電子測量技術(shù)與儀器 教學(xué)課件 康秀強(qiáng) 項(xiàng)目九 數(shù)據(jù)域測量與儀器

1、在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)： :/教材其余課件及動畫素材請查閱在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)QQ:349134187 或者直接輸入下面地址：工程九 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量就是對數(shù)據(jù)流的測量，它面向的測量對象是數(shù)字邏輯電路。傳統(tǒng)時域測量儀器對模擬電路與系統(tǒng)的測試是行之有效的，但對于復(fù)雜數(shù)字電路與系統(tǒng)的測試卻又一定的難度，用于數(shù)據(jù)域測試儀器和設(shè)備主要包括萬用表和數(shù)字電壓表、邏輯筆和邏輯夾、邏輯分析儀、邏輯脈沖發(fā)生器和示波器等。模塊1 邏輯筆的使用一、教學(xué)目標(biāo)終極目標(biāo)：能夠熟練使用邏輯筆對數(shù)字電路進(jìn)行調(diào)試、測量。促成目標(biāo)： 1能懂得邏輯筆測量的根本原理。 2能知道邏輯筆的根本組成。 3會邏輯筆的正確使用。 4會用邏輯筆測

2、量數(shù)字電路及排故。二、工作任務(wù) 用邏輯筆測量搶答器電路的邏輯狀態(tài)。三、相關(guān)實(shí)踐知識LP系列邏輯筆的介紹1LP系列邏輯筆的使用 邏輯筆是采用不同顏色的指示燈來表示數(shù)字電平的上下的儀器，使用邏輯筆可快速測量出數(shù)字電路中有故障的芯片，特別適合測試一般門電路和觸發(fā)器的邏輯關(guān)系。邏輯筆的型號規(guī)格較多，圖9-1為LP系列邏輯筆的外形結(jié)構(gòu)圖，由于其外形小巧，可方便用于數(shù)字電路的測量和排故。 圖9-1 LP系列邏輯筆的外形結(jié)構(gòu)圖 LP系列邏輯筆具有識別被測信號狀態(tài)的功能，它能分辨出被測信號的高阻抗?fàn)顟B(tài)懸空狀態(tài)。當(dāng)LED指示燈發(fā)出紅色表示被測信號是高電平，藍(lán)色表示是低電平，而綠色那么表示被測點(diǎn)處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。在

3、高電平時蜂鳴器發(fā)出中音，低電平時蜂鳴器發(fā)出低音，而高阻抗?fàn)顟B(tài)時蜂鳴器是靜默的。其LED指示/電平信號狀態(tài)見表9-1，蜂鳴器聲音/電平信號狀態(tài)見表9-2。 表9-1 LP系列邏輯筆LED指示/電平信號狀態(tài)表表9-2 LP系列邏輯筆蜂鳴器聲音/電平信號狀態(tài)表 LP系列邏輯筆可用于測量TTL電平的邏輯和脈沖信號，其測量帶寬到達(dá)200MHz，并以10Hz、100Hz、1kHz、10kHz、100kHz、1MHz、10MHz、100MHz為分界指示出被測信號的頻率，其獨(dú)特的九段頻率聲光指示器清晰易記、非常實(shí)用。表9-3為LP系列邏輯筆LED狀態(tài)指示/信號頻率指示表，表9-4為LP系列邏輯筆蜂鳴器聲音/信

4、號頻率指示表。 表9-3 LP系列邏輯筆LED狀態(tài)指示/信號頻率指示表表9-4 LP系列邏輯筆蜂鳴器聲音/信號頻率指示表LP系列邏輯筆主要性能指標(biāo)1輸入信號電路：TTL/CMOS電路。2輸入電壓范圍：。3輸入頻率范圍：0200MHzLP-200。4最小脈沖寬度：LP-200。5輸入阻抗：100k/10pF。6最高輸入電壓：60V。7輸入信號接口：標(biāo)準(zhǔn)插孔，可選裝防顫測試探頭和各種測試夾具。8LED指示燈：三種顏色，三種閃爍速率，閃動表示有脈沖信號九檔頻率指示，恒亮表示無脈沖信號三檔狀態(tài)指示。9蜂鳴器：三種音調(diào)，三種通斷速率，斷續(xù)鳴響表示有脈沖信號九檔頻率指示，持續(xù)鳴響表示無脈沖信號三檔狀態(tài)指示

