逻辑分析仪的工作原理

2012-01-21 16:53:44来源: 互联网
  逻辑分析仪的工作过程就是数据采集、存储、触发、显示的过程,由于它采用数字存储技术,可将数据采集工作和显示工作分开进行,也可同时进行,必要时,对存储的数据可以反复进行显示,以利于对问题的分析和研究。

  将被测系统接入逻辑分析仪,使用逻辑分析仪的探头(逻辑分析仪的探头是将若干个探极集中起来,其触针细小,以便于探测高密度集成电路)监测被测系统的数据流,形成并行数据送至比较器,数入信号在比较器中与外部设定的门限电平进行比较,大于门限电平值的信号在相应的线上输出高电平,反之输出低电平时对输入波形进行整形。经比较整形后的信号送至采样器,在时钟脉冲控制下进行采样。被采样的信号按顺序存储在存储器中。采样信息以“先进先出”的原则组织在存储器中,得到显示命令后,按照先后顺序逐一读出信息,按设定的显示方式进行被测量的显示。

逻辑分析仪的分类 
目前市场上逻辑分析仪有两类,一类是独立式逻辑分析仪,主要供应商有安捷伦和泰克;另一类是价格相对低廉的基于PC的虚拟逻辑分析仪(VI),主要供应商为美国国家仪器公司( National Instruments ,NI),主要产品为图形化测试测量编程软件 LabVIEW 。传统上,在PC上运行的 LabVIEW 软件被称为虚拟仪器,但随着 LabVIEW RT 的推出,这些 VI 可以在多种设备上运行,如便携式仪器、工业 PC 或基于 Web 的仪器等。 
在中国也有一些生产逻辑分析仪的厂家,但大部分是虚拟仪器,由于进口的独立式逻辑分析仪的价格昂贵,国内很需要一款独立便携、使用简单的逻辑分析仪,向台湾生产的,北京海洋推出的一款逻辑分析仪就比较适合国内市场。
逻辑分析仪的主要技术指标 
1、逻辑分析仪的通道数
在需要逻辑分析仪的地方,要对一个系统进行全面地分析,就应当把所有应当观测的信号全部引入逻辑分析仪当中,这样逻辑分析仪的通道数至少应当是:被测系统的字长(数据总线数)+被测系统的控制总线数+时钟线数。这样对于一个 8 位机系统,就至少需要 34 个通道。现在几个厂家的主流产品的通道数也高达 340 通道,例 Tektronix 等,市面上主流的产品是 34 通道的逻辑分析仪,用它来分析最常见的 8 位系统,像北京海洋最新推出的 OLA 系列逻辑分析仪就是 34 通道的。 
2、定时采样速率
在定时采样分析时,要有足够的定时分辨率,就应当有足够高的定时分析采样速率,但是并不是只有高速系统才需要高的采样速率,现在的主流产品的采样速率高达 2GS/s ,在这个速率下,我们可以看到 0.5ps 时间上的细节。
3、状态分析速率 
在状态分析时,逻辑分析仪采样基准时钟就用被测试对象的工作时钟(逻辑分析仪的外部时钟)这个时钟的最高速率就是逻辑分析仪的高状态分析速率。也就是说,该逻辑分析仪可以分析的系统最快的工作频率。现在的主流产品的定时分析速率在 300MHz ,最高可高达 500MHz 甚至更高。
4、逻辑分析仪的每通道的记录长度 
逻辑分析仪的内存是用于存储它所采样的数据,以用于对比、分析、转换(譬如将其所捕捉到的信号转换成非二进制信号)。
5、逻辑分析仪的测试夹具
逻辑分析仪通过探头与被测器件连接,测试夹具起着很重要的作用,测试夹具有很多种,如飞行头和苍蝇头等,详见电子发烧友网站(www.elecfans.com)。

逻辑分析仪的功能 
如前所述,绝大多数逻辑分析仪是两种仪器的合成,第一部分是定时分析仪,第二部分是状态分析仪。 
1. 定时分析 
定时分析是逻辑分析仪中类似示波器的部分,它与示波器显示信息的方式相同,水平轴代表时间,垂直轴代表电压幅度。定时分析首先对输入波形的采样,然后使用用户定义的电压阈值,确定信号的高低电平。定时分析只能确定波形是高还是低,不存在中间电平。所以定时分析就像一台只有 1 位垂直分辨率的数字示波器。但是,定时分析并不能用于测试参量,如果你用定时分析测量信号的上升时间,那你就用错了仪器。如果你要检验几条线上的信号的定时关系,定时分析就是合理的选择。如果定时分析前一次采样的信号是一种状态,这一次采样的信号是另一种状态,那么它就知道在两次采样之间的某个时刻输入信号发生了跳变,但是,定时分析却不知道精确的时刻。最坏的情况下,不确定度是一个采样周期。
2. 跳变定时 
如果我们要对一个长时间没有变化的采样并保存数据,跳变定时能有效地利用存储器。使用跳变定时,定时分析只保存信号跳变后采集的样本,以及与上次跳变的时间。
3. 毛刺捕获 
数字系统中毛刺是令人头疼的问题,某些定时分析仪具有毛刺捕获和触发能力,可以很容易的跟踪难以预料的毛刺。定时分析可以对输入数据进行有效地采样,跟踪采样间产生的任何跳变,从而容易识别毛刺。在定时分析中,毛刺的定义是:采样间穿越逻辑阈值多次的任何跳变。显示毛刺是一种很有用的功能,有助于对毛刺触发和显示毛刺产生前的数据,从而帮助我们确定毛刺产生的原因。 
4. 状态分析
逻辑电路的状态是:数据有效时,对总线或信号线采样的样本。定时分析与状态分析的主要区别是:定时分析由内部时钟控制采样,采样与被测系统是异步的;状态分析由被测系统时钟控制采样,采样与被测系统是同步的。用定时分析查看事件 “ 什么时候 ” 发生,用状态分析检查发生了“ 什么 ”事件。定时分析通常用波形显示数据,状态分析通常用列表显示数据。

关键字:逻辑  分析仪

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0121/article_13782.html
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