電子測(cè)量與儀器（第2版） 課件 項(xiàng)目3 數(shù)據(jù)域的測(cè)量

《電子測(cè)量與儀器》數(shù)據(jù)域的測(cè)量CONTENTS內(nèi)容12數(shù)據(jù)域測(cè)量的概念與特點(diǎn)數(shù)字系統(tǒng)的故障和故障模型34數(shù)據(jù)域測(cè)量的主要任務(wù)與方法數(shù)據(jù)域測(cè)量系統(tǒng)的組成5數(shù)據(jù)域的簡易測(cè)試PART13.1數(shù)據(jù)域測(cè)量的概念與特點(diǎn)數(shù)據(jù)域的測(cè)量數(shù)據(jù)域的測(cè)量1.數(shù)字信號(hào)的基本概念數(shù)據(jù)域測(cè)試對(duì)象：數(shù)字系統(tǒng)離散二進(jìn)制信息高電平1低電平0b3b2b1b0CLK如：十進(jìn)制計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)字隨時(shí)間按一定的時(shí)序關(guān)系變化稱為數(shù)字系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流的邏輯定時(shí)顯示數(shù)據(jù)流的邏輯狀態(tài)顯示數(shù)據(jù)域的測(cè)量2.數(shù)據(jù)域測(cè)試的特點(diǎn)1）數(shù)字信號(hào)是非周期性或單次的2）數(shù)字信號(hào)是按時(shí)序傳輸?shù)?）數(shù)字信號(hào)是多通道傳輸?shù)?）數(shù)字信號(hào)的傳遞方式多種多樣5）數(shù)字信號(hào)的速率變化范圍寬6）數(shù)字信號(hào)持續(xù)時(shí)間短7）數(shù)字系統(tǒng)故障定位難8）芯片外部測(cè)試點(diǎn)少PART23.2數(shù)字系統(tǒng)的故障和故障模型數(shù)據(jù)域的測(cè)量

1.故障原因1）設(shè)計(jì)故障：包括設(shè)計(jì)規(guī)范錯(cuò)誤或含糊不清，設(shè)計(jì)過程違背設(shè)計(jì)規(guī)范等。2）物理故障：例如PCB板組裝期間產(chǎn)生的故障。2.故障的描述一般從四個(gè)方面描述故障特征。（1）故障性質(zhì)。分為邏輯故障和非邏輯故障。（2）故障的值。僅對(duì)邏輯故障而言，指對(duì)應(yīng)于正確邏輯值的錯(cuò)誤邏輯值。（3）故障范圍。描述故障是局部的還是分布式的。（4）故障持續(xù)時(shí)間。描述故障是永久故障還是間歇性故障。數(shù)據(jù)域的測(cè)量

3.故障模型故障的模型化：對(duì)故障進(jìn)行分類，歸納出典型的故障的過程。

常見的故障模型有：

固定故障模型、晶體管故障模型、門級(jí)故障模型、功能塊級(jí)故障模型、存儲(chǔ)故障模型、可編程邏輯陣列故障模型、微處理器故障模型、臨時(shí)故障模型等。隨著電子科技的發(fā)展，集成電路制造工藝、PCB組裝工藝以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的不斷改變，故障模型也不斷地變化著。PART33.3數(shù)據(jù)域測(cè)量的主要任務(wù)與方法數(shù)據(jù)域的測(cè)量1.數(shù)據(jù)域測(cè)試的主要任務(wù)

