A.邏輯分析儀的概念與原理 - Leaptronix

邏 輯 分 析 儀
的
概 念 與 原 理
主 講 人 王 晨 原 應 用 工 程 師
fae@leaptronix.com
(02)2999-3837#57
2007.01

是 否 您 曾 想 過 :
‧ 什 麼 是 邏 輯 分 析 儀
‧ 什 麼 是 時 序 / 狀 態 分 析
‧ 邏 輯 分 析 儀 的 使 用 時 機
‧ 時 序 / 狀 態 分 析 的 使 用 時 機
‧ 什 麼 是 觸 發

‧ 概 念
‧ 原 理
‧ 使 用 時 機
流 程
‧ 邏 輯 分 析 儀 與 示 波 器 的 使 用 差 異
‧PC Base 與 Standalone 的 差 異
‧ 選 購 重 點
‧LA-100P 特 色 介 紹
‧LA-100P 面 板 介 紹
‧LA-100P 功 能 介 紹
‧ 操 作 示 範 與 Q&A

概
念

什 麼 是 邏 輯 分 析 儀

邏 輯 分 析 儀 是 一 台
‧ 顯 示 邏 輯 狀 態 與 時 間 關 係 的 儀 器
‧ 洞 悉 數 位 電 路 的 動 作
‧ 利 用 時 鐘 脈 衝 從 測 試 設 備 上 擷 取 和 顯 示 數 位 信 號
‧ 好 比 是 一 台 多 Channel 的 數 位 示 波 器 , 可 同 時 用
更 多 的 Channel 分 析 波 形

原
理

‧ 方 塊 圖
‧ 探 棒 特 性
‧ 擷 取 訊 號 方 式
‧ 觸 發
‧ 儲 存
‧ 突 波
‧ 通 道 間 延 遲 ( Skew )

方 塊 圖

探 棒 特 性
‧ 通 道 數 多
‧ 限 制 動 態 範 圍
- 測 試 棒 一 般 而 言 會 呈 電 阻 性 or 電 容 性
- 電 阻 性 : 因 分 阻 效 應 會 影 響 輸 入 信 號 的 振 幅
- 電 容 性 : 因 有 鈍 化 或 斜 化 的 波 緣 而 影 響 待 測 信
號 的 輸 入 波 形
‧ 具 有 臨 界 點 設 定
- 固 定 值 ( TTL/CMOS/ECL )
- 可 變 值 ( -4V~+4V )
‧ 會 影 響 或 降 低 頻 寬

擷 取 訊 號 方 式
‧ 單 一 Channel 擷 取 資 料 架 構

擷 取 訊 號 方 式
‧ 單 一 Channel 擷 取 資 料 結 果

擷 取 訊 號 方 式
Timing
State
取 樣 非 同 步 同 步
Clock 內 部 Clock 外 部 Clock
檢 查 BUS
時 間 性 分 析 狀 態 性 分 析
顯 示 資 料 波 形 顯 示 列 表 形 式

Timing
‧ 時 序 的 準 確 性
- 邏 輯 分 析 儀 有 一 個 取 樣 週 期 誤 差

Timing
‧ 快 速 取 樣 週 期

Timing
‧ 慢 速 取 樣 週 期
慢 速 取
樣 週 期
?

Timing
‧ 中 速 取 樣 週 期
最 佳 取 樣 週 期 為 待 測 訊 號 的 3~5 倍

時 序 分 析 的 重 要 性
- 檢 視 多 Channel 訊 號 彼 此 的 關 係

State
‧ 取 樣 時 脈 (CLK) 由 待 測 裝 置 提 供
‧ 設 定 (Setup) 時 間 與 保 持 (Hold) 時 間 很 重 要
‧ 同 步 的 速 度 與 儀 器 的 頻 寬 有 關
Signal
待 測 裝 置
Probe
外 接 盒
邏 輯 分 析 儀
外 部 CLK
外 部 CLK

State
• 取 樣 方 式
D1 D2 D3 D4

State
• Setup time : CLK edge 前 一 段 時 間 Data 完 成 轉 態
• Hold time : Data 已 完 成 轉 態 , 在 CLK edge 之 後
持 續 保 持 一 段 時 間

