邏輯分析儀簡(jiǎn)介

隨著大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)已微機(jī)化。微機(jī)的引入,一方面使系統(tǒng)的能力大為提高,能完成許多復(fù)雜的任務(wù)；另一方面,傳統(tǒng)的檢測(cè)設(shè)備已不能有效地檢測(cè)和分析數(shù)字系統(tǒng),特別是微機(jī)系統(tǒng)。這是因?yàn)閿?shù)字系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸是按空間分布多碼位的方式進(jìn)行的，這些碼位組成一定格式的數(shù)據(jù)。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流是以離散時(shí)間為自變量的數(shù)據(jù)字，而不是以連續(xù)時(shí)間為自變量的波形。因而在模擬信號(hào)分析中的諸如信號(hào)幅度等重要參數(shù)，在數(shù)字信號(hào)分析中并不那么重要。后者重點(diǎn)在于考察信號(hào)高于或低于某一門限電平值，以及這些數(shù)字信號(hào)與系統(tǒng)時(shí)間之間的相對(duì)關(guān)系。

一、數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)

• 數(shù)字信號(hào)一般為多路。一個(gè)字符、一個(gè)數(shù)據(jù)、一組信息及一條指令由按一定編碼規(guī)則的多位數(shù)據(jù)組成。因此，同時(shí)傳遞數(shù)字信息要有多根線，這就形成了總線，多個(gè)器件都同樣“掛”在總線上，依靠一定的時(shí)序節(jié)拍脈沖同部其工作情況。
• 數(shù)字信號(hào)按時(shí)序傳遞。
• 數(shù)字信號(hào)的傳遞方式。數(shù)字信號(hào)的傳遞方式可以有串行和并行兩種。并行傳遞方式是以硬設(shè)備換取速度，串行傳遞方式實(shí)質(zhì)上是以時(shí)間換取硬設(shè)備。在遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸中，一般采用串行傳遞方式。
• 數(shù)字信號(hào)的非周期性。
• 數(shù)字信號(hào)頻率范圍寬。
• 數(shù)字信號(hào)為脈沖信號(hào)。

    數(shù)字系統(tǒng)的失常，多數(shù)是屬于信號(hào)數(shù)據(jù)流的錯(cuò)誤。就其分析方法而言，數(shù)字系統(tǒng)的分析應(yīng)當(dāng)列為數(shù)據(jù)分析范圍，而邏輯分析儀就是數(shù)據(jù)分析儀的典型代表。

二、邏輯分析儀的主要特點(diǎn)

    邏輯分析儀的作用是利用便于觀察的形式顯示出數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行情況，對(duì)數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行分析和故障判斷。其主要特點(diǎn)如下：

• 有足夠多的輸入通道
• 具有多種靈活的觸發(fā)方式，確保對(duì)被觀察的數(shù)據(jù)流準(zhǔn)確定位（對(duì)軟件而言可以跟蹤系統(tǒng)運(yùn)行中的任意程序段，對(duì)硬件而言可以檢測(cè)并顯示系統(tǒng)中存在的毛刺干擾）。
• 具有記憶功能，可以觀測(cè)單次及非周期性數(shù)據(jù)信息，并可診斷隨機(jī)性故障。
• 具有延遲能力，用以分析故障產(chǎn)生的原因。
• 具有限定功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)欲獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行挑選，并刪除無關(guān)數(shù)據(jù)。
• 具有多種顯示方式，可用字符、助記符、匯變語言顯示程序，用二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制等顯示數(shù)據(jù)，用定時(shí)圖顯示信息之間的時(shí)序關(guān)系。
• 具有驅(qū)動(dòng)時(shí)域儀器的能力，以便復(fù)顯待測(cè)信號(hào)的真實(shí)波形及有利于故障定位。
• 具有可靠的毛刺檢測(cè)能力。

三、邏輯分析儀分類

    邏輯分析儀分為兩大類：邏輯狀態(tài)分析儀（Logic StateAnalyzer,簡(jiǎn)稱LSA）和邏輯定時(shí)分析儀（Logic Timing Analyzer）。這兩類分析儀的基本結(jié)構(gòu)是相似的，主要區(qū)別表現(xiàn)在顯示方式和定時(shí)方式上。