1)故障檢測(cè):確定系統(tǒng)中是否存在故障，稱為合格/失效測(cè)試；

2）故障定位：即確定故障的位置。2.數(shù)據(jù)域測(cè)試的方法1）窮舉測(cè)試法2）結(jié)構(gòu)測(cè)試法3）功能測(cè)試法4）隨機(jī)測(cè)試法PART43.4數(shù)據(jù)域測(cè)量系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)域的測(cè)量數(shù)據(jù)域的測(cè)量數(shù)字信號(hào)源被測(cè)數(shù)字系統(tǒng)誤碼儀邏輯分析儀數(shù)字示波器組成：如果還需要進(jìn)一步測(cè)試被測(cè)系統(tǒng)的時(shí)域參數(shù)，如數(shù)字信號(hào)的上升時(shí)間、下降時(shí)間及信號(hào)電平等，則可在被測(cè)系統(tǒng)的輸出端接上一臺(tái)數(shù)字存儲(chǔ)示波器。還可以直接使用具有邏輯分析和數(shù)字存儲(chǔ)功能的混合示波器來測(cè)量。目前，常用的數(shù)據(jù)域測(cè)量儀器有邏輯筆、邏輯夾、數(shù)字信號(hào)源、數(shù)據(jù)圖形產(chǎn)生器、特征分析儀、邏輯分析儀、誤碼率測(cè)試儀、規(guī)約分析儀、印制電路板測(cè)試系統(tǒng)等。PART53.5數(shù)據(jù)域的簡易測(cè)試數(shù)據(jù)域的測(cè)量數(shù)據(jù)域的測(cè)量1.邏輯筆的組成主要用來判斷信號(hào)的穩(wěn)定電平、單個(gè)脈沖或低速脈沖序列數(shù)據(jù)域的測(cè)量2.邏輯筆的應(yīng)用被測(cè)點(diǎn)邏輯狀態(tài)邏輯筆響應(yīng)穩(wěn)定的邏輯“1”狀態(tài)（+2.4V～+5V）紅燈穩(wěn)定亮穩(wěn)定的邏輯“0”狀態(tài)（0V～+0.7V）綠燈穩(wěn)定亮在邏輯“1”與“0”中間狀態(tài)（+0.8V～+2.3V）兩燈均不亮單次正脈沖綠→紅→綠單次負(fù)脈沖紅→綠→紅低頻序列脈沖紅綠燈交替閃爍數(shù)據(jù)域的測(cè)量選通脈沖邏輯筆響應(yīng)t0邏輯筆腰部的兩個(gè)插孔分別提供一個(gè)正、負(fù)選通脈沖。將其中一個(gè)插孔與被測(cè)電路的某一選通點(diǎn)相接，邏輯筆將隨著選通脈沖的加入而作出響應(yīng)。THANKS巧學(xué)善思精練延時(shí)文字《電子測(cè)量與儀器》邏輯分析儀及其應(yīng)用蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院黃璟CONTENTS內(nèi)容12邏輯分析儀的特點(diǎn)與分類邏輯分析儀的組成34邏輯分析儀的觸發(fā)方式邏輯分析儀的顯示方式56邏輯分析儀的主要性能指標(biāo)與選型邏輯分析儀的主要應(yīng)用PART13.6.1邏輯分析儀的特點(diǎn)與分類邏輯分析儀及其應(yīng)用（1）多通道輸入，可同時(shí)觀測(cè)多個(gè)通道的信號(hào)。（2）多種觸發(fā)方式，確保被測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確定位。（3）多種顯示方式，可同時(shí)顯示多路信號(hào)波形、

多種類型的數(shù)據(jù)及程序源代碼。（4）具有存儲(chǔ)能力，可以顯示單次或非周期性數(shù)據(jù)信息，并可進(jìn)行隨機(jī)故障的診斷。（5）具有限定功能，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挑選，刪除無關(guān)數(shù)據(jù)。（6）具有可靠的毛刺檢測(cè)能力。1.邏輯分析儀的主要特點(diǎn)邏輯分析儀及其應(yīng)用

