逻辑分析仪简介

      随着大规模集成电路和微型计算机的发展，现代数字系统已微机化。微机的引入,一方面使系统的能力大为提高,能完成许多复杂的任务；另一方面,传统的检测设备已不能有效地检测和分析数字系统,特别是微机系统。这是因为数字系统的数据传输是按空间分布多码位的方式进行的，这些码位组成一定格式的数据。传输的数据流是以离散时间为自变量的数据字，而不是以连续时间为自变量的波形。因而在模拟信号分析中的诸如信号幅度等重要参数，在数字信号分析中并不那么重要。后者重点在于考察信号高于或低于某一门限电平值，以及这些数字信号与系统时间之间的相对关系。

一、数字信号的特点

• 数字信号一般为多路。一个字符、一个数据、一组信息及一条指令由按一定编码规则的多位数据组成。因此，同时传递数字信息要有多根线，这就形成了总线，多个器件都同样“挂”在总线上，依靠一定的时序节拍脉冲同部其工作情况。
• 数字信号按时序传递。
• 数字信号的传递方式。数字信号的传递方式可以有串行和并行两种。并行传递方式是以硬设备换取速度，串行传递方式实质上是以时间换取硬设备。在远距离的数据传输中，一般采用串行传递方式。
• 数字信号的非周期性。
• 数字信号频率范围宽。
• 数字信号为脉冲信号。

    数字系统的失常，多数是属于信号数据流的错误。就其分析方法而言，数字系统的分析应当列为数据分析范围，而逻辑分析仪就是数据分析仪的典型代表。

二、逻辑分析仪的主要特点

    逻辑分析仪的作用是利用便于观察的形式显示出数字系统的运行情况，对数字系统进行分析和故障判断。其主要特点如下：

• 有足够多的输入通道
• 具有多种灵活的触发方式，确保对被观察的数据流准确定位（对软件而言可以跟踪系统运行中的任意程序段，对硬件而言可以检测并显示系统中存在的毛刺干扰）。
• 具有记忆功能，可以观测单次及非周期性数据信息，并可诊断随机性故障。
• 具有延迟能力，用以分析故障产生的原因。
• 具有限定功能，实现对欲获取的数据进行挑选，并删除无关数据。
• 具有多种显示方式，可用字符、助记符、汇变语言显示程序，用二进制、八进制、十进制、十六进制等显示数据，用定时图显示信息之间的时序关系。
• 具有驱动时域仪器的能力，以便复显待测信号的真实波形及有利于故障定位。
• 具有可靠的毛刺检测能力。

三、逻辑分析仪分类

    逻辑分析仪分为两大类：逻辑状态分析仪（Logic State Analyzer,简称LSA）和逻辑定时分析仪（Logic Timing Analyzer）。这两类分析仪的基本结构是相似的，主要区别表现在显示方式和定时方式上。

• 逻辑状态分析仪用字符0、1或助记符显示被检测的逻辑状态，显示直观，可以从大量数码中迅速发现错码，便于进行功能分析。逻辑状态分析仪用来对系统进行实时状态分析，检查在系统时钟作用下总线上的信息状态。它的内部没有时钟发生器，用被测系统时钟来控制记录，与被测系统同步工作，主要用来分析数字析统的软件，是跟踪、调试程序、分析软件故障的有力工具。
• 逻辑定时分析仪用来考察两个系统时钟之间的数字信号的传输情况和时间关系，它的内部装有时钟发生器。在内时钟控制下记录数据，与被测系统异步工作，主要用于数字设备硬件的分析、调试和维修。

四、逻辑分析仪的工作原理

    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。

五、逻辑分析仪的显示形式

   逻辑分析仪将被测数据信号用数字形式写入存储器后，可以根据需要通过控制电路将内存中的全部或部分数据稳定的显示在屏幕上。通常有以下几种显示方式。

1、定时显示

   定时显示是以逻辑电平表示的波形图的形式将存储器中的内容显示在屏幕上，显示的是一串经过整形后类似方波的波形，高电平代表“1”，低电平代表“0”。由于显示的波形不是实际波形，所以也称“伪波形”。

2、状态表显示

   状态表显示是以各种数值如二进制、八进制、十进制、十六进制的形式将存储器中内容显示在屏幕上。

3、图解显示

    图解显示是将屏幕的X方向作为时间轴，将Y方向作为数据轴进行显示的一种方式。将欲显示的数字量通过D/A变换器转变成模拟量，将此模拟量按照存储器中取出的数字量的先后顺序显示在屏幕上形成一个图像的点阵。

4、映像显示

    映像显示是将存储器中的全部内容以点图形式一次显示出来。它将每个存储器字分为高位和低位两部分，分别经X，Y方向D/A变换器变换为模拟量，送入显示器的X与Y通道，则每个存储器字点亮屏幕上的一个点。

六、逻辑笔的介绍

    常用逻辑笔对简单的数字电路，如分立元件、中小规模集成电路、简单的数字设备或复杂设备的部件来进行测试。逻辑笔主要用于指明某一端点的逻辑状态。一般逻辑笔顶端有两只指示灯，以不同的颜色对应不同的逻辑电平，通常红灯指示高电平“1”，绿灯表示低电平“0”。

    逻辑笔还有记忆功能，当测试某点为高电平时，红灯点亮，此时即使将逻辑笔离开测试点，该灯仍继续亮，以便记录被测状态。当不需要记录此状态时，可以扳动逻辑笔上的存储开关使其复位。

    逻辑笔还可提供选通脉冲，在逻辑笔的腰部设有两个插孔（分别是正、负脉冲的输出），取其中一个脉冲信号接至被测电路的某选通点上，逻辑笔随着选通脉冲的加入而作出响应。