State
• 最 大 取 樣 率
最 大 取 樣 率 =1/ 最 小 取 樣 時 間

狀 態 分 析 的 重 要 性
- 檢 視 Bus 上 發 生 了 什 麼 事

State
• 範 例

State
• 範 例 格 式 說 明
待 測 Channel 數 為 32Channel

State
• 範 例 顯 示 方 式
檢 視 Bus 上 發 生 了 什 麼 事

觸 發
• 何 謂 觸 發
- 觸 發 是 使 用 者 定 義 的 一 個 事 件 , 當 事 件 發 生
時 , 邏 輯 分 析 儀 會 將 記 憶 體 填 滿 , 完 成 量 測

觸 發 方 式
• Pattern trigger : 碼 型 觸 發
- 以 輸 入 資 料 線 的 高 或 低 電 位 碼 跨 越 點 上 , 爲
trigger 的 基 準
• Ch 1 → 高 電 位 " 邏 輯 1"
• Ch 2 → 低 電 位 " 邏 輯 0"

觸 發 方 式
• Edge trigger : 波 緣 ( 邊 緣 ) 觸 發
- 觸 發 位 準 是 預 設 在 Logic H or Logic L 的 高 低
位 準 的 分 界 電 壓 上 :
例 如 :TTL 的 Vt 為 1.5V.
1.5V 為 “H”; 1.5V 以 下 為 ”L”
上 升 邊 緣
下 降 邊 緣

觸 發 程 序

儲 存
‧ 環 形 儲 存 架 構

儲 存 訊 號 方 式
‧ 深 度 記 憶 體 ( Deeper memory )
- 典 型 儲 存 : 將 每 一 筆 取 樣 的 資 料 都 記 錄
- 動 態 儲 存 : 只 要 知 道 何 時 轉 態 , 是 H 或 L
的 轉 態 時 再 予 以 取 樣 記 錄

儲 存 訊 號 方 式
‧ 典 型 儲 存 : 將 每 一 筆 取 樣 的 資 料 都 記 錄

儲 存 訊 號 方 式
• 動 態 儲 存 : 只 要 知 道 何 時 轉 態 , 是 H 或 L
的 轉 態 時 再 予 以 取 樣 記 錄

儲 存 訊 號 方 式
• 記 憶 體 深 度 與 擷 取 時 間
-A: End of memory → All pre-trigger
-B: Center of memory → ½, ½
-C: Beginning of memory → All post-trigger
PRE-Trigger data Trigger point Post-Trigger data
A
B
C

突 波 (Glitch )
• 突 波 成 因
- 電 容 忽 然 放 電
- 電 源 供 應 出 現 連 波 與 雜 訊
- 電 路 瞬 間 之 電 流 變 化
- 電 磁 波 干 擾

突 波 (Glitch )
• 突 波 波 形

突 波 (Glitch )
• 突 波 偵 測
突 波 會 產 生 錯 誤 的 資 料 碼

突 波 (Glitch )
• 突 波 顯 示 方 式

突 波 (Glitch )
• 突 波 測 試 結 果

通 道 間 延 遲 (Skew )
‧ 訊 號 通 過 不 同 通 道 的 延 遲 時 間

何 時 需 要 使 用
邏 輯 分 析 儀

邏 輯 分 析 儀 的 使 用 時 機
• 需 同 時 觀 測 多 點 邏 輯 訊 息
• 開 始 發 展 嵌 入 式 系 統 ( Embedded )
• 監 控 軟 硬 體 整 合 時 的 變 化
• 要 選 擇 觸 發 條 件 在 測 試 的 設 備 上 進 行 信 號 取 樣
追 蹤 微 處 理 機 的 即 時 代 碼 數 據

邏 輯 分 析 儀 與 示 波 器
的 使 用 差 異

訊 號 參 數

邏 輯 分 析 儀 與 示 波 器 的 使 用 差 異
‧ 要 在 示 波 器 看 到 較 多 的 測 試 資 料 的 話 , 必 須 壓
縮 時 間 橫 軸 , 但 壓 縮 後 會 造 成 螢 幕 顯 示 一 根 根
類 似 稻 草 的 資 料 , 難 以 分 析

邏 輯 分 析 儀 與 示 波 器 量 測 時 序 的 差 異
‧ 使 用 示 波 器 量 測 時
序 會 比 使 用 邏 輯 分
析 儀 多 花 一 倍 以 上
的 時 間

