电子测量技术 第3版 第7章 数据域测量技术

第7章数据域测量技术

7.1概述7.2逻辑分析仪7.3RV02100L逻辑分析仪介绍

7.1概述测试模拟电路和系统，传统的模拟测量是行之有效的。然而，它对于复杂的数字系统则未必奏效，甚至会完全无能力。因此，在测试技术中出现了一个新的领域，即所谓数据域测试。

逻辑分析仪是数据域测试的最典型、最有用的测试仪器。7.1.1数字系统的特点与数据域测试1.数字信号是时序传递的2.数字信号是多通道传输的3.信息的传递的方式多种多样与模拟系统及其测试系统相比较，数字系统及其测试具有如下特点：4.数字信号的变化范围很大5.数字系统的故障判别与模拟系统不同数字系统的测试包括静态测试和动态测试。其目的在于两个方面：判别系统中是否存在故障，即故障的诊断；确定故障在系统中的位置，即故障的定位。7.1.2数字系统的静态测试1．万用表它是经常使用的静态测试仪表之一，也可以用来测量微机系统中各种模拟量的大小。2．逻辑笔和逻辑夹利用它们可以很容易地测试数字电路的状态。

3．逻辑脉冲发生器逻辑脉冲发生器的外形与逻辑笔相似，它能够产生不同宽度、幅度及频率的脉冲信号。

此外，示波器是数字系统调试及维修中最基本的测试仪器。

7.1.3逻辑分析仪的特点逻辑分析仪，又叫逻辑示波器，是以单通道或多通道实时获取与触发事件相关的逻辑信号，并显示触发事件前后所获取的信号，供软件及硬件分析的一种仪器。目前，逻辑分析仪都具备下面两种方式显示所捕获的信号：

第一种是将捕获的信号，以二进制（或十六制、ASCll码等）的状态显示在CRT上，供操作人员观察分析。具备此种功能的叫做逻辑状态分析仪（LSA），侧重于软件分析。第二种是将捕获的信号以时间波形的形式显示在CRT上，操作人员可以观察和分析这些时间波形的相互关系。具备此种功能的叫做逻辑定时分析仪（LTA），主要用于硬件分析。与示波器相比较，逻辑分析仪主要有如下特点：（1）检测方法和范围利用时钟脉冲进行采样；显示范围等于时钟脉冲周期乘存储容量；可以显示触发前后的逻辑状态。（2）输入通道容易实现多通道（8、16个或更多）。

（3）触发方式数字方式触发；根据多通道逻辑组合进行触发，容易实现与系统动作同步触发；可以用随机的窄脉冲进行触发；可以进行多级按顺序触发。（4）显示方法数据存入存储器后，低速读出进行显示；把输入信号变换成逻辑电平后加以显示；能用与被分析系统同样的方法处理和显示数据。(5）比较功能逻辑分析仪一般有两套存储器：参考存储器和跟踪存储器。前者用于存放系统正常工作的数据；后者用于存放系统实际工作时的跟踪测试所得的数据。在测试的过程中，两套存储器的内容可以根据设置的条件进行比较，可以方便地找出系统故障的原因和位置。7.2逻辑分析仪7.2.1逻辑分析仪的工作原理1．逻辑分析仪的组成逻辑分析仪主要由数据捕获和数据显示两部分组成。图7－1逻辑分析仪的基本结构方框图2．逻辑分析仪的数据捕获数据捕获部分的作用是在测试的数据流中开个窗口，把有分析意义的数据存入逻辑分析仪的存储器中。捕获部分由输入探头、触发产生和数据存储三部分组成。（1）输入探头它分为数据探头和时钟探头两种，结构大体相同。图7－2输入探头示意图（a）、（b）是数据探头的示意图，（c）是时钟探头的示意图。（2）数据的捕获方式基本的数据捕获方式有两种：取样模式和锁定模式。

①取样模式

图7－3取样方式原理波形图②锁定模式图7－4锁定方式检测毛刺原理3．逻辑分析仪的触发（1）触发方式①始端触发（见图7－5）②终端触发（见图7－5）③延迟触发（见图7－6）图7－5始端触发与终端触发图7－6延迟触发（2）触发识别图7－7触发识别（3）触发限定一般来说，符合条件的触发字在数据流中较为频繁。为了有选择地捕获数据，当触发字符合或符合一定的数量，还同时要满足一些附加条件，才能触发。

（4）序列触发由多个触发字按预定的次序排列，只有当被观测的数据流按同样的顺序先后满足所有触发条件时，LA才能触发跟踪。（5）交互触发交互触发是指LA内状态分析通道与定时分析通道之间进行相互触发或导引。（6）毛刺触发利用在指定通道上检测出的毛刺作为触发条件去触发定时分析仪，实现跟踪。

