電子測量技術(shù) 第3版 第7章 數(shù)據(jù)域測量技術(shù)

第7章數(shù)據(jù)域測量技術(shù)

7.1概述7.2邏輯分析儀7.3RV02100L邏輯分析儀介紹

7.1概述測試模擬電路和系統(tǒng)，傳統(tǒng)的模擬測量是行之有效的。然而，它對于復雜的數(shù)字系統(tǒng)則未必奏效，甚至會完全無能力。因此，在測試技術(shù)中出現(xiàn)了一個新的領(lǐng)域，即所謂數(shù)據(jù)域測試。

邏輯分析儀是數(shù)據(jù)域測試的最典型、最有用的測試儀器。7.1.1數(shù)字系統(tǒng)的特點與數(shù)據(jù)域測試1.數(shù)字信號是時序傳遞的2.數(shù)字信號是多通道傳輸?shù)?.信息的傳遞的方式多種多樣與模擬系統(tǒng)及其測試系統(tǒng)相比較，數(shù)字系統(tǒng)及其測試具有如下特點：4.數(shù)字信號的變化范圍很大5.數(shù)字系統(tǒng)的故障判別與模擬系統(tǒng)不同數(shù)字系統(tǒng)的測試包括靜態(tài)測試和動態(tài)測試。其目的在于兩個方面：判別系統(tǒng)中是否存在故障，即故障的診斷；確定故障在系統(tǒng)中的位置，即故障的定位。7.1.2數(shù)字系統(tǒng)的靜態(tài)測試1．萬用表它是經(jīng)常使用的靜態(tài)測試儀表之一，也可以用來測量微機系統(tǒng)中各種模擬量的大小。2．邏輯筆和邏輯夾利用它們可以很容易地測試數(shù)字電路的狀態(tài)。

3．邏輯脈沖發(fā)生器邏輯脈沖發(fā)生器的外形與邏輯筆相似，它能夠產(chǎn)生不同寬度、幅度及頻率的脈沖信號。

此外，示波器是數(shù)字系統(tǒng)調(diào)試及維修中最基本的測試儀器。

7.1.3邏輯分析儀的特點邏輯分析儀，又叫邏輯示波器，是以單通道或多通道實時獲取與觸發(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。目前，邏輯分析儀都具備下面兩種方式顯示所捕獲的信號：

第一種是將捕獲的信號，以二進制（或十六制、ASCll碼等）的狀態(tài)顯示在CRT上，供操作人員觀察分析。具備此種功能的叫做邏輯狀態(tài)分析儀（LSA），側(cè)重于軟件分析。第二種是將捕獲的信號以時間波形的形式顯示在CRT上，操作人員可以觀察和分析這些時間波形的相互關(guān)系。具備此種功能的叫做邏輯定時分析儀（LTA），主要用于硬件分析。與示波器相比較，邏輯分析儀主要有如下特點：（1）檢測方法和范圍利用時鐘脈沖進行采樣；顯示范圍等于時鐘脈沖周期乘存儲容量；可以顯示觸發(fā)前后的邏輯狀態(tài)。（2）輸入通道容易實現(xiàn)多通道（8、16個或更多）。

（3）觸發(fā)方式數(shù)字方式觸發(fā)；根據(jù)多通道邏輯組合進行觸發(fā)，容易實現(xiàn)與系統(tǒng)動作同步觸發(fā)；可以用隨機的窄脈沖進行觸發(fā)；可以進行多級按順序觸發(fā)。（4）顯示方法數(shù)據(jù)存入存儲器后，低速讀出進行顯示；把輸入信號變換成邏輯電平后加以顯示；能用與被分析系統(tǒng)同樣的方法處理和顯示數(shù)據(jù)。(5）比較功能邏輯分析儀一般有兩套存儲器：參考存儲器和跟蹤存儲器。前者用于存放系統(tǒng)正常工作的數(shù)據(jù)；后者用于存放系統(tǒng)實際工作時的跟蹤測試所得的數(shù)據(jù)。在測試的過程中，兩套存儲器的內(nèi)容可以根據(jù)設(shè)置的條件進行比較，可以方便地找出系統(tǒng)故障的原因和位置。7.2邏輯分析儀7.2.1邏輯分析儀的工作原理1．邏輯分析儀的組成邏輯分析儀主要由數(shù)據(jù)捕獲和數(shù)據(jù)顯示兩部分組成。圖7－1邏輯分析儀的基本結(jié)構(gòu)方框圖2．邏輯分析儀的數(shù)據(jù)捕獲數(shù)據(jù)捕獲部分的作用是在測試的數(shù)據(jù)流中開個窗口，把有分析意義的數(shù)據(jù)存入邏輯分析儀的存儲器中。捕獲部分由輸入探頭、觸發(fā)產(chǎn)生和數(shù)據(jù)存儲三部分組成。（1）輸入探頭它分為數(shù)據(jù)探頭和時鐘探頭兩種，結(jié)構(gòu)大體相同。圖7－2輸入探頭示意圖（a）、（b）是數(shù)據(jù)探頭的示意圖，（c）是時鐘探頭的示意圖。（2）數(shù)據(jù)的捕獲方式基本的數(shù)據(jù)捕獲方式有兩種：取樣模式和鎖定模式。

