电子测量原理第7章-数字信号的测量课件.ppt

1、第七章第七章 数字信号的测量数字信号的测量7.1 7.1 概述概述7.2 7.2 数字信号测量的基本原理数字信号测量的基本原理7.3 7.3 逻辑分析仪逻辑分析仪7.4 7.4 逻辑分析仪的应用逻辑分析仪的应用17.1 7.1 概述概述7.1.17.1.1数字信号的基本概念数字信号的基本概念数字信号数字信号是获取数字系统信息的载体。数字系统的激励是获取数字系统信息的载体。数字系统的激励和响应都是数字信号，同时数字信号也是数字系统传输和和响应都是数字信号，同时数字信号也是数字系统传输和处理的对象。处理的对象。u数字信号通常是以数字信号通常是以二进制数字二进制数字方式来表示信息，在每一方式来表示信

2、息，在每一变量下的多位变量下的多位0 0与与1 1数码的组合（二进制码）称为数码的组合（二进制码）称为一个数据一个数据字字，数据字随时间（或事件）的变化，形成了一定的时序，数据字随时间（或事件）的变化，形成了一定的时序关系和逻辑关系的数据流。关系和逻辑关系的数据流。u即即数字信号是以离散时间或事件（数字信号是以离散时间或事件（EventEvent）作为自变量）作为自变量的二进制数据流的二进制数据流。27.1.2 7.1.2 数字信号的特点数字信号的特点与模拟信号比较，数字信号具有如下特点与模拟信号比较，数字信号具有如下特点:1 1数字信号是数字信号是多位多位的，并按一定的数据格式和空间结构组的

3、，并按一定的数据格式和空间结构组成。成。2 2数字信号是数字信号是符合一定逻辑的有序的数据流符合一定逻辑的有序的数据流，通常是按时，通常是按时序传递的序传递的3 3数字系统中信号的数字系统中信号的传递方式多种多样传递方式多种多样4 4数字信号往往是数字信号往往是单次单次或或非周期性非周期性的的5 5数字信号为数字信号为脉冲信号脉冲信号，被测信号的速率变化范围很宽，被测信号的速率变化范围很宽6 6被测信号故障定位难被测信号故障定位难37.2 7.2 数字信号测量的基本原理数字信号测量的基本原理 逻辑分析仪逻辑分析仪是数字信号测量是数字信号测量的典型仪器，它的典型仪器，它是基于是基于数字信号数字信

4、号测量原理测量原理工作的工作的,包括包括信号采集信号采集、触发识别触发识别、数据数据存储存储和和数据显示数据显示等几个功能单元等几个功能单元组成。组成。47.2.1 7.2.1 信号采集信号采集1 1数字信号的采样数字信号的采样（1 1）采集通道的组成）采集通道的组成原理原理 数字信号中的数据数字信号中的数据获取采用获取采用采样方式采样方式，即，即输入锁存器在时钟的跳输入锁存器在时钟的跳变沿上，锁存输入的数变沿上，锁存输入的数字信号。采样电路由电字信号。采样电路由电平判别、输入锁存和采平判别、输入锁存和采样时钟组成，如图（样时钟组成，如图（a a）所示。所示。57.2.1 7.2.1 信号采集

5、信号采集1 1数字信号的采样数字信号的采样（1 1）采集通道的组成原理）采集通道的组成原理 图（图（b b）的一路电平判别）的一路电平判别电路是一个电平比较器。由于电路是一个电平比较器。由于被测数字电路可能工作在被测数字电路可能工作在TTLTTL，ECLECL或或CMOSCMOS等不同的门限电平，等不同的门限电平，逻辑分析仪在对输入信号电平逻辑分析仪在对输入信号电平判别时，设定的门限应与被测判别时，设定的门限应与被测系统的逻辑门限电平一致。例系统的逻辑门限电平一致。例如对如对TTLTTL电路，选取的门限电电路，选取的门限电平应为平应为1.4V1.4V左右。左右。67.2.1 7.2.1 信号采

6、集信号采集1 1数字信号的采样数字信号的采样（1 1）采集通道的组成原理）采集通道的组成原理 时钟信号也需要进行电平判时钟信号也需要进行电平判别，以确定其前后沿的作用时间。别，以确定其前后沿的作用时间。判别电路的构成与对输入信号的判别电路的构成与对输入信号的判别类似。逻辑分析仪本身要求判别类似。逻辑分析仪本身要求的时钟采样沿是确定的。为此采的时钟采样沿是确定的。为此采样电路中设置了样电路中设置了作用沿选择电路作用沿选择电路。时钟沿选择的电路原理可以采用时钟沿选择的电路原理可以采用倒相器输出极性相反的两脉冲，倒相器输出极性相反的两脉冲，选择其中一种就实现了对时钟沿选择其中一种就实现了对时钟沿的选

