一文了解邏輯分析儀當(dāng)中的高級(jí)參數(shù)

對(duì)于快速高效的調(diào)試，選擇邏輯分析儀解決方案時(shí)，需要重點(diǎn)評(píng)估儀器各方面參數(shù)，邏輯分析儀在數(shù)字電路的前期設(shè)計(jì)、中期試驗(yàn)驗(yàn)證、后期生產(chǎn)抽查等階段都是幫助工程師和生產(chǎn)人員的有力工具。針對(duì)不同的DUT測(cè)量，對(duì)邏輯分析儀的要求會(huì)有所不同，主要考慮因素有通道數(shù)、時(shí)間分辨率、閾值電壓、采樣率、內(nèi)存深度等在選擇邏輯分析儀時(shí)要謹(jǐn)慎考察其各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)是否符合需求。

通道數(shù)

要對(duì)一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面地邏輯分析，就應(yīng)當(dāng)把所有觀測(cè)的信號(hào)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)當(dāng)是DUT待測(cè)數(shù)據(jù)總線的數(shù)量（即字長(zhǎng)），對(duì)于不同的測(cè)試要求可能還會(huì)需要引入控制總線數(shù)和時(shí)鐘線數(shù)。很多廠家的主流產(chǎn)品的通道數(shù)可以高達(dá)百通道，但是價(jià)格也是不菲，因此現(xiàn)在市面上主流的產(chǎn)品是16~36通道的邏輯分析儀，雖然通道少但是很多廠家都支持儀器同步擴(kuò)展。

時(shí)間分辨率

時(shí)間分辨率即采樣率的倒數(shù)。時(shí)序圖有助于檢測(cè)間歇性的時(shí)序故障， 如毛刺。因?yàn)椴环€(wěn)定的脈沖幅度和寬度使得毛刺很難檢測(cè)和捕獲，邏輯分析儀的定時(shí)分辨率將決定其能夠檢測(cè)并顯示故障的能力。越高的時(shí)間分辨率，越可能發(fā)現(xiàn)故障事件，從而才能進(jìn)一步對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析。對(duì)于定時(shí)分析模式，時(shí)間分辨率越高，也就是采樣率越大，采集捕捉的數(shù)據(jù)流細(xì)節(jié)越詳細(xì)。在實(shí)際操作中，對(duì)于定時(shí)模式，一般將采樣率設(shè)置為3~5倍的DUT數(shù)據(jù)速率以保證信號(hào)保真度和偶發(fā)事件的捕獲。

閾值電壓

區(qū)分高低電平的間隔。邏輯分析儀和單片機(jī)都是數(shù)字電路，它在讀取外部信號(hào)的時(shí)候，多高電壓識(shí)別成高電平，多高電壓識(shí)別成低電平是有一定限制的。比如一款邏輯分析儀，閾值電壓是：0.7~1.4V，那么當(dāng)它采集外部的數(shù)字電路信號(hào)的時(shí)候，高于1.4V識(shí)別為高電平，低于0.7V識(shí)別為低電平。

采樣率

每秒鐘采集信號(hào)的次數(shù)。比如一個(gè)邏輯分析儀的最大采樣率是100M，那么也就是說(shuō)他一秒鐘可以采集100M個(gè)樣點(diǎn)，即每10ns采集一個(gè)樣點(diǎn)，并且高于閾值電壓的認(rèn)定為高電平，低于閾值電壓的認(rèn)定為低電平。我們前邊學(xué)UART通信的時(shí)候?qū)W過(guò)每一位都會(huì)讀取16次，而邏輯分析儀的原理也是類似的，就是在超頻讀取。你信號(hào)是1M的頻率，我用100M的采樣率去采集，那么一個(gè)信號(hào)周期我就可以采集100次，最后用我們小學(xué)學(xué)過(guò)的描點(diǎn)法把采集到的樣點(diǎn)連起來(lái)，就會(huì)還原出信號(hào)，當(dāng)然100倍采樣率的脈寬誤差大概是百分之一。根據(jù)奈奎斯特定律來(lái)說(shuō)，采樣率必須是信號(hào)頻率的2倍以上才能還原出信號(hào)，因?yàn)檫壿嫹治鰞x是數(shù)字系統(tǒng)，算法簡(jiǎn)單，所以最低也是4倍于信號(hào)的采樣率才可以，一般選擇10倍左右效果就比較好了。比如你的信號(hào)頻率是10M，那么你的邏輯分析儀采樣率最低也得是40M的采樣率，最好能達(dá)到100M，提高精確度。

