Добавлен к сравнению.

Логический анализатор – это сложное в техническом отношении устройство, которое предназначено для анализа цифровых сигналов, передающихся по последовательным и параллельным шинам. Цифровые технологии плотно вошли в современную жизнь, и постепенно вытесняют аналоговые системы. Микропроцессорные технологии применяются как в базовых вычислительных схемах, так и в виде готовых автоматизированных систем по управлению различными процессами. Поэтому, если раньше, область применения логических анализаторов была ограничена разработкой, научными экспериментами, серийным производством и анализом в лабораторных условиях, то сейчас всё больше находит применение в различных сервис-центрах, измерениях в полевых условиях и на бытовом уровне.

Выбирая между осциллографом и логическим анализатором, многие инженеры отдают предпочтение осциллографу. Однако в некоторых случаях польза от осциллографа весьма невелика. Существует множество задач, где логический анализатор может оказаться куда полезней.

Что такое логический анализатор?

Логический анализатор — измерительное устройство, предназначенное для записи и анализа цифровых последовательностей, передающихся по последовательным и параллельным шинам. Этот прибор позволяет считывать и расшифровывать цифровые данные. По своей природе этот прибор схож с осциллографом, но работает только с логическими уровнями (есть уровень, нет уровня) и умеет обрабатывать множество каналов сразу (обычно от 8-ми). Хороший анализатор умеет считывать поток данных и обрабатывать его, расписывая по пакетам передачи, выделять стартовые, стоповые, адресные байты.

Бывает двух типов – автономным и в виде приставки к ПК. Основными техническими характеристиками, которого являются – количество каналов и максимальная скорость считывания данных.

Логические элементы — это устройства, предназначенные для обработки информации в цифровой форме (последовательности сигналов высокого — «1» и низкого — «0» уровней в двоичной логике. В настоящее время существуют три вида логических анализаторов:

• анализатор, состоящий из шасси, дисплея, элементов управления, управляющего компьютера, а также имеющий несколько слотов для сопряжения с источником сигнала.
• автономное устройство, используемое как правило в лабораторных условиях, объединившее в себе все функции логических анализаторов первого вида.
• логические анализаторы на базе ПК. Аппаратно подключается через Ethernet или USB порт, а затем ретранслирует полученный сигнал на компьютер.

Последнее из описанных устройств, как правило, гораздо меньше и дешевле предыдущих, так как не требуются дополнительные устройства ввода и вывода информации. Три режима работы логических анализаторов:

Логический анализатор подключается к компьютеру (для этого используется интерфейс), с установленным специализированным программным обеспечением, при помощи которого осуществляется управление работой анализатора. Также его можно дополнить генератором кодовых последовательностей и цифровым осциллографом.

Основные преимущества прибора.

Невысокая цена и отличные технические возможности. Применяются такие приборы для отладки и диагностики многоканальных цифровых систем. Способ захвата цифровых сигналов состоит в том, чтобы преобразовать входной сигнал в логические уровни (0 или 1) и представить этот сигнал в виде формы волны или таблицы. Для преобразования уровня входного напряжения в логические уровни необходимо задать в логическом анализаторе пороговый уровень. Уровень входного сигнала, превышающий этот пороговый уровень, будет фиксироваться логическим анализатором как логическая «1», ниже порогового уровня — логический «0». Для подключения к объекту измерения (микроконтроллеру, тестовой плате и пр.) используются многоканальные пробники.

Когда нужен осциллограф?

Когда нужно увидеть небольшие выбросы на сигнале. Когда нужна высокая точность при определении временных интервалов.

Когда нужен логический анализатор?

Когда нужно увидеть много сигналов одновременно. Когда нужно представить сигналы именно так, как видит их само оборудование. Если нужно синхронизироваться от определенной комбинации сигналов на нескольких линиях и увидеть результат. Когда сигнал в вашей системе пересекает пороговое значение, логический анализатор реагирует на него точно так же, как и сама логическая схема. Он распознает лишь два состояния сигнала — “ноль” или “единица”. Кроме того, он может синхронизироваться по определенному сочетанию нулей и единиц исследуемых сигналов. В общем случае используйте логический анализатор тогда , когда вам нужно увидеть больше сигналов, чем может показать осциллограф. Логические анализаторы очень полезны для определения временных соотношений или для исследования данных, передаваемых по шине, например, адресов, данных или управляющих сигналов на шине микропроцессора. Они могут декодировать информацию на шина микропроцессоров и представлять ее в осмысленном виде.