7、择，如图（的选择，如图（c c）所示。）所示。77.2.1 7.2.1 信号采集信号采集1 1数字信号的采样数字信号的采样（1 1）采集通道的组成原理）采集通道的组成原理 输入锁存器输入锁存器是快速捕获数字信号的关键器件，常用是快速捕获数字信号的关键器件，常用D D触触发器做输入锁存器，它在时钟上升沿锁存数据，图为采样过发器做输入锁存器，它在时钟上升沿锁存数据，图为采样过程波形图。程波形图。87.2.1 7.2.1 信号采集信号采集1 1数字信号的采样数字信号的采样（2 2）获取的数字信号的特点）获取的数字信号的特点 1 1）幅变上的差别幅变上的差别。由于信号的采样是对电平判别后的。由于信号的

8、采样是对电平判别后的输出信号进行采样。它只反映信号的高、低两种逻辑电平，输出信号进行采样。它只反映信号的高、低两种逻辑电平，而不反映原输入信号幅度的实际大小。而不反映原输入信号幅度的实际大小。2 2）时间上的差别时间上的差别。采样后的输出波形，只能在选择的。采样后的输出波形，只能在选择的时钟作用沿上进行采样，而对两个时钟作用沿之间的波形变时钟作用沿上进行采样，而对两个时钟作用沿之间的波形变化不予理睬。因此，输入波形与判别电平相交的时刻并严格化不予理睬。因此，输入波形与判别电平相交的时刻并严格等于存储显示信号电平跳变的时刻。等于存储显示信号电平跳变的时刻。97.2.1 7.2.1 信号采集信号采

9、集2同步采样和异步采样同步采样和异步采样（1）同步采样）同步采样 同步采样同步采样是与被测系统的工作节拍同步地进行采是与被测系统的工作节拍同步地进行采样，它是利用被测系统的时钟或表征某事件出现的信样，它是利用被测系统的时钟或表征某事件出现的信号作为采样的时钟。这个从被测对象取得的时钟，对号作为采样的时钟。这个从被测对象取得的时钟，对逻辑分析仪来说是外时钟。逻辑分析仪来说是外时钟。外时钟外时钟可以是等时间间隔的，也可以是非等时间可以是等时间间隔的，也可以是非等时间间隔的。例如测试计算机程序时若选用它的读信号作间隔的。例如测试计算机程序时若选用它的读信号作采样时钟，就不是等时间间隔的。采样时钟，就

10、不是等时间间隔的。107.2.1 7.2.1 信号采集信号采集2同步采样和异步采样同步采样和异步采样（2）异异步采样步采样 采样时钟如果与被测系统没有同步关系，则称为采样时钟如果与被测系统没有同步关系，则称为异异步采样步采样。异步采样通常是利用逻辑分析仪内部的采样时。异步采样通常是利用逻辑分析仪内部的采样时钟，等时间间隔的采集出离散的数据。显示的数据流是钟，等时间间隔的采集出离散的数据。显示的数据流是以时间为自变量。以时间为自变量。如果采样时钟频率选择恰当，即采集的时间分辨力如果采样时钟频率选择恰当，即采集的时间分辨力足够高，显示器上显示的图形就能反映信号的电平随时足够高，显示器上显示的图形就

11、能反映信号的电平随时间的变化，但是如果时钟频率选择不当，采样后的波形间的变化，但是如果时钟频率选择不当，采样后的波形将会严重失真。将会严重失真。117.2.1 7.2.1 信号采集信号采集2同步采样和异步采样同步采样和异步采样（3）同步采样和异步采样的应用特点）同步采样和异步采样的应用特点12 同步采样得到的同步采样得到的是被测数据信号与事是被测数据信号与事件信号的相对关系。件信号的相对关系。异步采样异步采样显示出显示出的是信号逻辑状态与的是信号逻辑状态与时间的变化关系时间的变化关系。同步采样同步采样用于状用于状态分析，而异步采样态分析，而异步采样则用于定时分析则用于定时分析。7.2.2 7.

12、2.2 触发识别触发识别1基本触发方式基本触发方式1）始端触发）始端触发 始端触发始端触发是用触发字启动是用触发字启动数据的存储，即触发字后面的数据的存储，即触发字后面的数据将连续存储，直到存储器数据将连续存储，直到存储器存满窗口所规定的长度为止。存满窗口所规定的长度为止。触发字为存储、显示的数据窗触发字为存储、显示的数据窗口的第一个有效数据。口的第一个有效数据。137.2.2 7.2.2 触发识别触发识别1基本触发方式基本触发方式2）终端触发）终端触发 终端触发终端触发是用触发字停止数是用触发字停止数据的存储。在触发以前，逻辑分据的存储。在触发以前，逻辑分析仪就向存储器中以先入先出的析仪就向