2.邏輯分析儀的分類邏輯狀態(tài)分析儀邏輯定時(shí)分析儀目前，邏輯分析儀一般都具有邏輯狀態(tài)分析儀和邏輯定時(shí)分析儀所具備的功能。PART23.6.2邏輯分析儀的組成邏輯分析儀及其應(yīng)用主要由數(shù)據(jù)捕獲和數(shù)據(jù)顯示兩部分組成。邏輯分析儀的組成邏輯分析儀的組成框圖PART33.6.3邏輯分析儀的觸發(fā)方式邏輯分析儀及其應(yīng)用觸發(fā)識(shí)別：用于從很長的數(shù)據(jù)流中尋找觸發(fā)字或觸發(fā)事件，從而選擇有分析意義的數(shù)據(jù)流存儲(chǔ)在一定的存儲(chǔ)空間中。1.組合觸發(fā)通過儀器的“觸發(fā)字選擇”開關(guān)設(shè)置觸發(fā)字。當(dāng)被測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字與預(yù)設(shè)的觸發(fā)字相符合時(shí)產(chǎn)生一次觸發(fā)。本例觸發(fā)字為1001或1101邏輯分析儀的觸發(fā)方式四通道組合觸發(fā)方式實(shí)例邏輯分析儀及其應(yīng)用數(shù)據(jù)窗口觸發(fā)字存儲(chǔ)開始數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)窗口觸發(fā)字存儲(chǔ)結(jié)束數(shù)據(jù)流始端觸發(fā)終端觸發(fā)邏輯分析儀及其應(yīng)用數(shù)據(jù)窗口數(shù)據(jù)流觸發(fā)字延遲數(shù)存儲(chǔ)開始數(shù)據(jù)窗口數(shù)據(jù)流觸發(fā)字延遲數(shù)存儲(chǔ)結(jié)束2.延遲觸發(fā)搜索到觸發(fā)字時(shí)，存儲(chǔ)器并不立即反應(yīng)，而是延遲一定數(shù)量的數(shù)據(jù)后才開始或停止存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。始端觸發(fā)加延遲終端觸發(fā)加延遲邏輯分析儀及其應(yīng)用3.限定觸發(fā)是對(duì)設(shè)置的觸發(fā)字加限定條件的觸發(fā)方式。限定觸發(fā)方式邏輯分析儀及其應(yīng)用4.序列觸發(fā)是為檢測(cè)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（多個(gè)觸發(fā)字按一定順序排列）相符后才觸發(fā)跟蹤數(shù)據(jù)流。序列觸發(fā)方式邏輯分析儀及其應(yīng)用5.計(jì)數(shù)觸發(fā)采用計(jì)數(shù)方法，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)置值時(shí)才產(chǎn)生觸發(fā)。在較復(fù)雜的軟件系統(tǒng)中常常出現(xiàn)嵌套循環(huán)的情況，常采用計(jì)數(shù)觸發(fā)對(duì)循環(huán)進(jìn)行跟蹤。6.手動(dòng)觸發(fā)在測(cè)量時(shí)，利用手動(dòng)觸發(fā)方式可以在任何時(shí)間進(jìn)行觸發(fā)并顯示測(cè)量數(shù)據(jù)。邏輯分析儀及其應(yīng)用7.毛刺觸發(fā)毛刺觸發(fā)是利用濾波器從輸入信號(hào)中取出一定寬度的脈沖作為觸發(fā)信號(hào)，可以在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)毛刺出現(xiàn)前后的數(shù)據(jù)流，以便于觀察和分析毛刺產(chǎn)生的原因。系統(tǒng)時(shí)鐘數(shù)據(jù)通道異步快速時(shí)鐘同步顯示異步顯示毛刺毛刺觸發(fā)PART43.6.4邏輯分析儀的顯示方式邏輯分析儀及其應(yīng)用1.定時(shí)圖顯示定時(shí)圖顯示方式是以邏輯電平表示波形圖的形式，將存儲(chǔ)器中的內(nèi)容顯示出來。定時(shí)圖顯示邏輯分析儀及其應(yīng)用2.狀態(tài)表顯示是將存儲(chǔ)器內(nèi)容以二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制或十六進(jìn)制等各種數(shù)制形式顯示狀態(tài)信息。地址（HEX）數(shù)據(jù)（HEX）狀態(tài)（BIN）2850285128522853…35622A4B…0011001011011001101100110…狀態(tài)表顯示邏輯分析儀及其應(yīng)用3.反匯編顯示把總線上出現(xiàn)的數(shù)據(jù)翻譯成助記符，并在顯示器上顯示出匯編語言源程序。地址（HEX）數(shù)據(jù)（HEX）操作碼操作數(shù)