5、。10操作電源：DC416V/100mA。11外形體積：47mm14mm19mm長寬高。12 保護(hù)性能：輸入端子可耐受8000V靜電沖擊和60V電源沖擊，電源端子可耐受2000V靜電沖擊和20V電源沖擊，具有電源接反保護(hù)特性。13使用環(huán)境溫度：2050。14使用環(huán)境濕度：99%。四、相關(guān)理論知識邏輯筆的根本工作原理 邏輯筆具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的特點(diǎn)，邏輯筆一般有兩個用于指示邏輯狀態(tài)的發(fā)光二極管，性能較好的還有第3個，用于指示數(shù)字電路的邏輯狀態(tài)。邏輯筆的電源一般取自于被測電路。測試時，將邏輯筆的電源夾子夾到被測電路的任一電源點(diǎn)，另一個夾子夾到被測電路的公共接地端。邏輯筆與被測電路的連接除了可以

6、為邏輯筆提供接地外，還能改善電路靈敏度及提高被測電路的抗干擾能力。邏輯筆的組成與工作原理是多種多樣，有用邏輯筆專用電路制作的，有用數(shù)字集成電路制作的。下面介紹的簡易三態(tài)邏輯筆，專門用于測定邏輯電路的輸出狀態(tài)，更加方便儀器故障的診斷和維修。其電路原理圖如圖9-2 所示。 圖9-2 邏輯筆的電路原理圖所謂輸出三態(tài)，即數(shù)字電路輸出有三種狀態(tài)，即高電平與正電源相連狀態(tài)，低電平與地相連狀態(tài)，高阻不與任何支路相連，相當(dāng)于懸空狀態(tài)狀態(tài)。在圖9-2中，設(shè)輸入電壓大于時為高電平，小于為低電平，當(dāng)輸入懸空時為第三態(tài)。1當(dāng)輸入電壓大于時，U1A的1腳、U1B的7腳為低電平U2A的2腳、U2B的4腳為高電平U3A的1

7、腳為低電平，紅色發(fā)光管VD1點(diǎn)亮；U3B的5腳為低電平、U3B的6腳為低電平U3B的4腳為高電平，藍(lán)色發(fā)光管VD2不亮；U2C的6腳為高電平U3C的9腳為高電平，U3C的8腳為低電平U3C的10腳為高電平，綠色發(fā)光管VD3不亮。2當(dāng)輸入電壓小于時，U1A的1腳、U1B的7腳為高電平U2A的2腳、U2B的4腳為低電平U3A的1腳為高電平，紅色發(fā)光管VD1不亮；U3B的5腳為高電平、U3B的6腳為高電平U3B的4腳為低電平，藍(lán)色發(fā)光管VD2點(diǎn)亮；U2C的6腳為低電平U3C的9腳為低電平，U3C的8腳為高電平U3C的10腳為高電平，綠色發(fā)光管VD3不亮。3當(dāng)輸入為懸空時，U1A的1腳為高電平，U1B

8、的7腳為低電平U2A的2腳為低電平、U2B的4腳為高電平U3A的1腳為高電平，紅色發(fā)光管VD1不亮；U3B的5腳為高電平、U3B的6腳為低電平U3B的4腳為高電平，藍(lán)色發(fā)光管VD2不亮；U2C的5腳為低電平U2C的6腳為高電平U3C的9腳為高電平, U3C的8腳為高電平U3C的10腳為低電平，綠色發(fā)光管VD3點(diǎn)亮。 模塊2 邏輯分析儀的使用一、教學(xué)目標(biāo)終極目標(biāo)：能夠使用邏輯分析儀測量、分析比較復(fù)雜的數(shù)字電路。促成目標(biāo)：1能懂得邏輯分析儀的根本原理和工作方式。 2知道邏輯分析儀的作用 3會邏輯分析儀的正確使用。二、工作任務(wù)用邏輯分析儀分析搶答器電路。三、相關(guān)實(shí)踐知識一般來說，邏輯分析儀能看到比示

9、波器更多的信號線，對于觀察總線上的定時關(guān)系或數(shù)據(jù)，例如微處理器地址、數(shù)據(jù)或控制總線時，邏輯分析儀是特別有用的。邏輯分析儀能夠解碼微處理器的總線信息，并以有意義的形式顯示。當(dāng)您通過了參數(shù)設(shè)計(jì)階段，開始關(guān)注許多信號間的定時關(guān)系和需要在邏輯高、低電平碼型上觸發(fā)時，邏輯分析儀就是正確的測試工具。其外形如圖9-3所示。 圖9-3 邏輯分析儀外形一邏輯分析儀的作用邏輯分析儀包括邏輯狀態(tài)分析儀和邏輯定時分析儀。邏輯定時分析儀以時域波形的形式顯示被測信號，由自身提供采集數(shù)據(jù)的時鐘脈沖，主要用于硬件分析。邏輯狀態(tài)分析儀以二進(jìn)制、十六進(jìn)制或ASC碼等的狀態(tài)顯示被測邏輯狀態(tài)，由被測系統(tǒng)提供采集數(shù)據(jù)的時鐘脈沖，側(cè)重于

