邏輯分析儀的工作原理

　　將被測(cè)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(gè)探極集中起來(lái)，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“先進(jìn)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。

邏輯分析儀的分類
目前市場(chǎng)上邏輯分析儀有兩類，一類是獨(dú)立式邏輯分析儀，主要供應(yīng)商有安捷倫和泰克；另一類是價(jià)格相對(duì)低廉的基于PC的虛擬邏輯分析儀（VI），主要供應(yīng)商為美國(guó)國(guó)家儀器公司（ National Instruments ，NI），主要產(chǎn)品為圖形化測(cè)試測(cè)量編程軟件 LabVIEW 。傳統(tǒng)上，在PC上運(yùn)行的 LabVIEW 軟件被稱為虛擬儀器，但隨著 LabVIEW RT 的推出，這些 VI 可以在多種設(shè)備上運(yùn)行，如便攜式儀器、工業(yè) PC 或基于 Web 的儀器等。
在中國(guó)也有一些生產(chǎn)邏輯分析儀的廠家，但大部分是虛擬儀器，由于進(jìn)口的獨(dú)立式邏輯分析儀的價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)很需要一款獨(dú)立便攜、使用簡(jiǎn)單的邏輯分析儀，向臺(tái)灣生產(chǎn)的，北京海洋推出的一款邏輯分析儀就比較適合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。
邏輯分析儀的主要技術(shù)指標(biāo)
1、邏輯分析儀的通道數(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?，F(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 通道的邏輯分析儀，用它來(lái)分析最常見的 8 位系統(tǒng)，像北京海洋最新推出的 OLA 系列邏輯分析儀就是 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 0.5ps 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)，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。現(xiàn)在的主流產(chǎn)品的定時(shí)分析速率在 300MHz ，最高可高達(dá) 500MHz 甚至更高。
4、邏輯分析儀的每通道的記錄長(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)）。
5、邏輯分析儀的測(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，詳見電子發(fā)燒友網(wǎng)站(www.elecfans.com)。

邏輯分析儀的功能
如前所述，絕大多數(shù)邏輯分析儀是兩種儀器的合成，第一部分是定時(shí)分析儀，第二部分是狀態(tài)分析儀。
1. 定時(shí)分析
定時(shí)分析是邏輯分析儀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)分析卻不知道精確的時(shí)刻。最壞的情況下，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(wèn)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)。