①取樣模式

圖7－3取樣方式原理波形圖②鎖定模式圖7－4鎖定方式檢測毛刺原理3．邏輯分析儀的觸發(fā)（1）觸發(fā)方式①始端觸發(fā)（見圖7－5）②終端觸發(fā)（見圖7－5）③延遲觸發(fā)（見圖7－6）圖7－5始端觸發(fā)與終端觸發(fā)圖7－6延遲觸發(fā)（2）觸發(fā)識別圖7－7觸發(fā)識別（3）觸發(fā)限定一般來說，符合條件的觸發(fā)字在數(shù)據(jù)流中較為頻繁。為了有選擇地捕獲數(shù)據(jù)，當觸發(fā)字符合或符合一定的數(shù)量，還同時要滿足一些附加條件，才能觸發(fā)。

（4）序列觸發(fā)由多個觸發(fā)字按預定的次序排列，只有當被觀測的數(shù)據(jù)流按同樣的順序先后滿足所有觸發(fā)條件時，LA才能觸發(fā)跟蹤。（5）交互觸發(fā)交互觸發(fā)是指LA內(nèi)狀態(tài)分析通道與定時分析通道之間進行相互觸發(fā)或?qū)б?。?）毛刺觸發(fā)利用在指定通道上檢測出的毛刺作為觸發(fā)條件去觸發(fā)定時分析儀，實現(xiàn)跟蹤。

4．數(shù)據(jù)的存儲

邏輯分析儀測試中，對有意義的數(shù)據(jù)進行存儲，以便顯示和分析。邏輯分析儀以“先進先出”（FIFO）存儲方式。邏輯儀中，為了有效利用其存儲單元，設(shè)置了選擇性存儲功能。圖7－8數(shù)據(jù)的建立時間和保持時間5．數(shù)據(jù)的顯示邏輯分析儀把捕獲的有效數(shù)據(jù)存入存儲器之后，就轉(zhuǎn)入顯示周期。圖7－9從存儲到顯示地址的變化（1）定時圖顯示定時圖顯示用于邏輯定時分析儀。圖7－10（a）是定時圖顯示的例子。（2）狀態(tài)表顯示狀態(tài)表顯示用于邏輯狀態(tài)分析儀。圖7－10（b）示出一種簡單的二進制狀態(tài)表顯示。圖7－10邏輯分析儀的顯示

7.2.2邏輯分析儀的應(yīng)用邏輯分析儀的用途是多方面的，它適合于所有數(shù)字設(shè)備和系統(tǒng)的調(diào)試和故障診斷。邏輯分析儀主要用于測試數(shù)字集成電路功能，微計算機系統(tǒng)的狀態(tài)，以及數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)試與維修。1．邏輯分析儀的應(yīng)用特點（1）時鐘與限定