10、軟件分析。大多數(shù)邏輯分析儀實(shí)際是合二而一的分析儀，一般都具有邏輯狀態(tài)分析儀和邏輯定時分析儀所具備的功能，已被廣泛應(yīng)用于數(shù)字集成電路、印制板系統(tǒng)、微處理器系統(tǒng)等數(shù)字系統(tǒng)的硬件、軟件測試中。 1定時分析作用 定時分析是邏輯分析儀中類似示波器的局部，與示波器顯示信息的方式相同，水平軸代表時間，垂直軸代表電壓幅度。定時分析首先對輸入波形的采樣，然后使用用戶定義的電壓閾值，確定信號的上下電平，定時分析只能確定波形是高還是低，不存在中間電平。所以定時分析就像一臺只有1 位垂直分辨率的數(shù)字示波器，圖9-4所示為邏輯分析儀定時分析圖。定時分析儀趨向于把各種信號拉成 方波，這似乎會影響到它的可用性，但如果需要同

11、時觀察幾條甚至幾百條信號線以驗(yàn)證信號間的定時關(guān)系，那么定時分析儀就是正確選擇。但是，定時分析并不能用于測試參量，如果你用定時分析測量信號的上升時間，那你就用錯了儀器。如果定時分析前一次采樣的信號是一種狀態(tài)，這一次采樣的信號是另一種狀態(tài)，那么它就知道在兩次采樣之間的某個時刻輸入信號發(fā)生了跳變，但是，定時分析卻不知道精確的時刻。 圖9-4 邏輯分析儀定時分析圖2跳變定時作用 如果我們要對一個長時間沒有變化的采樣并保存數(shù)據(jù)，跳變定時能有效地利用存儲器。如圖9-5所示為使用跳變定時采樣示意圖，要捕獲帶有數(shù)據(jù)突發(fā)的輸入線上的數(shù)據(jù)時，我們必須把采樣率調(diào)到高分辨率(例如4ns)，以捕獲開始處的快速脈沖。這意

12、味著具有4KB4096bytes存儲器的定時分析儀在后將存滿數(shù)據(jù)而停止采集數(shù)據(jù)，并不能捕獲到第二個數(shù)據(jù)突發(fā)。在通常的調(diào)試工作中，我們采樣和保存了長時間沒有活動的數(shù)據(jù)，它們使用了邏輯分析儀存儲器，卻不能提供更多的信息。如果我們知道跳變何時產(chǎn)生，是正跳變還是負(fù)跳變，就能夠解決這一問題，這一信息是有效使用存儲器的跳變定時根底。為實(shí)現(xiàn)跳變定時，我們可在定時分析儀和計(jì)數(shù)器的輸入處使用“跳變探測器?，F(xiàn)在定時分析儀只保存跳變前的那些樣本，以及兩個跳變之間的時間間隔。采用這種方法，每一跳變就只需使用少數(shù)存儲器位置，輸入無變動時就完全不占用存儲器位置。在圖9-5中，根據(jù)每一突發(fā)中存在多少脈沖數(shù)，使用跳變定時，現(xiàn)

13、在能捕獲到第二、第三、第四和第五個突發(fā)。并同時保持到達(dá)4ns的高定時分辨率。 圖9-5 使用跳變定時采樣示意圖 3毛刺捕獲作用 在定時分析中，毛刺的定義是：采樣時穿越邏輯閾值屢次的任何跳變。毛刺捕獲是一種很有用的功能，能夠提供毛刺觸發(fā)和顯示前的數(shù)據(jù)，從而幫助我們確定毛刺產(chǎn)生的原因。數(shù)字系統(tǒng)中毛刺是令人頭疼的問題，邏輯分析儀具有毛刺捕獲和觸發(fā)能力，可以很容易的跟蹤難以預(yù)料的毛刺。邏輯分析儀可以對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地采樣，跟蹤采樣時產(chǎn)生的任何跳變，從而容易識別毛刺。圖9-6為譯碼電路輸出毛刺捕獲示意圖，圖9-6b所示譯碼電路輸出定時圖中Y3、Y5帶有毛刺。 a 譯碼電路的測試圖 b 譯碼電路輸出定時

