数位分析不可或缺逻辑分析仪为除错而生

发布时间: 2023-09-06 18:45:15 电子资讯发布人: 久芯网浏览量: 60

逻辑分析仪像许多电子测试与量测工具一样，为解决特定类型的问题而生。这是多用途的工具，可进行数位硬体除错、设计验证和嵌入式软体除错。是设计数位电路的工程师不可或缺的工具...

回顾逻辑分析仪的演进，大约与最早的商用微处理器上市时间差不多。当时这些工程师依据新装置来设计系统，他们很快地发现，为微处理器设计除错所需要的输入，比示波器能提供的还要多。

在这种情况下，逻辑分析仪的多重输入，可以完美解决这个问题。这种仪器的撷取率和通道数都稳定增加，足以跟上数位科技的快速进展，因此逻辑分析仪无疑是数位系统开发的关键工具。

示波器与逻辑分析仪之间存在着许多异同之处，如果想更瞭解这两种仪器如何处理其各自应用，可以比较一下这些仪器的个別功能。

数位示波器与逻辑分析仪

数位示波器是进行一般讯号检视用途时的基础工具，这种仪器的高取样率和频宽，使其能够撷取整个时域上的资料点，以提供讯号转态（边缘）、暂态事件，以及短时间增量的量测。

当示波器确定能够检视与逻辑分析仪相同的数位讯号时，大部分示波器使用者又开始考虑类比量测，例如上升及下降时间、尖峰振幅，以及边缘之间的时间距离等。

图一 : 示波器可以显示振幅、上升时间等类比特性。（source：tektronix.com）

图二 : 逻辑分析仪可用于决定临界电压相对的逻辑值。（source：tektronix.com）

图三 : 逻辑分析仪的操作示意。（source：tektronix.com）

在示波器的波形上，可以看出示波器的优势。由波形可以看出讯号的类比特性，这些可能会影响讯号执行其功能的能力。示波器可以撷取讯号细节，找出振盪、过激、上升边缘的变化，以及其他定期出现的偏差现象。

透过示波器的内建工具，例如游标与自动化量测，可以快速地向下追踪可能会影响设计的讯号完整性问题。

此外，时序量测（包括传输延迟及设定、保持时间）是示波器不可或缺的功能。当然，还有许多纯类比讯号（如麦克风输出或数位转类比转换器的输出）也都是透过可以记录类比细部讯号的仪器来检视。

示波器通常有高达四组的输入通道。然而如果必须同时量测五个数位讯号，或是拥有32位元资料匯流排，和64位元位址匯流排的数位系统时，这时候就需要一台拥有更多输入的工具，也就是逻辑分析仪。

逻辑分析仪拥有不同于示波器的能力，这两种仪器最明显的差异，在于通道（输入）的数目。典型的数位示波器最多有四个讯号输入，而逻辑分析仪则有34至136个通道，每一个通道均可输入一种数位讯号。某些复杂的系统设计需要数千个输入通道，这时也可以使用规模适当的逻辑分析仪来进行这些测试工作。

逻辑分析仪进行量测和分析讯号的方式与示波器不同，逻辑分析仪不会量测类比讯号的细节，但却会侦测逻辑临界值层级。也就是说，当逻辑分析仪连接至数位电路时，工程师只需考虑讯号的逻辑状态，逻辑分析仪会自动寻找两种逻辑层级。而用逻辑分析仪来操作进行待测物连接、撷取及分析数位讯号，大致分为四个步骤，包括连接、设定、撷取以及分析与显示。

逻辑分析仪使用时机

如果需要同时量测少数讯号的「类比」特性，数位示波器是最有效的解决方案。特別是需要瞭解特定讯号的振幅、功率、电流、相位值，或边缘量测（如上升时间）时，示波器是最适当的仪器。下列情况需要使用数位示波器：

●在类比与数位装置验证期间，分析讯号完整性（例如上升时间、过激与振盪）。

●一次在最多四组讯号的情况下，分析讯号的稳定度（如抖动及抖动频谱）。

●量测讯号边缘及电压，以评估时序边限，例如设定或保持、传输延迟。

●侦测暂态错误，例如突波、矮波脉冲、双稳转态。

●同时量测少数讯号的振幅与时序参数。

而逻辑分析仪则是为数位设计进行验证及除错的绝佳工具，它可以验证数位电路是否正常运作，并协助工程师疑难排除所发生的问题。此外，逻辑分析仪还可同时撷取并显示许多讯号，并分析其时序关系。为了找出并解决捉摸不定、暂态的问题，有些逻辑分析仪可以侦测突波及设定与违反时间保持。在软硬体整合过程中，逻辑分析仪可以追踪嵌入式软体的执行情形，并分析程式执行的效率。部分逻辑分析仪可以找出设计中的原始码与特定硬体活动的关联性。下列情况需要使用逻辑分析仪：

●除错与验证数位系统运作情形。

●同步追踪并找出许多数位讯号之间的关联性。

●侦测并分析匯流排上的时序违反与暂态事件。

●追踪嵌入式软体的执行情形。

（本文参考资料:太克科技逻辑分析仪基本原理）

解决方案

太克科技6系列混合讯号示波器