Многие логические анализаторы состоят, по сути дела, из двух анализаторов. Первый из них — это анализатор временных соотношений, а второй — анализатор состояний. Анализатор временных соотношений выводит информацию практически в том же виде, что и осциллограф, откладывая по горизонтальной оси время, а по вертикальной — уровень напряжения. Поскольку форма сигналов в обоих приборах зависит от времени, говорят, что они представляют сигнал во временной области. Анализатор временных соотношений подобен цифровому осциллографу с вертикальным разрешением один бит. При разрешении один бит анализатор видит только два состояния — “ноль” или “единицу”. Для него существует лишь один, определенный пользователем порог напряжения. Если сигнал в момент дискретизации превышает порог, анализатор отображает его как сигнал высокого уровня или “единицу”. Если сигнал оказывается ниже порога, он отображается как “ноль” или сигнал низкого уровня. В результате создается список нулей и единиц, представляющий собой однобитное представление входного сигнала. Этот список сохраняется в памяти и используется для восстановления однобитной формы входного сигнала. Анализатор временных соотношений превращает все сигналы в сигналы прямоугольной формы, что, на первый взгляд, ограничивает его возможности. Однако если вам нужно проанализировать временные соотношения нескольких сотен сигналов путем одновременного их наблюдения, вам нужен именно логический анализатор. Если вы никогда не пользовались анализатором состояний, вам может показаться, что это невероятно сложный прибор, на овладение которым нужно потратить массу времени. Истина в том, что многие разработчики аппаратуры считают анализатор состояний очень полезным инструментом, да и ремонтники тоже.

Когда нужен анализатор состояний?

"Состоянием” логической схемы называется значение шины или линии в момент, когда данные достоверны. Давайте рассмотрим обычный D-триггер. Данные на входе D недостоверны до тех пор, пока не появится положительный фронт тактового сигнала. Таким образом, состояние этого триггера соответствует моменту появления положительного фронта тактового сигнала. Теперь представьте, что у нас есть восемь таких триггеров. Все восемь подключены к одному и тому же тактовому сигналу. При появлении положительного фронта тактового сигнала все восемь триггеров захватывают данные со своих “D” входов, и это происходит при каждом положительном фронте тактового сигнала. Эти восемь линий аналогичны шине микропроцессора. Если мы подключим к этим восьми линиям логический анализатор и скажем ему, регистрировать данные при каждом появлении положительного фронта тактового сигнала, анализатор как раз и будет анализировать логические состояния. Никакая активность на входе не будет регистрироваться, пока сигнал тактовой частоты не перейдет в единицу. Анализатор временных соотношений использует для управления дискретизацией встроенный генератор тактовой частоты, в результате он асинхронно дискретизирует сигналы исследуемой системы. Анализатор состояния дискретизирует сигналы синхронно, поскольку он получает тактовую частоту от самой систем. Как правило, анализатор состояния выводит данные в виде списка. Тогда как анализатор временных соотношений выводит данные в виде временной диаграммы.

Поскольку большинство анализаторов состоит из двух основных частей, анализатора временных соотношений и анализатора состояний, мы рассмотрели их отдельно. Но вместе они образуют мощный инструмент для разработчика цифровых схем их анализа и выяснения причин неисправности. Анализатор временных соотношений больше подходит для схем и приложений с использованием шины, где приходится иметь дело с несколькими линиями. Также он может синхронизироваться по комбинации состояний линий или по выбросам. Анализатор состояний чаще рассматривается, как программное средство. На самом деле он находит широкое применение и в аппаратной сфере. Поскольку он получает тактовую частоту из исследуемой системы, его можно использовать для захвата данных в тот момент, когда их видит система — по тактовой частоте самой системы.

Обработка и расшифровка данных проходит в специальном программном обеспечении. Обычно приборы приобретаются вместе с ними. Более 95 % всех логических анализаторов производятся фирмами Agilent Technologies и Tektronix. Но существуют и другие разработки, как приборов, так и софта к ним.