14、圖 圖9-6 譯碼電路輸出毛刺捕獲示意圖4狀態(tài)分析作用一個邏輯電路的“狀態(tài)是指數(shù)據(jù)有效時，對總線或信號線采樣的樣本。例如，一個簡單的D觸發(fā)器輸入端的數(shù)據(jù)直到時鐘正沿到來時才有效。這樣，觸發(fā)器的狀態(tài)就是正時鐘沿到來時的狀態(tài)?，F(xiàn)在，假定有8個這樣的觸發(fā)器并聯(lián)。所有8個觸發(fā)器都連到同樣的時鐘信號上。當(dāng)時鐘線上產(chǎn)生正跳變時，所有8個觸發(fā)器都要捕獲各自D輸入的數(shù)據(jù)。這樣，每當(dāng)時鐘線上正跳變時就產(chǎn)生一個狀態(tài)，這8條線類似于微處理器總線。如果把狀態(tài)分析儀連接到這8條線上，并告訴它在時鐘線正跳變時收集數(shù)據(jù)，狀態(tài)分析儀將照此執(zhí)行。除非時鐘跳到高電平，否那么輸入的任何活動將不被狀態(tài)分析儀捕獲。定時分析與狀態(tài)分析的

15、主要區(qū)別是：定時分析由內(nèi)部時鐘控制采樣，采樣與被測系統(tǒng)是異步的；狀態(tài)分析由被測系統(tǒng)時鐘控制采樣，采樣與被測系統(tǒng)是同步的。用定時分析查看事件“什么時候發(fā)生，用狀態(tài)分析檢查發(fā)生了“什么事件。定時分析通常用波形顯示數(shù)據(jù)，狀態(tài)分析通常用列表顯示數(shù)據(jù)。5軟件測試分析邏輯分析儀也可用于軟件的跟蹤調(diào)試，發(fā)現(xiàn)軟硬件故障，而且通過對軟件各模塊的監(jiān)測與效率分析還有助于軟件的改進(jìn)。例如，假定有一個計(jì)算給定數(shù)平方的匯編例程，如果該例程不能正確計(jì)算平方，要求邏輯分析儀捕獲這一例程。具體做法是先讓邏輯分析儀尋找該例程的起點(diǎn)，當(dāng)它找到起始地址時，再尋找終止地址，并保存兩者之間的所有信息。這樣就很容易分析該例程為什么不能正確

16、計(jì)算平方，找出錯誤點(diǎn)。圖9-7所示為分支程序的跟蹤測試示意圖，采用序列觸發(fā)，當(dāng)出現(xiàn)03F2地址時，觸發(fā)條件成立，邏輯分析儀可以捕獲觸發(fā)前主程序通路A及分支程序通路B的運(yùn)行情況。 二邏輯分析儀的主要技術(shù)性能分析1通道數(shù) 要對一個系統(tǒng)進(jìn)行全面地分析，就應(yīng)當(dāng)把所有觀測的信號全部引入邏輯分析儀當(dāng)中，這樣邏輯分析儀的通道數(shù)至少應(yīng)該包含：被測系統(tǒng)的字長數(shù)字總線數(shù)、被測系統(tǒng)的控制總線數(shù)、時鐘線數(shù)。這樣對于一個16位機(jī)系統(tǒng)，就至少需要68個通道，現(xiàn)在幾個廠家的主流產(chǎn)品的通道數(shù)多達(dá)340通道以上。 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(yīng)當(dāng)有足夠高的定時采樣速率。并不是只有高速系統(tǒng)才需要高的

17、采樣速率，現(xiàn)在的主流產(chǎn)品的采樣速率高達(dá)2Gs/s，在這個速率下，我們可以看到時間上的細(xì)節(jié)。 3狀態(tài)分析速率 在狀態(tài)分析時，邏輯分析儀采樣基準(zhǔn)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最高狀態(tài)分析速率，也就是該邏輯分析儀狀態(tài)分析的最快的工作頻率。4每通道的內(nèi)存長度邏輯分析儀的內(nèi)存是用于存儲它所采樣的數(shù)據(jù)，以用于比照、分析、轉(zhuǎn)換等，選擇內(nèi)存長度的標(biāo)準(zhǔn)是內(nèi)存長度應(yīng)大于被觀測系統(tǒng)可以進(jìn)行分割后的最大長度。 5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(shù)字示波器不同，雖然相對上下限值的幅度變化并不

18、重要，但幅度失真一定會轉(zhuǎn)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(yīng)從幾十至幾百兆赫茲，保證各路探頭的相對延時最小和幅度的失真較低，這是表征邏輯分析儀探頭性能的關(guān)鍵參數(shù)。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?？捎靡韵聨追矫婵紤]探頭的性能。 1探頭的阻性負(fù)載：也就是探頭的接入系統(tǒng)中以后對系統(tǒng)電流的分流作用的大小，在數(shù)字系統(tǒng)中，系統(tǒng)的電流負(fù)載能力一般在幾千歐以上，分流效應(yīng)對系統(tǒng)的影響一般可以忽略，現(xiàn)在流行的幾種邏輯分析儀探頭的阻抗一般在20200k之間。 2探頭的容性負(fù)載：容性負(fù)載就是探頭接入系統(tǒng)時，探頭的等效電容，這個