13、存储器中以先入先出的方式存储着数据。当存储器存满方式存储着数据。当存储器存满以后，逻辑分析仪才开始搜索触以后，逻辑分析仪才开始搜索触发字，与此同时仍继续用新数据发字，与此同时仍继续用新数据更新存储器中的旧数据。一旦发更新存储器中的旧数据。一旦发现触发字或触发事件，就立即停现触发字或触发事件，就立即停止存储。止存储。147.2.2 7.2.2 触发识别触发识别1基本触发方式基本触发方式3）延迟触发）延迟触发 延迟触发延迟触发是与始端触发和终端触发配合工作的，即在触是与始端触发和终端触发配合工作的，即在触发产生时并不立即跟踪，而是经过一定的延迟才跟踪。发产生时并不立即跟踪，而是经过一定的延迟才跟踪

14、。157.2.2 7.2.2 触发识别触发识别2扩展触发方式扩展触发方式（1）计数触发）计数触发 计数触发计数触发是延迟触发的一种变型。在检测软件中是延迟触发的一种变型。在检测软件中的循环程序时，常常遇到这样的情况，要观察循环中的循环程序时，常常遇到这样的情况，要观察循环中某个特定循环的状态，则可以设定循环起始状态为触某个特定循环的状态，则可以设定循环起始状态为触发字，但并不立即引起触发，而是等到这个触发字第发字，但并不立即引起触发，而是等到这个触发字第若干次出现时引起触发。若干次出现时引起触发。167.2.2 7.2.2 触发识别触发识别2扩展触发方式扩展触发方式（2）序列触发）序列触发 基

15、本触发方式只对某一时刻输入信号的状态进行基本触发方式只对某一时刻输入信号的状态进行比较，在此基础上可扩展为对连续一段时间内信号逻比较，在此基础上可扩展为对连续一段时间内信号逻辑状态的变化进行比较，这样就构成了辑状态的变化进行比较，这样就构成了序列触发序列触发方式。方式。序列触发的触发条件是多少个触发字的序列，它是当序列触发的触发条件是多少个触发字的序列，它是当数据流中按顺序出现各个触发字时才触发，即顺序在数据流中按顺序出现各个触发字时才触发，即顺序在前的触字必须出现后，后面的触发字才有效。前的触字必须出现后，后面的触发字才有效。177.2.2 7.2.2 触发识别触发识别2扩展触发方式扩展触发

16、方式（2）序列触发）序列触发 序列触发常用于复杂分支程序的跟踪，图示是一个两级序列触发常用于复杂分支程序的跟踪，图示是一个两级序列触发的工作原理。序列触发的工作原理。187.2.2 7.2.2 触发识别触发识别2扩展触发方式扩展触发方式（3）限定触发）限定触发 限定触发限定触发是对基本触发方式设置的触发字再加是对基本触发方式设置的触发字再加限定条件的触发方式。如果选定的触发字在数据流限定条件的触发方式。如果选定的触发字在数据流中出现较为频繁，为了有选择地捕获特定的数据流，中出现较为频繁，为了有选择地捕获特定的数据流，可以给触发字附加一些约束条件。这样，即使数据可以给触发字附加一些约束条件。这样

17、，即使数据流中频繁出现触发字，只要这些附加的条件未出现，流中频繁出现触发字，只要这些附加的条件未出现，也不能进行触发。也不能进行触发。197.2.2 7.2.2 触发识别触发识别2扩展触发方式扩展触发方式（3）限定触发）限定触发 图图为为限定触发限定触发的原理框图。利用组合字和另外一个通道的原理框图。利用组合字和另外一个通道信号的逻辑与进行触发，即为信号的逻辑与进行触发，即为“与与”触发。利用组合字和另触发。利用组合字和另外一个通道信号的逻辑或进行触发，即为外一个通道信号的逻辑或进行触发，即为“或或”触发。利用触发。利用这些逻辑变换可以扩展触发条件。这些逻辑变换可以扩展触发条件。207.2.3

18、 7.2.3 数据存储数据存储1 顺序存储顺序存储 依次记录数据流是所有的逻辑分析仪都具备的一种基本依次记录数据流是所有的逻辑分析仪都具备的一种基本存储形式，数据的写入与读出都是顺序进行的。根据所采用存储形式，数据的写入与读出都是顺序进行的。根据所采用的存储器的不同，可分为的存储器的不同，可分为移位寄存器存储移位寄存器存储和和随机存储器随机存储器（RAM）存储）存储两类。两类。移位寄存器式存储器每存入一个新数据，以前存储的数移位寄存器式存储器每存入一个新数据，以前存储的数据就移位一次，待存满后最早存入的数据就被移出。据就移位一次，待存满后最早存入的数据就被移出。随机存取存储器是按写地址计数器规

19、定的地址顺序的向随机存取存储器是按写地址计数器规定的地址顺序的向RAM中写入数据。每当写时钟到来，计数值加中写入数据。每当写时钟到来，计数值加1，并循环计，并循环计数，构成一个环形的存储结构。数，构成一个环形的存储结构。217.2.3 7.2.3 数据存储数据存储2 多位并行存储多位并行存储 存储器的组织与输入通道相对应，可以同时记录存储器的组织与输入通道相对应，可以同时记录多通道并行的数字信号，若采用移位寄存储器方式，多通道并行的数字信号，若采用移位寄存储器方式，N个输入通道即采用个输入通道即采用N个移位寄存器。每个通道与相应的个移位寄存器。每个通道与相应的寄存器对应，互不影响。若采用寄存器

