǒng)觀測(cè)的實(shí)時(shí)性，導(dǎo)致我們看到的并不是系統(tǒng)原有的特性。

c、探頭的易用性:是指探頭接入系統(tǒng)時(shí)的難易程度，隨著芯片封裝的密度越來(lái)越高，出現(xiàn)了BGA、QFP、TQFP、PLCC、SOP等各種各樣的封裝形式，IC的腳間距最小的已達(dá)到0.3mm以下，要很好的將信號(hào)引出，特別是BGA封裝，確實(shí)有困難，并且分立器件的尺寸也越來(lái)越小，典型的已達(dá)到0.5mm×0.8mm。

d、 與現(xiàn)有電路板上的調(diào)試部分的兼容性。

6、系統(tǒng)的開放性:隨著數(shù)據(jù)共享的呼聲越來(lái)越高，我們所使用的系統(tǒng)的開放性就越來(lái)越重要，邏輯分析儀的操作系統(tǒng)也由過(guò)去的專用系統(tǒng)發(fā)展到使用Windows介面，這樣我們?cè)谑褂脮r(shí)很方便。

小結(jié)

如果在你的工作中有數(shù)字邏輯信號(hào)，你就有機(jī)會(huì)使用邏輯分析儀。因此應(yīng)選好一種邏輯分析儀，既符合所用的功能，又不太超越所需的功能。用戶多半會(huì)找一種容易操作的儀器，它在功能控制上操作步驟較少，菜單種類也不多，而且不太復(fù)雜。

從另一方面說(shuō)，如果需要用最快速度的和最大型的分析能力很強(qiáng)的邏輯分析儀，已有現(xiàn)成的解決方案。這種新穎儀器幾乎不會(huì)出現(xiàn)通道對(duì)通道的延時(shí)以及探頭的負(fù)載影響。如果你稍有疏漏，則可能要花費(fèi)幾萬(wàn)美元的學(xué)費(fèi)才能取得經(jīng)驗(yàn)。

確實(shí)能捕獲到信號(hào)才是第一重要的事。當(dāng)你知道正在捕獲的 數(shù)據(jù)是有用的數(shù)據(jù)時(shí)就靠邏輯分析儀能力的發(fā)揮了。