19、值一般在130pF之間，在現(xiàn)在的高速系統(tǒng)中，容性負(fù)載對電路的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于阻性負(fù)載，如果這個值太大，將會直接影響整個系統(tǒng)中的信號“沿的形狀改變整個電路的性質(zhì)，改變邏輯分析儀對系統(tǒng)觀測的實(shí)時性，導(dǎo)致我們看到的并不是系統(tǒng)原有的特性。 3探頭的易用性：是指探頭接入系統(tǒng)時的難易程度，隨著芯片封裝的密度越來越高，出現(xiàn)了BGA、QFP、TQFP、PLCC、SOP等各種各樣的封裝形式，IC的腳間距最小的已到達(dá)以下，要很好的將信號引出，特別是BGA封裝，確實(shí)有困難，并且分立器件的尺寸也越來越小，典型的已到達(dá)。 4與現(xiàn)有電路板上的兼容性。 6系統(tǒng)的開放性 隨著數(shù)據(jù)共享的呼聲越來越高，我們所使用的系統(tǒng)的開放性就越來

20、越重要，現(xiàn)在的邏輯分析儀的操作系統(tǒng)也由過去的專用系統(tǒng)開展到使用Windows介面，這樣我們在使用時很方便。 四、相關(guān)理論知識邏輯分析儀Logic Analyzer是以單通道或多通道實(shí)時獲取與觸發(fā)事件相關(guān)的邏輯信號、并顯示觸發(fā)事件前后所獲取的信號、供軟件及硬件分析的一種儀器。它能夠用表格、波形或圖形等形式顯示具有多個變量的數(shù)字系統(tǒng)的狀態(tài)，也能用匯編形式顯示數(shù)字系統(tǒng)軟件，從而實(shí)現(xiàn)對數(shù)字系統(tǒng)硬件和軟件的測試。一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，對數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行分析和故障判斷。其主要特點(diǎn)如下：1邏輯分析儀是利用時鐘從測試設(shè)備上采集和顯示數(shù)字信號的儀器，最主

21、要作用在于時序判定。由于邏輯分析儀不像示波器那樣有許多電壓等級，通常只顯示兩個電壓邏輯“1和“0，因此設(shè)定了參考電壓后，邏輯分析儀將被測信號通過比較器進(jìn)行判定，高于參考電壓者為“1,低于參考電壓者為“0，在“1與“0之間形成數(shù)字波形。2有足夠多的輸入通道，即64個通道數(shù)至上百個通道數(shù)不等，因此邏輯分析儀具備同時進(jìn)行多通道測試的優(yōu)勢。3具有多種靈活的觸發(fā)方式，確保對被觀察的數(shù)據(jù)流準(zhǔn)確定位對軟件而言可以跟蹤系統(tǒng)運(yùn)行中的任意程序段，對硬件而言可以檢測并顯示系統(tǒng)中存在的毛刺干擾。4具有記憶功能，可以觀測單次及非周期性數(shù)據(jù)信息，并可診斷隨機(jī)性故障。 5具有延遲能力，用以分析故障產(chǎn)生的原因。6具有限定功能

22、，實(shí)現(xiàn)對欲獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行挑選，并刪除無關(guān)數(shù)據(jù)。 7具有多種顯示方式，可用字符、助記符、匯編語言顯示程序，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)，用定時圖顯示信息之間的時序關(guān)系。 8具有驅(qū)動時域儀器的能力，以便復(fù)顯待測信號的真實(shí)波形及有利于故障定位。9具有可靠的毛刺檢測能力。 二邏輯分析儀的工作原理 邏輯分析儀的組成框圖如圖9-8所示，它主要包括數(shù)據(jù)捕獲和數(shù)據(jù)顯示兩大局部，其工作過程就是數(shù)據(jù)采集、存儲、觸發(fā)、顯示的過程。被測信號經(jīng)過多通道邏輯測試探極形成并行數(shù)據(jù)，送至信號輸入比較器，在信號輸入比較器中與外部設(shè)定的門限電平進(jìn)行比較，大于門限電平值的信號在相應(yīng)的線上輸出高電平，反之，輸出低電平