4．数据的存储

逻辑分析仪测试中，对有意义的数据进行存储，以便显示和分析。逻辑分析仪以“先进先出”（FIFO）存储方式。逻辑仪中，为了有效利用其存储单元，设置了选择性存储功能。图7－8数据的建立时间和保持时间5．数据的显示逻辑分析仪把捕获的有效数据存入存储器之后，就转入显示周期。图7－9从存储到显示地址的变化（1）定时图显示定时图显示用于逻辑定时分析仪。图7－10（a）是定时图显示的例子。（2）状态表显示状态表显示用于逻辑状态分析仪。图7－10（b）示出一种简单的二进制状态表显示。图7－10逻辑分析仪的显示

7.2.2逻辑分析仪的应用逻辑分析仪的用途是多方面的，它适合于所有数字设备和系统的调试和故障诊断。逻辑分析仪主要用于测试数字集成电路功能，微计算机系统的状态，以及数字系统的调试与维修。1．逻辑分析仪的应用特点（1）时钟与限定

逻辑定时分析仪适合于分析数字设备或系统内信号之间的时间关系。当需要同步跟踪被测系统来观察信号间的逻辑关系时，应选用外时钟。当需要异步跟踪来分析信号间的时间关系时，应选用内时钟。（2）电平与触发在测试数据前，应检查探极的门限电平，必要时应予调整，以适应被测系统的逻辑电平。触发限定也有利于数据的捕获。需要捕获毛刺时，则应选用锁定方式和毛刺方式取样。2．逻辑定时分析仪的应用逻辑定时分析仪的特点是使用内时钟进行异步采样。当分析数字设备或系统内信号之间的时间关系时，逻辑定时分析仪十分有效。利用这种功能可以显示输出与输入波形的延迟关系，将数据同时输入不同的通道，可测出各通道波形中任意点间的时间间隔。3．逻辑状态分析仪的应用（1）测试A/D转换器的功能（a）接线图（b）映射图显示图7－11A/D转换器功能的测试（2）测试ROM的特性图7－12ROM特性的测试4．用逻辑分析仪组建数字自动测试采统

图7－13数字系统的自动测试系统7.3RV02100L逻辑分析仪介绍 7.3.1面板结构1.主机前面板介绍图7－14RV02100L主机前面板2.主机后面板介绍图7－15RV02100L主机后面板

1-主机和计算机连接电缆端口，此端口与主机上标示3连接；

2-主机和计算机连接电缆端口，此端口与计算机打印机接口（parallelport）连接；

3-主机与计算机的接口；

4-电源插口。3.逻辑分析仪面板（计算机屏幕显示）图7－16计算机屏幕显示的逻辑分析仪面板逻辑分析仪面板控制逻辑分析仪的启动、触发电平的设置、逻辑分析仪设置对话框的启动。（1）逻辑分析仪开关（如图7－16所示）点击此钮激活逻辑分析仪进行有关设置及测试后，再点关闭。（2）为适应各类数字电路不同的逻辑电平阀值，逻辑分析仪的触发电平可在-1.6~+3.4V之间调节。各种常见数字电路推荐阀值如下:TTL:+14V;CMOS(+5V供电):+2.5V；CMOS（＋3V供电）:+1.5V；ECL：-1.3V。

7.3.2技术性能

1.特点

100MS/s实时采样（MS/s为兆采样次数/秒，其SamPle）；16＋2通道，存储深度32K/Channel；16＋2通道同时显示，垂直、水平任意缩放；可任意定义、任意修改的总线方式；总线数据直接显示2、8、16、10进制可选；多种触发方式；外时钟输人端口；鼠标任意拖放、指定区域放大；同示波器共同进行模拟与数字信号混合分析。2.技术指标

7.3.3测量方法1.使用环境2.使用方法

(1)硬件的安装与设置

1)电源

2)硬件的安装步骤

(2)软件的安装与设置

1）安装步骤

2）简要功能测试（3）菜单栏

1）File项

2）Trigger项

3）View项

4）Options项

5）Help项（4）触发调整（5）逻辑分析仪显示效果3.注意事项

(1)注意安装调试顺序。

(2)在使用前应先使用自动校准。

(3)使用时要先阅读说明书，若有问题说明检各个部件是否连接完好。

(4)注意键盘、各接口、按钮等易损件的使用。

本章小结数据域测试能分析各种信号的时序和逻辑关系，并能捕获单次信号和非周期信号。逻辑分析仪（LA）主要由数据捕获和数据显示两部分组成。整个系统的运行，都是在外时钟（同步）或内时钟（异步）的作用下实现的。逻辑状态分