20、对应，互不影响。若采用RAM存储器方式，存储器方式，N个输入通道即采用个输入通道即采用N位位RAM，每个通道对应一位存储，每个通道对应一位存储空间。空间。227.2.3 7.2.3 数据存储数据存储3 选择性存储选择性存储 很多情况下，我们关心的只是这个数据流中的某些片断。很多情况下，我们关心的只是这个数据流中的某些片断。这时，基本存储方式对存储器的利用效率很低，可通过触发这时，基本存储方式对存储器的利用效率很低，可通过触发功能选取我们感兴趣的片断，并采用一定的限定条件选择数功能选取我们感兴趣的片断，并采用一定的限定条件选择数据流中符合条件的数据进行存储，称为据流中符合条件的数据进行存储，称为

21、选择性存储选择性存储。例如，在检测某程序的运行状况时，要观察的只是其中例如，在检测某程序的运行状况时，要观察的只是其中某个子程序的运行情况，那么可以用该子程序的入口作为限某个子程序的运行情况，那么可以用该子程序的入口作为限定条件。当计算机进入该子程序时，限定条件有效；退出了定条件。当计算机进入该子程序时，限定条件有效；退出了程序时，限定条件无效。只有限定条件有效时，子程序运行程序时，限定条件无效。只有限定条件有效时，子程序运行过程中的信号状态存入存储器。这样大大提高了存储器的利过程中的信号状态存入存储器。这样大大提高了存储器的利用效率。用效率。237.2.3 7.2.3 数据存储数据存储4 毛

22、刺存储毛刺存储 逻辑定时分析仪中，毛刺是信号的重要组成部分。逻辑定时分析仪中，毛刺是信号的重要组成部分。在锁定方式下，毛刺混在数据信号中一起存入数据存储在锁定方式下，毛刺混在数据信号中一起存入数据存储器，一个毛刺占据一位存储空间。显示时，毛刺也和数器，一个毛刺占据一位存储空间。显示时，毛刺也和数据一样被读出，显示宽度与一个取样周期相当。在毛刺据一样被读出，显示宽度与一个取样周期相当。在毛刺方式下，毛刺与数据的检测分别由不同的系统完成，也方式下，毛刺与数据的检测分别由不同的系统完成，也分别存入各自从存储器，显示时再把它们相加在一起。分别存入各自从存储器，显示时再把它们相加在一起。显示时，毛刺为一

23、个垂直的加亮线段。显示时，毛刺为一个垂直的加亮线段。247.2.3 7.2.3 数据存储数据存储5 存储时间存储时间 任何存储器都存在一定的任何存储器都存在一定的建立建立和和保持时间保持时间。也就是。也就是说，数据的存储在时钟跳变时实现。在写时钟跳变之前，说，数据的存储在时钟跳变时实现。在写时钟跳变之前，数据必须已经出现在存储器输入端一段时间，而时钟沿数据必须已经出现在存储器输入端一段时间，而时钟沿跳变之后，数据还应保持一段时间。跳变之后，数据还应保持一段时间。数据建立时间与数据保持时间之和决定了能够检测数据建立时间与数据保持时间之和决定了能够检测到数据的最小时间间隔，即最高采样速率，也就是逻

24、辑到数据的最小时间间隔，即最高采样速率，也就是逻辑分析仪的最高测试频率。分析仪的最高测试频率。257.2.4 7.2.4 数据显示数据显示1 状态表显示状态表显示 所谓所谓状态表显示状态表显示，就是将数据信息用，就是将数据信息用“1”、“0”组合组合的逻辑状态表的形式显示在屏幕上。的逻辑状态表的形式显示在屏幕上。例如，例如，常用十六进制数常用十六进制数显示地址和数据总线上的信息，也可用二进制数显示控制总显示地址和数据总线上的信息，也可用二进制数显示控制总线和其他电路节点上的信息，如图所示线和其他电路节点上的信息，如图所示。267.2.4 7.2.4 数据显示数据显示2定时图显示定时图显示 定时

25、图显示定时图显示好像多通道示波器显示多个波形一样，将存好像多通道示波器显示多个波形一样，将存入存储器的数据流按逻辑电平及其时间关系显示在屏幕上，入存储器的数据流按逻辑电平及其时间关系显示在屏幕上，即显示各通道波形的时序关系，如图。即显示各通道波形的时序关系，如图。277.2.4 7.2.4 数据显示数据显示3图解显示图解显示（1）矢量图显示）矢量图显示 矢量图又称点图，是把要显示的数字量用数矢量图又称点图，是把要显示的数字量用数/模转换模转换（D/A）电路转化成模拟量，然后显示在屏幕上）电路转化成模拟量，然后显示在屏幕上。它类似。它类似于示波器的于示波器的 模式显示，模式显示，X轴表示数据出现