23、，并對輸入波形進(jìn)行整形。經(jīng)比較整形后的信號送至采樣器，在時鐘脈沖控制下進(jìn)行采樣。被采樣的信號按順序存放在半導(dǎo)體存儲器中，假設(shè)存儲器容量為1KB1024bytes，那么能夠記錄所有輸入通道在1024次采樣中所得到的信息，采樣信息以“先進(jìn)先出的原那么存放在存儲器內(nèi)。當(dāng)存儲器已存滿數(shù)據(jù)但尚未得到顯示命令時，存儲器將自動舍棄舊數(shù)據(jù)，裝入新數(shù)據(jù)。當(dāng)存儲器得到觸發(fā)要求顯示時，將按照先后順序逐一讀出信息，在顯示發(fā)生器中形成X、Y、Z三個軸向的模擬信號，由CRT按設(shè)定的顯示方式顯示出被測量來。 圖9-8 邏輯分析儀的組成框圖三邏輯分析儀的觸發(fā)方式邏輯分析儀主要是用于定位系統(tǒng)運(yùn)行出錯時的特定波形數(shù)據(jù)，通過觀察該

24、波形數(shù)據(jù)來推斷該系統(tǒng)出錯的原因，從而有針對性地找出解決該錯誤的方案。邏輯分析儀對被測信號連續(xù)采樣獲得的一系列數(shù)據(jù)，稱為數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流示意圖如圖9-9所示。運(yùn)用邏輯分析儀定位出錯波形數(shù)據(jù)的方法主要有兩種方式，一種是通過抓取運(yùn)行過程中大量的數(shù)據(jù)，然后在這些數(shù)據(jù)中通過其他方法來查找出錯誤點(diǎn)的位置，該方法費(fèi)時費(fèi)力，而且受制于邏輯分析儀存儲容量，并不一定每次都可以捕捉到目標(biāo)波形數(shù)據(jù)；另一種是通過觸發(fā)的方式在特定波形數(shù)據(jù)到來時開始捕捉數(shù)據(jù)，從而精準(zhǔn)地定位目標(biāo)波形數(shù)據(jù)。 圖9-9 數(shù)據(jù)流示意圖數(shù)字系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，大多數(shù)情況下數(shù)據(jù)是連續(xù)不斷的，邏輯分析儀要顯示觀測的數(shù)據(jù)必需被存儲下來，而邏輯分析儀的儲存深度

25、畢竟有限，這相當(dāng)于在傳輸帶上抽取一定的數(shù)據(jù)，抽取的數(shù)據(jù)量取決于邏輯分析儀的存儲深度。通過觸發(fā)的方式，在特定波形數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生的條件下，觀測與其相關(guān)的信號在該條件產(chǎn)生的前或后時刻的狀態(tài)。直觀表現(xiàn)就是觸發(fā)位置的設(shè)置，如果觸發(fā)位置設(shè)置為跟蹤觸發(fā)開始，那么存儲器在觸發(fā)事件發(fā)生時開始儲存采集到的數(shù)據(jù)，直到存儲器滿；如果選擇跟蹤觸發(fā)結(jié)束，那么觸發(fā)事件發(fā)生前存儲器一直存儲采集到的連續(xù)數(shù)據(jù)，直到觸發(fā)時停止存儲，當(dāng)存儲器滿而觸發(fā)事件尚未發(fā)生時新數(shù)據(jù)將自動覆蓋最早存儲的數(shù)據(jù)。由此可知觸發(fā)的目的在于邏輯分析儀設(shè)定什么時侯開始捕獲數(shù)據(jù)，捕獲哪些數(shù)據(jù)。使邏輯分析儀跟蹤被測電路的邏輯狀態(tài)，并在被測電路中用戶定義的事件處觸發(fā)

26、。由一個事件來控制數(shù)據(jù)獲取，即選擇觀察窗口的位置，稱為觸發(fā)，觸發(fā)示意圖如圖9-10所示。為了便于在較小的存儲容量范圍內(nèi)采集和存儲所需觀測點(diǎn)前后的數(shù)據(jù)，邏輯分析儀設(shè)有多種觸發(fā)方式。 圖9-10 觸發(fā)示意圖1組合觸發(fā)組合觸發(fā)方式又稱為內(nèi)部觸發(fā)方式，是指將被測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字與通過儀器面板上的觸發(fā)字選擇開關(guān)人工預(yù)置的觸發(fā)字進(jìn)行比較，如果系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字與預(yù)置的觸發(fā)字相符，那么產(chǎn)生一次觸發(fā)。組合觸發(fā)方式是邏輯分析儀一般都采用的觸發(fā)方式，故又稱為根本觸發(fā)方式。設(shè)置觸發(fā)字時，每一個通道可取0、1、x三種觸發(fā)條件?！?表示該通道為高電平時產(chǎn)生觸發(fā)，“0表示某通道為低電平時產(chǎn)生觸發(fā)，“x表示通道狀態(tài)為“任意，亦即通道