內(nèi)存深度

我們剛才講了采樣率，那采集到的高電平或者低電平信號(hào)，我們要有一個(gè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)起來(lái)。比如我們用100M采樣率，那么1秒就會(huì)產(chǎn)生100M個(gè)狀態(tài)樣點(diǎn)。一款邏輯分析儀能夠存儲(chǔ)多少個(gè)樣點(diǎn)數(shù)，這是邏輯分析儀很重要的一個(gè)指標(biāo)。如果我們的采樣率很高，但是存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量很少，那也沒(méi)有多大意義，邏輯分析儀可以保存的最大樣點(diǎn)數(shù)就是一款邏輯分析儀的存儲(chǔ)深度。通常情況下，數(shù)據(jù)采集時(shí)間=內(nèi)存深度/采樣率。內(nèi)存深度將影響邏輯分析儀對(duì)偶發(fā)故障檢測(cè)的能力。內(nèi)存深度和時(shí)間分辨率一樣，決定了信號(hào)有多長(zhǎng)“時(shí)間”和多少“細(xì)節(jié)”可以在一次捕獲中體現(xiàn)出來(lái)。假設(shè)采樣率保持不變，內(nèi)存深度越大，那么采集“時(shí)間”也就越長(zhǎng)。同樣，加深內(nèi)存允許更高的采樣率，使信號(hào)更多的細(xì)節(jié)被抓獲到，獲取更多的樣本以分析故障的成因。例如，意大利某品牌AT LA500邏輯分析儀在定時(shí)分析模式下可調(diào)最大采樣率500M/s，內(nèi)存深度時(shí)4M，那么時(shí)間分辨率就是2ns，當(dāng)以邏輯分析儀最大采樣率工作時(shí)，采集“時(shí)間”可達(dá)8ms。對(duì)于采集“時(shí)間”和時(shí)間分辨率在實(shí)際測(cè)量中要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整設(shè)置。

探頭

在高速數(shù)字信號(hào)采集中，邏輯分析儀的探測(cè)方法扮演著重要的角色。關(guān)鍵是要提供最高保真度的探頭探測(cè)信號(hào)方案。大多數(shù)邏輯分析儀探頭都能實(shí)現(xiàn)這一基本要求。一些邏輯分析儀在做狀態(tài)分析和定時(shí)分析時(shí)，需要不同的探頭連接方式，這就是所謂的“雙探測(cè)”，這種技術(shù)影響了信號(hào)本身，也影響了實(shí)際測(cè)量結(jié)果。例如，在同一個(gè)探測(cè)點(diǎn)連接兩個(gè)探頭會(huì)造成令人無(wú)法接受的負(fù)載，分別將兩個(gè)探頭連接在裸露的測(cè)試點(diǎn)，增加了損害探頭以及誤連接的風(fēng)險(xiǎn)。而且， 至少需要花兩倍的時(shí)間去連接兩個(gè)探頭。一些邏輯分析儀能夠同時(shí)進(jìn)行狀態(tài)和定時(shí)分析，這種方式加速了信號(hào)完整新分析和故障定位的速度，同時(shí)將探頭對(duì)DUT的負(fù)載減至最小。在高性能數(shù)字系統(tǒng)中，測(cè)量信號(hào)最實(shí)際的方法是預(yù)留專門的測(cè)試點(diǎn)。一些專用的測(cè)試點(diǎn)都配有引腳，如排插等，以簡(jiǎn)化其與夾式探頭和飛線的鏈接。