26、的实际顺序，轴表示数据出现的实际顺序，Y轴表示被显示数据的模拟数值（刻度可由用户设定），轴表示被显示数据的模拟数值（刻度可由用户设定），每个数字量在屏幕上形成一点，称为每个数字量在屏幕上形成一点，称为“状态点状态点”。系统。系统的每个状态在屏幕上各有一个对应的点，这些点分布在的每个状态在屏幕上各有一个对应的点，这些点分布在屏幕上组成一幅图，称之为屏幕上组成一幅图，称之为“矢量图矢量图”。287.2.4 7.2.4 数据显示数据显示3图解显示图解显示（1）矢量图显示）矢量图显示 矢量显示模式显示出状态点的变化轨迹可用于检查一个矢量显示模式显示出状态点的变化轨迹可用于检查一个带有大量子程序的程序的

27、执行情况带有大量子程序的程序的执行情况，如，如图显示程序执行情况图显示程序执行情况。297.2.4 7.2.4 数据显示数据显示3图解显示图解显示（2）映射图显示）映射图显示 映射图显示映射图显示可以用来宏观地分析数据流，观察系可以用来宏观地分析数据流，观察系统运行全貌的动态情况，它是用一系列光点表示一个统运行全貌的动态情况，它是用一系列光点表示一个数据流。它把采集到的每一个数据分成高位和低位两数据流。它把采集到的每一个数据分成高位和低位两部分，再分别用两个部分，再分别用两个D/A变换器变换成模拟信号，分变换器变换成模拟信号，分别驱动别驱动X、Y通道显示。这样每个数据就对应显示器上通道显示。这

28、样每个数据就对应显示器上的一个确定的光点。的一个确定的光点。307.2.4 7.2.4 数据显示数据显示4多窗口显示多窗口显示 逻辑分析仪可设置逻辑分析仪可设置多个显示窗口多个显示窗口。如将一个屏幕分。如将一个屏幕分成两个窗口显示，上窗口显示该处理器系统的成两个窗口显示，上窗口显示该处理器系统的I/O端在端在某一时段的定时图：下窗口显示经反汇编后的微处理器某一时段的定时图：下窗口显示经反汇编后的微处理器的汇编语言源程序。由于上、下两个窗口的图形在时间的汇编语言源程序。由于上、下两个窗口的图形在时间上是相关的，因而对电路的定时和程序的执行可同时进上是相关的，因而对电路的定时和程序的执行可同时进行

29、观察，软、硬件可同时调试。行观察，软、硬件可同时调试。逻辑分析仪的这种多方式显示功能，在复杂的数字逻辑分析仪的这种多方式显示功能，在复杂的数字信号与数字系统中能较快地对错误数据进行定位。信号与数字系统中能较快地对错误数据进行定位。317.3 7.3 逻辑分析仪逻辑分析仪7.3.1逻辑分析仪的组成结构逻辑分析仪的组成结构 32其基本其基本工作流程工作流程为：为：被测信号送至比较器，被测信号送至比较器，在比较器中与设定的门限电平比较，大于门限电平在比较器中与设定的门限电平比较，大于门限电平值的信号在相应的线上输出高电平，反之输出低电值的信号在相应的线上输出高电平，反之输出低电平平，并，并量化为量化

30、为0或或1的数据。的数据。经比较后的信号送至采样器进行采样。采样获经比较后的信号送至采样器进行采样。采样获得的数据流分成得的数据流分成两路两路，一路送到存储器，一路送到存储器RAM，另一，另一路送到触发器进行触发识别。路送到触发器进行触发识别。337.3 7.3 逻辑分析仪逻辑分析仪1逻辑分析仪的组成结构逻辑分析仪的组成结构（续）（续）根据数据捕获方式，触发器在数据流中搜索特定根据数据捕获方式，触发器在数据流中搜索特定的数据字（触发字），当搜索到符合条件的触发字时，的数据字（触发字），当搜索到符合条件的触发字时，就产生触发信号。就产生触发信号。触发信号送至控制电路，进而实现数据存储控制，触发信

31、号送至控制电路，进而实现数据存储控制，拟保存的信息以拟保存的信息以“先进先出先进先出”的原则组织在存储器中。的原则组织在存储器中。得到显示命令时，存储器按照顺序逐一读出信息，在得到显示命令时，存储器按照顺序逐一读出信息，在显示发生器中形成显示发生器中形成X、Y、Z三个轴向的模拟信号，由三个轴向的模拟信号，由显示器按设定的方式进行被测量值的显示。显示器按设定的方式进行被测量值的显示。347.3.2逻辑分析仪的特点逻辑分析仪的特点及性能及性能1、特点、特点（1）较多的信号测试通道。）较多的信号测试通道。（2）存储记忆功能。）存储记忆功能。（3）极高的分析速率。）极高的分析速率。（4）丰富的触发功能