27、狀態(tài)不影響觸發(fā)條件。各通道狀態(tài)設(shè)置好后，如果被測系統(tǒng)各通道數(shù)據(jù)同時滿足上述條件，那么產(chǎn)生觸發(fā)信號。 圖9-11為四通道組合觸發(fā)方式。CH01與CH31表示通道0和通道3組合觸發(fā)條件為高電平；CH10表示通道1觸發(fā)條件為低電平；CH2x表示通道2觸發(fā)條件為任意，對觸發(fā)不產(chǎn)生影響。故觸發(fā)信號是在CH0、CH1、CH3相與條件下產(chǎn)生的，即觸發(fā)字為1001或1101CH0、CH3分別位于觸發(fā)字的最右邊、最左邊。 圖9-11中，當(dāng)采集數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)1001或1101時，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，開始或停止數(shù)據(jù)采集。假設(shè)選擇跟蹤觸發(fā)結(jié)束的方式，那么存儲器中存入的數(shù)據(jù)是產(chǎn)生觸發(fā)字之前各通道的狀態(tài)變化情況，觸發(fā)字位于存儲器

28、存儲隊(duì)列的最后面，并顯示在顯示器的最后一行，故又稱為終端觸發(fā)方式。如果觸發(fā)字選擇的是某一出錯的數(shù)據(jù)字，邏輯分析儀即可捕獲并顯示被測系統(tǒng)出現(xiàn)這一出錯數(shù)據(jù)字之前一段時間內(nèi)各通道狀態(tài)的變化情況，即被測系統(tǒng)故障發(fā)生前的工作狀態(tài)，這對于數(shù)字系統(tǒng)的故障診斷是很方便的。 圖9-11 四通道組合觸發(fā)方式 2延遲觸發(fā)在故障診斷時，常常希望既能看到觸發(fā)點(diǎn)前的情況，又能看到觸發(fā)點(diǎn)后的情況，這時可設(shè)置一個延遲門，當(dāng)捕獲到觸發(fā)字后，經(jīng)一段時間的延遲后再開始或停止數(shù)據(jù)采集，假設(shè)選擇跟蹤觸發(fā)結(jié)束的方式，那么存儲器中存儲的數(shù)據(jù)就能包括觸發(fā)點(diǎn)前后的數(shù)據(jù)，這種觸發(fā)方式稱為延遲觸發(fā)，其示意圖如圖9-12所示。延遲觸發(fā)常用于分析循環(huán)

29、程序和嵌套循環(huán)程序，也常用于觀察跳動性的偶然故障，這是因?yàn)樵摲绞侥苡^察到跳動前后的有關(guān)信息。 圖9-12 延遲觸發(fā)示意圖 3限定觸發(fā)限定觸發(fā)是對設(shè)置的觸發(fā)字加限定條件的觸發(fā)方式。有時設(shè)定的觸發(fā)字在數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)較為頻繁，為了有選擇地存儲和顯示特定的數(shù)據(jù)流，邏輯分析儀中增加一些附加通道作為約束或選擇所設(shè)置的觸發(fā)條件。例如對前述四通道觸發(fā)字的選擇再參加第五個通道Q，設(shè)定當(dāng)Q=0時，觸發(fā)字有效，Q=1時，觸發(fā)字無效，第五個通道只作為觸發(fā)字約束條件，并不對它進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示，僅僅用它篩選去掉一局部觸發(fā)字，該方式為限定觸發(fā)方式。5毛刺觸發(fā) 利用濾波器從輸入信號中取出一定寬度的脈沖作為觸發(fā)信號，可以

30、在存儲器中存儲毛刺出現(xiàn)前后的數(shù)據(jù)流，以便于觀察和尋找由于外界干擾而引起的數(shù)字電路誤動作的現(xiàn)象和原因，該方式稱為毛刺觸發(fā)。很多邏輯分析儀為用戶提供觸發(fā)庫，使復(fù)雜觸發(fā)事件的設(shè)置簡單化，保證你精力集中解決測試問題上，而不必花時間去調(diào)整邏輯分析儀的觸發(fā)設(shè)置。該庫中包含有許多易于掌握的觸發(fā)設(shè)置，可以作為通常需要修改的觸發(fā)起始點(diǎn)。需要特殊的觸發(fā)能力只是問題的一局部，除了由錯誤事件直接觸發(fā)外，用戶還希望從過去的時段去觀察信號，找出造成錯誤的根源和它前后的關(guān)系。精細(xì)的觸發(fā)和大的存儲深度存儲器可提高超前觸發(fā)能力。6序列觸發(fā) 序列觸發(fā)是為檢測復(fù)雜分支程序而設(shè)計(jì)的一種重要觸發(fā)方式。當(dāng)采樣數(shù)據(jù)與某一項(xiàng)預(yù)先設(shè)定的字序列