2850285128522853…21420006049723…LDLDADDINC…HL，2042HB，04HAHL…反匯編顯示邏輯分析儀及其應(yīng)用4.圖解顯示

是利用D/A轉(zhuǎn)換器，將要顯示的數(shù)字量轉(zhuǎn)化成模擬量，X軸表示數(shù)據(jù)出現(xiàn)的實(shí)際順序，Y軸表示數(shù)據(jù)通道的模擬數(shù)值，刻度可由用戶設(shè)定，但是它形成的是圖像點(diǎn)陣。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)序列圖解顯示程序執(zhí)行的圖解顯示邏輯分析儀及其應(yīng)用5.映射圖顯示

是指把每個(gè)數(shù)據(jù)都與顯示屏上的光點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來，并按取出數(shù)據(jù)的先后順序?qū)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的光點(diǎn)用箭頭線連接起來。8個(gè)數(shù)據(jù)的影射圖邏輯分析儀及其應(yīng)用6.多模式顯示高層次的邏輯分析儀可設(shè)置多個(gè)顯示模式，如將一個(gè)顯示屏分成兩個(gè)窗口，上窗口顯示定時(shí)圖，下窗口顯示經(jīng)反匯編后生成的匯編語言程序。由于上、下兩個(gè)窗口的內(nèi)容在時(shí)間上是相關(guān)的，因此可以同時(shí)觀察電路的定時(shí)圖和程序的執(zhí)行，軟硬件同時(shí)調(diào)試。PART53.6.5邏輯分析儀的主要性能指標(biāo)與選型邏輯分析儀及其應(yīng)用1.邏輯分析儀的主要性能指標(biāo)

1）采樣速率邏輯分析儀的采樣速率應(yīng)大于系統(tǒng)的工作速率，以便可靠地捕捉被測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。2）數(shù)據(jù)通道數(shù)據(jù)通道數(shù)決定了它同時(shí)能分析數(shù)據(jù)的寬度。目前邏輯分析儀數(shù)據(jù)通道一般在64～680之間。

3）觸發(fā)方式

邏輯分析儀具有多種靈活而準(zhǔn)確的觸發(fā)能力，可在任意長的數(shù)據(jù)流中，對(duì)欲觀察分析的部分?jǐn)?shù)據(jù)段做出準(zhǔn)確的定位，從而捕捉有效數(shù)據(jù)。

邏輯分析儀及其應(yīng)用4）存儲(chǔ)深度存儲(chǔ)深度決定采集數(shù)據(jù)的多少，存儲(chǔ)深度越大，采集的數(shù)據(jù)越多，更有利于軟硬件工作的分析。邏輯分析儀的存儲(chǔ)的深度一般在4kB～1MB之間。5）輸入信號(hào)最小幅度邏輯分析儀的探頭能夠檢測(cè)到的輸入信號(hào)最小幅度。6）毛刺捕捉能力邏輯分析儀能夠檢測(cè)到的最小毛刺脈沖的能力。邏輯分析儀及其應(yīng)用獨(dú)立式（單機(jī)型）邏輯分析儀基于電腦（PC-Base）的邏輯分析儀獨(dú)立式邏輯分析儀基于電腦的邏輯分析儀選型要從性能和價(jià)格兩方面考慮。2.邏輯分析儀的選型PART6