32、。）丰富的触发功能。（5）多种灵活而直观的显示方式。）多种灵活而直观的显示方式。352主要技术指标主要技术指标1）测试速率）测试速率 在逻辑分析仪的技术指标中，分别给出定时分析在逻辑分析仪的技术指标中，分别给出定时分析速率和状态分析速率。逻辑分析仪的速率和状态分析速率。逻辑分析仪的定时分析速率定时分析速率一一般在般在100MHz4GHz之间；之间；状态分析的速率状态分析的速率一般在一般在35MHz1.5GHz之间。之间。最高工作频率最高工作频率是逻辑定时分析仪的重要指标。在是逻辑定时分析仪的重要指标。在定时分析一个实际对象时，总是希望最高工作频率越定时分析一个实际对象时，总是希望最高工作频率越

33、高越好。但是，由于仪器内部存储器容量是有限的，高越好。但是，由于仪器内部存储器容量是有限的，提高仪器的时间分辨率与增加捕获信息的时间窗口要提高仪器的时间分辨率与增加捕获信息的时间窗口要求是矛盾的。求是矛盾的。362）数据通道数）数据通道数 为了同时观测数字系统的多路信息（数据），为了同时观测数字系统的多路信息（数据），逻辑分析仪应具有足够多的逻辑分析仪应具有足够多的数据通道数据通道。数据通道愈。数据通道愈多，所能同时观测到的数据信息量就愈大。多，所能同时观测到的数据信息量就愈大。例如，为了对例如，为了对16位微机系统的数据总线（位微机系统的数据总线（16条条）、地址总线（）、地址总线（20条）

34、和控制总线同时进行测试，条）和控制总线同时进行测试，则要求逻辑分析仪至少有则要求逻辑分析仪至少有40个通道以上。目前，逻个通道以上。目前，逻辑分析仪的数据通道一般在辑分析仪的数据通道一般在64680路之间，有的甚路之间，有的甚至多达几千路。至多达几千路。373）存储深度）存储深度 存储器的存储器的存储深度存储深度（容量）就决定了采集数据的（容量）就决定了采集数据的多少，存储深度愈大，采集的数据就愈多，观测分析多少，存储深度愈大，采集的数据就愈多，观测分析的数据流愈长，就愈有利于软、硬件的分析。的数据流愈长，就愈有利于软、硬件的分析。逻辑分析仪总的内存容量可以表示为逻辑分析仪总的内存容量可以表示

35、为，其中，其中N为为通道数，通道数，M为每个通道的容量。目前逻辑分析仪由于为每个通道的容量。目前逻辑分析仪由于通道数很多，因而其总存储容量也设计得较大，通常通道数很多，因而其总存储容量也设计得较大，通常为为256KB到几到几MB，也有的达到，也有的达到64MB/128MB。384）触发功能）触发功能 触发功能是评价逻辑分析仪水平方向的重要指标触发功能是评价逻辑分析仪水平方向的重要指标，只有具有灵活、方便、准确的触发功能，它才能在，只有具有灵活、方便、准确的触发功能，它才能在很长的数据流中，对人们感兴趣的那部分信息进行准很长的数据流中，对人们感兴趣的那部分信息进行准确的定位、捕获和分析。确的定位

36、、捕获和分析。逻辑分析仪大都具有组合触发、终端触发、始端逻辑分析仪大都具有组合触发、终端触发、始端触发、延迟触发、毛刺触发、手动触发、外部触发、触发、延迟触发、毛刺触发、手动触发、外部触发、锁定功能、限定触发、序列触发、计数触发等多种触锁定功能、限定触发、序列触发、计数触发等多种触发方式，选择恰当的触发方式对系统的分析可以起到发方式，选择恰当的触发方式对系统的分析可以起到事半功倍的效果。事半功倍的效果。395）显示方式）显示方式 现代逻辑分析仪的现代逻辑分析仪的显示方式多种多样显示方式多种多样，有各，有各种进制的显示、种进制的显示、ASCII码显示、各种光标显示、助码显示、各种光标显示、助记符

37、的显示、菜单显示、反汇编、状态比较表显记符的显示、菜单显示、反汇编、状态比较表显示、矢量图显示、时序波形显示，以及以上多种示、矢量图显示、时序波形显示，以及以上多种方式的组合显示等。方式的组合显示等。407.3.3逻辑分析仪的分类逻辑分析仪的分类1、分类、分类1）逻辑状态分析仪）逻辑状态分析仪 逻辑状态分析仪逻辑状态分析仪以事件为自变量以事件为自变量、用、用“0”、“1”字符或助记符显示被测系统的逻辑状态。其状态数据字符或助记符显示被测系统的逻辑状态。其状态数据的采集是在被测系统的时钟（逻辑分析仪的外时钟）的采集是在被测系统的时钟（逻辑分析仪的外时钟）控制下实现的，即逻辑状态分析仪与被测系统是