31、而不是一個字相符后才觸發(fā)跟蹤數(shù)據(jù)流。序列觸發(fā)能比單一觸發(fā)點(diǎn)更精確地限定要保存的數(shù)據(jù)。也就是說可使用更精確的數(shù)據(jù)窗，而不必存儲不需要的信息，選擇性的保存意味著可只保存較大整體中的一局部。例如，假定我們有一個計(jì)算給定數(shù)平方的匯編例程，如果該例程不能正確計(jì)算平方，我們就告訴邏輯分析儀捕獲這一例程。具體做法是先讓邏輯分析儀尋找該例程的起點(diǎn)，當(dāng)它找到起始地址時，我們再告訴它尋找終止地址，并保存兩者之間的所有信息，當(dāng)發(fā)現(xiàn)例程結(jié)束時，我們告訴分析儀停止?fàn)顟B(tài)保存。四邏輯分析儀的數(shù)據(jù)捕獲從數(shù)據(jù)探頭得到的信號，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換延遲變?yōu)門TL電平之后，在采樣時鐘的作用下，經(jīng)采樣電路存入高速存儲器。這種將被測信號進(jìn)行采樣并

32、存入存儲器的過程就稱為數(shù)據(jù)的捕獲。在邏輯分析儀中，數(shù)據(jù)采樣的方式通常有同步采樣與異步采樣兩種。 同步采樣采用被測系統(tǒng)時鐘脈沖作采樣脈沖的采樣方式，能保證邏輯分析儀按被測系統(tǒng)的節(jié)拍工作，獲取一系列有意義的狀態(tài)，這種邏輯分析儀叫邏輯狀態(tài)分析儀。異步采樣使用邏輯分析儀內(nèi)部產(chǎn)生的時鐘對被測系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，由于邏輯分析儀內(nèi)部時鐘頻率一般較被測系統(tǒng)高得多，這樣使單位時間內(nèi)得的信息量增多，提高了分辨力，從而顯示的數(shù)據(jù)更精確。異步采樣可以檢測出波形中的“毛刺干擾，并將它存儲到存儲器中記錄下來。采用異步采樣的邏輯分析儀稱定時邏輯分析儀。值得注意的是異步時鐘選擇應(yīng)適宜，時鐘過大將會造成失真；時鐘過小又會使

33、內(nèi)存很快溢出。一般應(yīng)選擇被測信號頻率的5-10倍。五邏輯分析儀的數(shù)據(jù)存儲 邏輯分析儀觸發(fā)識別電路從輸入數(shù)據(jù)中尋找觸發(fā)字，當(dāng)滿足條件時就產(chǎn)生觸發(fā)信號，經(jīng)過數(shù)字延遲后不采用延遲觸發(fā)，可視為延遲量等于零，一方面使觸發(fā)器對寫時鐘發(fā)出“允許信號，使得數(shù)據(jù)開始寫入RAM；另一方面在觸發(fā)的瞬間，觸發(fā)器命令存儲計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)值等于存儲器容量n時，向觸發(fā)器發(fā)出信號，并由后者給寫時鐘控制發(fā)出“禁止信號，即關(guān)掉時鐘。 邏輯分析儀存儲器的大小就表示了邏輯分析儀的存儲深度。現(xiàn)代邏輯分析儀存儲數(shù)據(jù)的帶寬大多都非常巨大，例如LAB6052型邏輯分析儀的存儲帶寬為500Mbit/s32即16Gbit/s，但無論是數(shù)據(jù)

34、傳輸數(shù)據(jù)速率為480Mbit/s還是數(shù)據(jù)分析PC軟件過程，都無法實(shí)時完成，因此，邏輯分析儀只能將數(shù)據(jù)先暫存在存儲器中，然后再交給分析器分析。 如果需要不間斷的捕捉數(shù)據(jù)流，那么要求邏輯分析儀有足夠大的存儲器以便記錄整個事件。存儲深度與采樣速度密切相關(guān)，您所需要的存儲深度取決于要測量的總時間跨度和所要求的時間分辨率，單次測量的時間越長、采樣頻率越高所需求的存儲深度就越大。 在傳統(tǒng)模式下，存儲深度采樣分辨率=采樣時間，這意味著在保證采樣分辨率的前提下，大的存儲深度直接提高了單次采樣時間，即能觀察分析更多的波形數(shù)據(jù)。而在保證采樣時間的條件下，那么可以提高采樣頻率，觀察到更真實(shí)的信號。六邏輯分析儀的顯示方式邏輯分析儀將被測數(shù)據(jù)信號用數(shù)字形式寫入存儲器后，可以根據(jù)需要通過控制電路將內(nèi)存中的全部或局部數(shù)據(jù)穩(wěn)定的顯示在屏幕上，其顯示方式主要有以下幾種。1定時顯示定時顯示是以邏輯電平表示的波形圖的形式將存儲器中的內(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