3.6.6邏輯分析儀的主要應(yīng)用邏輯分析儀及其應(yīng)用邏輯分析儀廣泛應(yīng)用于數(shù)字系統(tǒng)的測(cè)試中，主要用于測(cè)試數(shù)字集成電路的邏輯功能、微處理器系統(tǒng)的邏輯狀態(tài)，以及檢測(cè)數(shù)字系統(tǒng)的故障等。

1.測(cè)試數(shù)字集成電路給數(shù)字系統(tǒng)加入激勵(lì)信號(hào)，用邏輯分析儀檢測(cè)其輸出或內(nèi)部各部分電路的狀態(tài)，即可測(cè)試其功能。通過分析各部分信號(hào)的狀態(tài)、信號(hào)間的時(shí)序關(guān)系就可以進(jìn)行故障診斷。

邏輯分析儀的主要應(yīng)用：邏輯分析儀及其應(yīng)用1）ROM的極限參數(shù)指標(biāo)測(cè)試

首先，讓數(shù)據(jù)發(fā)生器低速工作，邏輯分析儀進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集，并將采集到的ROM各單元數(shù)據(jù)存入?yún)⒖即鎯?chǔ)器作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。然后逐步提高數(shù)據(jù)發(fā)生器的計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率，邏輯分析儀將每次采集到的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)相比較，直到出現(xiàn)不一致為止。此時(shí)，數(shù)據(jù)發(fā)生器的計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率即為ROM的最高工作頻率。邏輯分析儀及其應(yīng)用

2）時(shí)序關(guān)系及干擾信號(hào)的測(cè)試?yán)眠壿嫹治鰞x的定時(shí)分析功能，可以檢測(cè)數(shù)字系統(tǒng)中各種信號(hào)間的時(shí)序關(guān)系、信號(hào)的延遲時(shí)間以及各種干擾脈沖等。用邏輯分析儀的“毛刺”觸發(fā)方式，可以迅速而準(zhǔn)確地捕獲并顯示出毛刺來。邏輯分析儀及其應(yīng)用

2.微機(jī)系統(tǒng)軟、硬件調(diào)試邏輯分析儀最普遍的用途之一是監(jiān)視微處理器中的程序運(yùn)行，監(jiān)視微處理器的地址、數(shù)據(jù)和控制總線，對(duì)微處理器執(zhí)行的操作進(jìn)行跟蹤。

例如，對(duì)于包含許多子程序和分支程序的復(fù)雜程序，可以將分支條件或子程序入口地址作為觸發(fā)字，采用多級(jí)序列觸發(fā)方式，跟蹤不同條件下程序的運(yùn)行情況。分支程序的跟蹤測(cè)試THANKS巧學(xué)善思精練延時(shí)文字《電子測(cè)量與儀器》基于GDS2072A型示波器的簡易邏輯分析儀蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院黃璟CONTENTS內(nèi)容12主要性能指標(biāo)安裝3使用方法PART1主要性能指標(biāo)基于GDS2072A型示波器的簡易邏輯分析儀

邏輯分析模塊（DS2-8LA或DS2-16LA）性能指標(biāo)有：

實(shí)時(shí)采樣率500MSa/s；

帶寬200MHz；

并行總線觸發(fā)；串行總線觸發(fā)(UART，SPI，IIC)；2M存儲(chǔ)深度。PART2安裝基于GDS2072A型示波器的簡易邏輯分析儀

安裝：

1）標(biāo)準(zhǔn)配件

基于GDS2072A示波器的邏輯分析儀，配有邏輯分析卡和邏輯分析探頭。邏輯分析儀邏輯分析卡邏輯分析探頭8通道DS2-8LAGLA-08GTL-08LA16通道DS2-16LAGLA-16GTL-16LA基于GDS2072A型示波器的簡易邏輯分析儀

2）安裝邏輯分析模塊步驟：（1）關(guān)閉儀器電源；（2）向兩邊滑動(dòng)鎖扣，移除模塊蓋；（3）將邏輯分析模塊嵌入槽內(nèi)；