邏輯分析儀原理及應用

您需要同時觀看16位計數(shù)器的輸入和輸出信號，以確定定時錯誤時，選用不正確的工具將會耗費大量時間。采用邏輯分析儀是對于上述問題的最好解決方案。本文將詳細講述邏輯分析儀的基本原理以及它的功能。

關鍵詞： 邏輯分析儀；采樣；觸發(fā)

引言

一般來說，邏輯分析儀能看到比示波器更多的信號線。對于觀察總線上的定時關系或數(shù)據(jù) ——例如微處理器地址、數(shù)據(jù)或控制總線時，邏輯分析儀是特別有用的。邏輯分析儀能夠解碼微處理器的總線信息，并以有意義的形式顯示?？傊?，當您通過了參數(shù)設計階段，開始關注許多信號間的定時關系和需要在邏輯高和低電平碼型上觸發(fā)時，邏輯分析儀就是正確的測試工具。

邏輯分析儀

大多數(shù)邏輯分析儀實際是合二而一的分析儀：一部分是定時分析儀，另一部分是狀態(tài)分析儀。
定時分析儀的信息顯示形式與示波器的相同，水平軸代表時間，垂直軸代表電壓幅度。由于這兩種儀器上的波形都與時間相關，因此稱為“時域”顯示儀。

·選擇正確的采樣方法
定時分析儀好像是一臺具有 1bit 垂直分辨率的數(shù)字示波器。由于只有 1bit 分辨率，因此只能實現(xiàn)兩種狀態(tài) —高或低的顯示。定時分析儀只關心用戶定義的電壓閾值。如果采樣時信號高于該閾值，就以高或 1 顯示，低于閾值的采樣信號用低或0顯示。從這些采樣點得到一張由 1 和 0 組成，代表輸入波形 1bit 圖的表格。這張表格保存在存儲器中，并可用來重建輸入波形的 1bit 圖，如圖1所示。

圖 1 定時分析儀的采樣點

定時分析儀趨向于把各種信號拉成方波，這似乎會影響到它的可用性，但如果您需要同時觀察幾條甚至幾百條信號線以驗證信號間的定時關系，那么定時分析儀就是正確選擇。應記住每個采樣點都要使用一個存儲器位置。分辨率越高(采樣率越快)，采集窗就越短。

·跳變采樣
當我們捕獲如圖2 所示帶有數(shù)據(jù)突發(fā)的輸入線上的數(shù)據(jù)時，我們必須把采樣率調(diào)到高分辨率(例如 4ns)，以捕獲開始處的快速脈沖。這意味著具有 4K(4096 樣本)存儲器的定時分析儀在 16.4ms 后將停止采集數(shù)據(jù)，使您不能捕獲到第二個數(shù)據(jù)突發(fā)。

圖2 高分辨率采樣

在通常的調(diào)試工作中，我們采樣和保存了長時間沒有活動的數(shù)據(jù)。它們使用了邏輯分析儀存儲器，卻不能提供更多的信息。如果我們知道跳變何時產(chǎn)生，是正跳變還是負跳變，就能夠解決這一問題。這一信息是有效使用存儲器的跳變定時基礎。

為實現(xiàn)跳變定時，我們可在定時分析儀和計數(shù)器的輸入處使用“跳變探測器”?，F(xiàn)在定時分析儀只保存跳變前的那些樣本，以及兩個跳變之間的時間間隔。采用這種方法，每一跳變就只需使用兩個存儲器位置，輸入無變動時就完全不占用存儲器位置。

在我們的例子中，根據(jù)每一突發(fā)中存在多少脈沖數(shù)，現(xiàn)在能捕獲到第二、第三、第四和第五個突發(fā)。并同時保持達到 4ns 的高定時分辨率(圖3)。

圖3 使用跳變探測器采樣

·毛刺捕獲
毛刺脈沖因為會隨機出現(xiàn)，造成災難性的后果而聲名狼藉。定時分析儀可采樣輸入數(shù)據(jù)，保持對采樣間所產(chǎn)生任何跳變的跟蹤，容易捕獲毛刺。在分析儀中，把毛刺定義為相鄰兩次采樣間穿越邏輯閾值一次以上的任何跳變。為了識別毛刺，我們要“教會”分析儀保持對所有多個異常跳變的跟蹤，并將它們作為毛刺顯示。

毛刺顯示是一種很有用的功能，能夠提供毛刺觸發(fā)和顯示超前毛刺的數(shù)據(jù)，從而幫助我們確定毛刺產(chǎn)生的原因。這種能力也使得分析儀只捕獲毛刺產(chǎn)生時所要的數(shù)據(jù)。

回顧本節(jié)開始時提到的例子。我們有一個系統(tǒng)周期性