邏輯分析儀的選擇
2013-03-30
邏輯分析儀的選擇
如果數字電路出現故障，我們一般優先就考慮使用邏輯分析儀來檢查數字電路的完整性，不難發現存在的故障；但是在其他情況下你是否考慮到使用邏輯分析儀呢？譬如說：第一點如何觀察測試系統在執行我們事先編制好的程序時，是不是真正地在按照我們設計好的程序來執行呢？如果我們向系統寫入的是（MOV A,B）而系統則是執行的（ADD A,B），那會造成什么樣的后果？第二點：怎么樣真正地監測軟件系統的實際工作狀態，而不是用DEBUG等方式進行設置斷點后，查看預先設定的某些變量或內存中的數據是我們預先想得到的值。在這里我們有第三、第四等等很多問題有待解決。
通常我們將數字系統分成硬件部分和軟件部分，在研發設計這些系統時，我們有很多事情要做，譬如硬件電路的初步設計、軟件的方案制定和初步編制、硬件電路的調試、 軟件的調試、以及最終的系統的定型等等工作，在這些工作中幾乎每一步工作都要邏輯分析儀的幫助，但是鑒于每個單位的經濟實力和人員狀況不同，并且在很多系統的使用中都不是要把以上的每個部分都進行一 遍，這樣我們就把邏輯分析儀的使用分成以下幾個層次：
第一個層次：只要查看硬件系統的一些常見的故障，例如時鐘信號和其他信號的波形、信號中是否存在嚴重影響系統的毛刺信號等故障；
第二個層次：要對硬件系統的各個信號的時序進行很好的分析，以便最好地利用系統資源，消除由定時分析能夠分析出的一些故障；
第三個層次：要對硬件對軟件的執行情況的分析，以確保寫入的程序被硬件系統完整地執行；
第四個層次：需要實時地監測軟件的執行情況，對軟件進行實時地調試。
第五個層次：需要進行現有客戶系統的軟件和硬件系統性的解剖分析，達到我們對現有客戶系統的軟件和硬件系統全面透徹地了解和掌握的功能。
對以上的幾個層次的要求，我們可以看出，他們并不都需要很高檔的邏輯分析儀，對于第一層次的使用者，他們甚至用一臺功能比較好的示波器就可以解決問題，針對以上的幾個使用層次，在選擇儀器時可以選用相應的儀器。實際上邏輯分析儀也有幾個層次，他們有：
1、 普通2～4通道的數字存儲器，例如TDS3000系列（加上TDS3TRG高級觸發模塊），利用它的一些高級觸發功能（例如脈沖寬度觸發、欠幅脈沖觸發、各個通道之間的一定的與、或、與或、異或關系的觸發）就可以找到我們希望看到的信號，發現并排除一些故障，況且示波器的功能還可以作為其他使用，在這里我們只不過用了一臺示波器的附加功能，可以說這種方式是最節省的方式。
2、當示波器的通道數不夠時，也可以選用一些帶有簡單的定時分析功能的多通道定時分析儀器，如早期的邏輯分析儀和現在市面上還有的混合信號示波器，如Agilent的546××D示波器。
3、一些功能比較簡單，速度不是特別快的的計算機插卡 式，基于Windows、絕大部分功能都由軟件來完成的虛擬儀器，這類產品在國內的很多廠家都有生產。
4、采樣速率、觸發功能、分析功能都很強大的不可擴展的固定式整機。例TLA600系列。
5、功能更強擴展性更好的模塊化插卡式整機；對不同的用戶，可以針對需要，選擇不同檔次的儀器。
邏輯分析儀的一些技術指標：
1、邏輯分析儀的通道數 ：在需要邏輯分析儀的地方，要對一個系統進行全面地分析，就應當把所有應當觀測的信號全部引入邏輯分析儀當中，這樣邏輯分析儀的通道數至少應當是：被測系統的字長（數字總線數）＋被測系統的控制總線數＋時鐘線數。這樣對于一個16位機系統，就至少需要68個通道。現在幾個廠家的主流產品的通道數多達340通道以上。例Tektronix等。
2、定時采樣速率 ：在定時采樣分析時，要有足夠的 定時分辨率，就應當足夠高的定時分析采樣速率，我們應當知道，并不是只有高速系統才需要高的采樣速率（見下表）現在的主流產品的采樣速率高達2Gs/S，在這個速率下，我們可以看到0.5ps時間上的細節。
以下是一些很常見的芯片的工作頻率和建立/保持時間的列表，我們可以看出，即使它們的工作頻率很低，但在時間分析（Timing)中要求的分辨率也很高。
表一：典型的數字設備
3、狀態分析速率：在狀態分析時，邏輯分析儀采樣基準時鐘就用被測試對象的工作時鐘（邏輯分析儀的外部時鐘）這個時鐘的最高速率就是邏輯分析儀的高狀態分析速率。也就是說，該邏輯分析儀可以分析的系統最快的工作頻率。現在的主流產品的定時分析速率在100MHz，最高可高達300MHz甚至更高。
4、邏輯分析儀的每通道的內存長度：邏輯分析儀的內存是用于存儲它所采樣的數據，以用于對比、分析、轉換(譬如將其所捕捉到的信號轉換成非二進制信號【匯編語言、C語言 、C++ 等】，等在選擇內存長度時的基準是“大于我們即將觀測的系統可以進行最大分割后的最大塊的長度。
5、邏輯分析儀的探頭：邏輯分析儀通過探頭與被測器件連接，探頭起著信號接口的作用，在保持信號完整性中占有重要位置。邏輯分析儀與數字示波器不同，雖然相對上下限值的幅度變化并不重要，但幅度失真一定會轉換成定時誤差。邏輯分析儀具有幾十至幾百通道的 探頭其頻率響應從幾十至幾百MHz,保證各路探頭的相對延時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鍵參數。Agilent公司的無源探頭和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。
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