Логические анализаторы широко используются для разработки и отладки электронных логических схем — они отображают следы нескольких логических каналов и показывают работу схемы.
Логические анализаторы — это тестовые приборы, которые широко используются для тестирования сложных цифровых или логических схем. Они удовлетворяют потребности пользователей, которым необходимо исследовать и понимать работу этих цепей.
Осциллографы могут выполнять многие функции логического анализатора, но логический анализатор способен отображать относительную синхронизацию большого количества сигналов. По сути, логический анализатор позволяет видеть следы логических сигналов таким образом, чтобы можно было отслеживать и исследовать работу нескольких линий в цифровой схеме. Однако многие осциллографы теперь могут включать в себя множество функций логического анализатора в том, что можно назвать осциллографом смешанных сигналов.
Логические анализаторы бывают разных форматов. Хотя можно получить те, которые используют традиционный корпус тестового оборудования, многие другие теперь связаны с компьютерами и, таким образом, имеют гораздо более высокий уровень гибкости и вычислительной мощности.
Разработка логического анализатора
Первые логические анализаторы были разработаны из-за необходимости отладки ошибок и поиска неисправностей в системах на базе микропроцессоров. В начале 1980-х годов, когда эти чипы начали широко использоваться, возникла острая необходимость в разработке методов, которые позволили бы одновременно контролировать множество линий и контрольных точек. Существующие осциллографы не могли обеспечить требуемый уровень функциональности.
После раннего появления первых анализаторов их сложность увеличивалась вместе со сложностью тестируемых схем. Количество каналов выросло, их скорости выросли, а функциональность в таких областях, как запуск, значительно улучшилась.
Характеристики логического анализатора
Есть несколько ключевых характеристик логического анализатора, которые отличают его от многоканальных осциллографов и других контрольно-измерительных приборов:
- Несколько каналов. Логические анализаторы предназначены для контроля большого количества цифровых линий. Поскольку логические анализаторы оптимизированы для мониторинга большого количества цифровых цепей, обычно они могут иметь от 32 до 200+ каналов, которые они могут отслеживать, причем каждый канал контролирует одну цифровую линию. Однако некоторые специализированные логические анализаторы соответствующим образом масштабируются, чтобы иметь возможность обрабатывать гораздо больше строк и, таким образом, обеспечивать отслеживание и поиск неисправностей в гораздо более сложных системах.
- Обеспечьте отображение времени логических состояний: логические анализаторы имеют горизонтальную ось времени и вертикальную ось для индикации логических состояний высокого или низкого уровня. Таким образом можно легко отобразить изображение цифровых линий.
- Отображает логические состояния: Вертикальный дисплей анализатора отображает логическое состояние как высокое или низкое состояние. Сигналы поступают в различные каналы и преобразуются в высокое или низкое состояние для дальнейшей обработки в анализаторе. Он обеспечивает логическую временную диаграмму различных контролируемых линий.
- НЕ отображает аналоговую информацию: Эти тестовые приборы не отображают аналоговую информацию, и этим они отличаются от осциллографов. Они предназначены исключительно для контроля логической работы системы. Если требуется какая-либо аналоговая информация, то дополнительно необходимо использовать осциллограф.
Сравнение логического анализатора и осциллографа
Осциллографы и логические анализаторы — очень разные измерительные приборы. Хотя оба имеют очень похожую форму отображения, т. е. отображают формы сигналов, они используют принципиально разные принципы работы.
СРАВНЕНИЕ ОСЦИЛЛОГРАФА И ЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗАТОРА
| ЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР | ОСЦИЛЛОГРАФ |
|---|---|
| Логический анализатор используется для проверки и отладки работы цифровых схем с учетом логических состояний и временных характеристик. Типичные области применения логического анализатора: Корреляция большого количества цифровых сигналовИсследуйте работу системы.Обнаружение нарушений таймингаОтследить работу встроенного программного обеспечения. | Осциллограф используется для измерения аналоговых сигналов: амплитуды, значений фазы или измерений фронтов, таких как время нарастания и т. д. Типичные области применения осциллографа: Исследование форм сигналов, звона, времени нарастания и т. д.Измерьте амплитуды сигналов.Характеризовать такие аспекты, как джиттер и стабильность формы сигнала.Обнаружение переходных процессов и нежелательных импульсов. |
Типы логических анализаторов
Хотя разработка этих инструментов тестирования продолжается, постоянно выпускаются новые варианты и внедряются многие технологические инновации, есть несколько основных категорий, на которые можно разделить большинство логических анализаторов:
- Модульные логические анализаторы: Этот тип логического анализатора, вероятно, можно рассматривать как наиболее типичную форму тестового прибора, хотя это вариант с самой высокой стоимостью, обеспечивающий высочайший уровень функциональности. Он состоит из шасси и различных модулей, в том числе канальных модулей. Количество модулей больше для большего числа каналов.
- Портативные логические анализаторы: в ряде случаев может потребоваться анализатор меньшего размера, возможно, для ограниченного бюджета или для выездного обслуживания. Эти тестовые приборы включают все элементы анализатора в единую коробку для удобства транспортировки.
- Логические анализаторы на базе ПК. Растет число логических анализаторов на базе ПК. Они состоят из блока анализатора, подключенного к ПК. USB является очевидным вариантом для этого, но Ethernet также широко используется из-за его высокой скорости. Эта форма прибора на базе ПК использует вычислительную мощность ПК в сочетании с его дисплеем для снижения стоимости всей системы. В будущем вполне вероятно, что логические анализаторы на базе ПК и, в частности, логические анализаторы USB будут использоваться все шире, тем более что стоимость анализаторов USB может быть намного ниже, чем у других форм, и они могут обеспечивать высокий уровень производительности, используя мощность связанный компьютер..
Приложения логического анализатора
Основное применение логических анализаторов — просмотр цифровых сигналов. Они были особенно привлекательным и полезным инструментом для тестирования много лет назад, когда сложные цифровые системы были созданы с использованием множества различных ИС. Можно было получить доступ к различным контрольным точкам и отлаживать широкие шины и ввод-вывод. Теперь, при гораздо более высоких уровнях интеграции, это не всегда возможно, потому что существует больше встроенных устройств, использующих системы на кристалле, конструкции SOC, и доступ к требуемым контрольным точкам недостижим.
Несмотря на это, для логического анализатора все еще существует множество потенциальных измерений, особенно для использования со многими системами бортовых компьютеров, такими как Arduino, Raspberry Pi и многими другими. С помощью логического анализатора можно коррелировать по времени большое количество сигналов на одном дисплее. Это может быть использовано для получения хорошего представления о перемещении и обработке других данных во многих встроенных системах или в периферийных устройствах небольших компьютерных систем.
Одним из примеров приложения является мониторинг данных, поступающих в микропроцессорный UART, а затем обратно на устройство SPI, возможно, в EEPROM, а затем, наконец, часть данных на устройство I2C. С помощью логического анализатора можно просматривать все эти шины в течение длительного периода времени, что невозможно с помощью осциллографа.
В результате логические анализаторы, начиная от недорогих версий USB-логического анализатора для простых производителей и любителей и заканчивая профессиональными системами разработки, полезны в своих различных областях. Логические анализаторы являются важной формой тестового оборудования. Они позволяют инженерам и разработчикам точно видеть, что происходит в логических схемах. Глядя на логические сигналы на различных линиях, они могут обеспечить гораздо лучший уровень понимания работы логических схем, чем другие формы контрольно-измерительных приборов.