邏輯定時分析儀適合于分析數(shù)字設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)信號之間的時間關(guān)系。當需要同步跟蹤被測系統(tǒng)來觀察信號間的邏輯關(guān)系時，應(yīng)選用外時鐘。當需要異步跟蹤來分析信號間的時間關(guān)系時，應(yīng)選用內(nèi)時鐘。（2）電平與觸發(fā)在測試數(shù)據(jù)前，應(yīng)檢查探極的門限電平，必要時應(yīng)予調(diào)整，以適應(yīng)被測系統(tǒng)的邏輯電平。觸發(fā)限定也有利于數(shù)據(jù)的捕獲。需要捕獲毛刺時，則應(yīng)選用鎖定方式和毛刺方式取樣。2．邏輯定時分析儀的應(yīng)用邏輯定時分析儀的特點是使用內(nèi)時鐘進行異步采樣。當分析數(shù)字設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)信號之間的時間關(guān)系時，邏輯定時分析儀十分有效。利用這種功能可以顯示輸出與輸入波形的延遲關(guān)系，將數(shù)據(jù)同時輸入不同的通道，可測出各通道波形中任意點間的時間間隔。3．邏輯狀態(tài)分析儀的應(yīng)用（1）測試A/D轉(zhuǎn)換器的功能（a）接線圖（b）映射圖顯示圖7－11A/D轉(zhuǎn)換器功能的測試（2）測試ROM的特性圖7－12ROM特性的測試4．用邏輯分析儀組建數(shù)字自動測試采統(tǒng)

圖7－13數(shù)字系統(tǒng)的自動測試系統(tǒng)7.3RV02100L邏輯分析儀介紹 7.3.1面板結(jié)構(gòu)1.主機前面板介紹圖7－14RV02100L主機前面板2.主機后面板介紹圖7－15RV02100L主機后面板

1-主機和計算機連接電纜端口，此端口與主機上標示3連接；

2-主機和計算機連接電纜端口，此端口與計算機打印機接口（parallelport）連接；

3-主機與計算機的接口；

4-電源插口。3.邏輯分析儀面板（計算機屏幕顯示）圖7－16計算機屏幕顯示的邏輯分析儀面板邏輯分析儀面板控制邏輯分析儀的啟動、觸發(fā)電平的設(shè)置、邏輯分析儀設(shè)置對話框的啟動。（1）邏輯分析儀開關(guān)（如圖7－16所示）點擊此鈕激活邏輯分析儀進行有關(guān)設(shè)置及測試后，再點關(guān)閉。（2）為適應(yīng)各類數(shù)字電路不同的邏輯電平閥值，邏輯分析儀的觸發(fā)電平可在-1.6~+3.4V之間調(diào)節(jié)。各種常見數(shù)字電路推薦閥值如下:TTL:+14V;CMOS(+5V供電):+2.5V；CMOS（＋3V供電）:+1.5V；ECL：-1.3V。

7.3.2技術(shù)性能

1.特點

100MS/s實時采樣（MS/s為兆采樣次數(shù)/秒，其SamPle）；16＋2通道，存儲深度32K/Channel；16＋2通道同時顯示，垂直、水平任意縮放；可任意定義、任意修改的總線方式；總線數(shù)據(jù)直接顯示2、8、16、10進制可選；多種觸發(fā)方式；外時鐘輸人端口；鼠標任意拖放、指定區(qū)域放大；同示波器共同進行模擬與數(shù)字信號混合分析。2.技術(shù)指標

7.3.3測量方法1.使用環(huán)境2.使用方法

(1)硬件的安裝與設(shè)置

1)電源

2)硬件的安裝步驟

(2)軟件的安裝與設(shè)置

1）安裝步驟

2）簡要功能測試（3）菜單欄

1）File項

2）Trigger項

3）View項

4）Options項

5）Help項（4）觸發(fā)調(diào)整（5）邏輯分析儀顯示效果3.注意事項

(1)注意安裝調(diào)試順序。

(2)在使用前應(yīng)先使用自動校準。

(3)使用時要先閱讀說明書，若有問題說明檢各個部件是否連接完好。

(4)注意鍵盤、各接口、按鈕等易損件的使用。

本章小結(jié)數(shù)據(jù)域測試能分析各種信號的時序和邏輯關(guān)系，并能捕獲單次信號和非周期信號。邏輯分析儀（LA）主要由數(shù)據(jù)捕獲和數(shù)據(jù)顯示兩部分組成。整個系統(tǒng)的運行，都是在外時鐘（同步）或內(nèi)時鐘（異步）的作用下實現(xiàn)的。邏輯狀態(tài)分