38、同步控制下实现的，即逻辑状态分析仪与被测系统是同步工作的。工作的。它的它的特点特点是显示直观，显示的每一位与各通道输是显示直观，显示的每一位与各通道输入数据一一对应。逻辑状态分析仪主要用于系统的软入数据一一对应。逻辑状态分析仪主要用于系统的软件测试。件测试。412）逻辑定时分析仪）逻辑定时分析仪 逻辑定时分析仪逻辑定时分析仪以时间为自变量以时间为自变量、用定时图方用定时图方式式来显示被测信号。与示波器的时域显示方式类似来显示被测信号。与示波器的时域显示方式类似，水平轴代表时间，垂直轴显示的是一连串用，水平轴代表时间，垂直轴显示的是一连串用“0”、“1”两种电平表示的逻辑波形。两种电平表示的逻辑

39、波形。通过定时分析，对输入信号的高速采样、大容通过定时分析，对输入信号的高速采样、大容量存储，有利于捕捉各种不正常的量存储，有利于捕捉各种不正常的“毛刺毛刺”脉冲，脉冲，便于对数字系统的硬件进行调试和维修。便于对数字系统的硬件进行调试和维修。423）逻辑状态分析仪与逻辑定时分析仪的比较）逻辑状态分析仪与逻辑定时分析仪的比较43仪仪 器器逻辑定时分析（异步采样）逻辑定时分析（异步采样）逻辑状态分析（同步采样）逻辑状态分析（同步采样）使用目的使用目的观察信号线之间的时间关系，观察信号线之间的时间关系，检测数据脉冲毛刺干扰，常检测数据脉冲毛刺干扰，常用于硬件分析用于硬件分析观察总线数据的值及状态迁观

40、察总线数据的值及状态迁移，进行程序检测，常用于移，进行程序检测，常用于软件分析软件分析取样方式取样方式用仪器内部基准时钟，为提用仪器内部基准时钟，为提高测试能力，尽量用高速时高测试能力，尽量用高速时钟（异步采样方式）钟（异步采样方式）用被测系统的时钟进行取样用被测系统的时钟进行取样（同步采样方式）（同步采样方式）3）逻辑状态分析仪与逻辑定时分析仪的比较）逻辑状态分析仪与逻辑定时分析仪的比较(续续)44显示方式显示方式 2典型仪器简介典型仪器简介 在在Agilent系列中，近年来，相继推出了系列中，近年来，相继推出了Agilent 1680和和Agilent 1690系列逻辑分析仪，其主要技术性

41、能如表系列逻辑分析仪，其主要技术性能如表。45台式型台式型1680A,1680AD1681A,1681AD1682A,1682AD1683A,1683AD以以PC为主机型为主机型1690A,1690AD1691A,1691AD1692A,1692AD1693A,1693AD通道数通道数1361026834状态速度状态速度200MHz，在全部通道上，在全部通道上定时速度定时速度400MHz/800MHz（全（全/半通道）半通道）存储器深度存储器深度1680A和和1690A系列：系列：256KB状态；状态；511KB定时（定时（1MB，半通道），半通道），256KB跃变定时跃变定时1680AD和和

42、1690AD系列：系列：1MB状态，状态，2MB定时（定时（4MB，半通道），半通道），1MB跃跃变定时变定时1680系列系列I/O和和存储存储2个个IEEE1394端口，端口，10/100BaseT，并行端口，并行端口，15G硬盘，硬盘，1.4MB软驱，软驱，24 CD-ROM驱动器、驱动器、DIN鼠标和键盘端口，外部鼠标和键盘端口，外部SVGA，显示端口、触发输入，显示端口、触发输入和触发输出和触发输出BNC7.3.1 7.3.1 逻辑分析仪的概述逻辑分析仪的概述5典型仪器简介典型仪器简介 Tecktronix系列的逻辑分析仪包括系列的逻辑分析仪包括TLA700系列和系列和TLA5000系

43、列，其主要性能指标如表系列，其主要性能指标如表。46ModelTLA520 xTLA7Nx/Px/QxTLA7Axx模块化主机模块化主机否否是是是是主机通道数主机通道数136TLA715中中272个通道个通道TLA721中中680个通道个通道TLA715中中272个通道个通道TLA721中中680个通道个通道状态速率状态速率235MHz200MHz400MHz定时速率定时速率8GHz（16KB深度）深度）2GHz（2KB深度）深度）8GHz（16KB深度）深度）存储器深度（标配）存储器深度（标配）2MB/1MB/512KB（1/4通道通道/半通道半通道/全通道）全通道）128KB/64KB（半

44、通道（半通道/全通道）全通道）512KB/256KB/128KB（1/4通道通道/半通道半通道/全全通道）通道）最大存储器深度最大存储器深度32MB/16MB/8MB（1/4通道通道/半通道半通道/全通道）全通道）128MB/64MB（半通（半通道道/全通道）全通道）256MB/128MB/64MB（1/4通道通道/半通道半通道/全全通道）通道）7.3.2 7.3.2 逻辑分析仪的应用逻辑分析仪的应用1逻辑分析仪的选用和使用要点逻辑分析仪的选用和使用要点（1）选型依据）选型依据 1）采集速率的选择）采集速率的选择 为了解决某一具体问题，需要多高的速率首先与为了解决某一具体问题，需要多高的速率首