• 邏輯狀態(tài)分析儀用字符0、1或助記符顯示被檢測(cè)的邏輯狀態(tài)，顯示直觀，可以從大量數(shù)碼中迅速發(fā)現(xiàn)錯(cuò)碼，便于進(jìn)行功能分析。邏輯狀態(tài)分析儀用來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)分析，檢查在系統(tǒng)時(shí)鐘作用下總線上的信息狀態(tài)。它的內(nèi)部沒有時(shí)鐘發(fā)生器，用被測(cè)系統(tǒng)時(shí)鐘來控制記錄，與被測(cè)系統(tǒng)同步工作，主要用來分析數(shù)字析統(tǒng)的軟件，是跟蹤、調(diào)試程序、分析軟件故障的有力工具。
• 邏輯定時(shí)分析儀用來考察兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘之間的數(shù)字信號(hào)的傳輸情況和時(shí)間關(guān)系，它的內(nèi)部裝有時(shí)鐘發(fā)生器。在內(nèi)時(shí)鐘控制下記錄數(shù)據(jù)，與被測(cè)系統(tǒng)異步工作，主要用于數(shù)字設(shè)備硬件的分析、調(diào)試和維修。

四、邏輯分析儀的工作原理

    邏輯分析儀的工作過程就是數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、觸發(fā)、顯示的過程，由于它采用數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)，可將數(shù)據(jù)采集工作和顯示工作分開進(jìn)行，也可同時(shí)進(jìn)行，必要時(shí)，對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以反復(fù)進(jìn)行顯示，以利于對(duì)問題的分析和研究。

    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，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。

五、邏輯分析儀的顯示形式

   邏輯分析儀將被測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)用數(shù)字形式寫入存儲(chǔ)器后，可以根據(jù)需要通過控制電路將內(nèi)存中的全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)穩(wěn)定的顯示在屏幕上。通常有以下幾種顯示方式。

1、定時(shí)顯示

   定時(shí)顯示是以邏輯電平表示的波形圖的形式將存儲(chǔ)器中的內(nèi)容顯示在屏幕上，顯示的是一串經(jīng)過整形后類似方波的波形，高電平代表“1”，低電平代表“0”。由于顯示的波形不是實(shí)際波形，所以也稱“偽波形”。

2、狀態(tài)表顯示

   狀態(tài)表顯示是以各種數(shù)值如二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制的形式將存儲(chǔ)器中內(nèi)容顯示在屏幕上。

3、圖解顯示

    圖解顯示是將屏幕的X方向作為時(shí)間軸，將Y方向作為數(shù)據(jù)軸進(jìn)行顯示的一種方式。將欲顯示的數(shù)字量通過D/A變換器轉(zhuǎn)變成模擬量，將此模擬量按照存儲(chǔ)器中取出的數(shù)字量的先后順序顯示在屏幕上形成一個(gè)圖像的點(diǎn)陣。

4、映像顯示

    映像顯示是將存儲(chǔ)器中的全部?jī)?nèi)容以點(diǎn)圖形式一次顯示出來。它將每個(gè)存儲(chǔ)器字分為高位和低位兩部分，分別經(jīng)X，Y方向D/A變換器變換為模擬量，送入顯示器的X與Y通道，則每個(gè)存儲(chǔ)器字點(diǎn)亮屏幕上的一個(gè)點(diǎn)。

六、邏輯筆的介紹

    常用邏輯筆對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)字電路，如分立元件、中小規(guī)模集成電路、簡(jiǎn)單的數(shù)字設(shè)備或復(fù)雜設(shè)備的部件來進(jìn)行測(cè)試。邏輯筆主要用于指明某一端點(diǎn)的邏輯狀態(tài)。一般邏輯筆頂端有兩只指示燈，以不同的顏色對(duì)應(yīng)不同的邏輯電平，通常紅燈指示高電平“1”，綠燈表示低電平“0”。

    邏輯筆還有記憶功能，當(dāng)測(cè)試某點(diǎn)為高電平時(shí)，紅燈點(diǎn)亮，此時(shí)即使將邏輯筆離開測(cè)試點(diǎn)，該燈仍繼續(xù)亮，以便記錄被測(cè)狀態(tài)。當(dāng)不需要記錄此狀態(tài)時(shí)，可以扳動(dòng)邏輯筆上的存儲(chǔ)開關(guān)使其復(fù)位。

    邏輯筆還可提供選**沖，在邏輯筆的腰部設(shè)有兩個(gè)插孔（分別是正、負(fù)脈沖的輸出），取其中一個(gè)脈沖信號(hào)接至被測(cè)電路的某選通點(diǎn)上，邏輯筆隨著選**沖的加入而作出響應(yīng)。

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