45、先与测测试的内容试的内容有关，同时也取决于被测系统的有关，同时也取决于被测系统的工作频率工作频率和所和所需要的需要的测量精度测量精度。参数测量参数测量采用状态分析，通常不需要太高的取样频采用状态分析，通常不需要太高的取样频率，而采用定时分析则要求有更高的率，而采用定时分析则要求有更高的时间分辨率时间分辨率，以获，以获得满意的测时精度。前面曾经指出，定时分析选择采样得满意的测时精度。前面曾经指出，定时分析选择采样时钟频率为被测系统数据速率的时钟频率为被测系统数据速率的510倍，而状态分析速倍，而状态分析速率则可与被测系统最高工作频率相同。率则可与被测系统最高工作频率相同。477.3.2 7.3.

46、2 逻辑分析仪的应用逻辑分析仪的应用2）数据通道的选择）数据通道的选择 定时分析方式用于数字电路的各种时序关系的分析定时分析方式用于数字电路的各种时序关系的分析，往往使用通道不会很多，一般，往往使用通道不会很多，一般64个通道就足够了。个通道就足够了。状态分析主要用于各种计算机和接口总线协议及软状态分析主要用于各种计算机和接口总线协议及软件分析，通道数的要求较多。但在超过件分析，通道数的要求较多。但在超过100个通道以上个通道以上时，应注意选配专用的探头夹具。时，应注意选配专用的探头夹具。3）操作界面）操作界面 逻辑分析仪是一种较为复杂的仪器，其测试能力的逻辑分析仪是一种较为复杂的仪器，其测试

47、能力的发挥和使用者的操作熟练与否有非常直接的关系。因此发挥和使用者的操作熟练与否有非常直接的关系。因此，选用较熟悉的界面（如，选用较熟悉的界面（如Windows系统和汉化界面），系统和汉化界面），对掌握逻辑分析仪的使用会非常有用。对掌握逻辑分析仪的使用会非常有用。487.3.2 7.3.2 逻辑分析仪的应用逻辑分析仪的应用（2）选用原则）选用原则 目前，逻辑分析仪型号多种多样，从性能和价格两个目前，逻辑分析仪型号多种多样，从性能和价格两个方面考虑，可分为以下三种类型。方面考虑，可分为以下三种类型。1）廉价型逻辑分析仪廉价型逻辑分析仪。廉价型逻辑分析仪的主要特点。廉价型逻辑分析仪的主要特点是功能

48、比较简单，价格便宜。是功能比较简单，价格便宜。2）通用型逻辑分析仪通用型逻辑分析仪。通用型逻辑分析仪的特点是功。通用型逻辑分析仪的特点是功能强，适应面广。能强，适应面广。3）高性能逻辑分析仪高性能逻辑分析仪。高性能逻辑分析仪的价格比较。高性能逻辑分析仪的价格比较高，为了满足不同的测试需要，通常都采用模块化结构，高，为了满足不同的测试需要，通常都采用模块化结构，以便组成多种类型的逻辑分析系统。以便组成多种类型的逻辑分析系统。497.3.2 7.3.2 逻辑分析仪的应用逻辑分析仪的应用（3）使用要点）使用要点 逻辑分析仪的工作过程是数据采集、存储、触发逻辑分析仪的工作过程是数据采集、存储、触发、显

49、示的过程。、显示的过程。首先首先应选择合适的方式进行数据采样应选择合适的方式进行数据采样，可使用同，可使用同步或异步采样方式。步或异步采样方式。其次其次，为了将感兴趣的数据存入存储器中，必须为了将感兴趣的数据存入存储器中，必须选择恰当的触发方式，完成对待观察对象进行捕获。选择恰当的触发方式，完成对待观察对象进行捕获。最后最后，显示过程中，应针对不同的测试对象和选显示过程中，应针对不同的测试对象和选用的采样方式，选择合适的显示方式。用的采样方式，选择合适的显示方式。507.3.2 7.3.2 逻辑分析仪的应用逻辑分析仪的应用2逻辑分析仪的应用实例逻辑分析仪的应用实例（1）测试数字集成电路）测试数

50、字集成电路1）ROM的指标测试的指标测试 逻辑分析仪可以测试器件在不同工作条件下的极限参数逻辑分析仪可以测试器件在不同工作条件下的极限参数。图示为。图示为ROM最高工作频率的测试方案。最高工作频率的测试方案。517.3.2 7.3.2 逻辑分析仪的应用逻辑分析仪的应用2）时序关系及干扰信号的测试）时序关系及干扰信号的测试利用逻辑定时分析仪，可以检测数字系统中各种信号利用逻辑定时分析仪，可以检测数字系统中各种信号间的间的时序关系、信号的延迟时间时序关系、信号的延迟时间以及以及各种干扰脉冲各种干扰脉冲等。等。数字电路也经常因受到外界的干扰或器件本身的时延数字电路也经常因受到外界的干扰或器件本身的时