邏 輯 分 析 儀 與 示 波 器 的 使 用 差 異
邏 輯 分 析 儀 使 用 時 機
示 波 器 使 用 時 機
需 同 時 觀 測 多 點 邏 輯 訊 息
發 展 嵌 入 式 系 統
( Embedded )
監 控 軟 硬 體 整 合 時 的 變 化
選 擇 觸 發 條 件 在 測 試 的 設
備 上 進 行 信 號 取 樣
只 觀 察 少 點 (1~4 點 )
類 比 訊 號
獲 得 精 準 電 壓 變 化 的
資 訊

PC Base 與 Standalone 的 差 異

PC Base 與 Standalone 的 差 異
Pc Base
Standalone
需 搭 配 電 腦 使 用 且 大 量 使 用 電
腦 資 源 (CPU,Memory.....)
執 行 於 Windows 系 統
無 法 增 加 測 試 模 組 提 升 功 能
量 測 波 形 與 原 波 形 差 異 大
間 歇 性 系 統 故 障
硬 體 部 分 只 有 外 接 盒 成 本 低 所
以 售 價 較 低
不 需 搭 配 電 腦 使 用
可 單 機 獨 立 作 業
可 加 測 試 模 組 提 升 功 能
量 測 波 形 與 原 波 形 差 異 小
具 備 PC Base 功 能 , 可 與 PC 連
線 應 用
獨 立 且 完 整 的 測 試 儀 器 , 含
CPU , 顯 示 單 元 ,Memory,
外 接 盒 … 等 , 機 動 測 試 性 強

PC Base 與 Standalone 的 差 異
Pc Base
工 程 師 除 錯 時 電 腦 螢 幕 要 切 換
量 測 結 果 與 程 式 的 畫 面 , 要 記
住 有 問 題 的 波 形 才 能 改 軟 體 ,
操 作 不 便 , 若 同 時 執 行 程 式 與
邏 輯 分 析 儀 時 畫 面 該 如 何 切 換
非 即 時 顯 示 測 試 結 果 , 顯 示 測
試 資 料 更 新 速 度 慢 , 更 新 所 需
時 間 是 單 機 型 的 3~5 倍
Standalone
完 整 的 測 試 儀 器 , 不 會 增 加
工 程 師 額 外 的 困 擾
即 時 顯 示 測 試 結 果 , 顯 示 測
試 資 料 更 新 速 度 快 , 更 新 時
間 是 PC Base 的 1/3~1/5 倍
突 波 (Glitch) 偵 測 電 路

選 購 重 點

選 購 重 點
‧ 儀 器 取 樣 頻 率 (Sample Rate)
‧ 儀 器 頻 寬 (State Bandwidth)
‧ 通 道 數 (Channel)
‧ 記 憶 體 深 度 (Memory Depth)

LA-100P 特 色 介 紹

LA-100P 特 色 介 紹

LA-100P 面 板 介 紹

LA-100P 面 板 介 紹

自 動 調 整 鍵
Auto-Scale 功 能 , 主 動 幫 您 掃 描 32 個 Channel, 只
要 任 一 個 Channel 有 H 變 L 或 L 變 H 的 狀 態 改 變 現 象 ,
LA-100P 就 會 將 此 Channel 判 定 為 有 訊 號 , 並 將 此
Channel 的 量 測 結 果 顯 示 於 螢 幕 。

自 動 保 存 鍵 與 清 除 鍵
畫 面 會 記 憶 住 出 現 過 同 步 信 號 相 對 的 位 置 , 如 果 信
號 穩 定 的 話 , 畫 面 就 會 很 乾 淨 的 一 個 週 期 波 形 , 不
穩 一 定 的 話 , 畫 面 就 亂 七 八 糟 的 , 用 在 量 測 信 號 的
穩 定 度 就 很 實 用 , 而 且 沒 有 時 間 上 的 限 制 , 一 直 放
著 可 以 連 續 量 測 好 幾 天 。

通 道 設 定 鍵

通 用 鍵

記 憶 體 比 例 設 定 鍵

邏 輯 比 較 準 位 鍵

內 部 / 外 部 clock 選 擇 鍵

觸 發 鍵

觸 發 鍵

檔 案 設 定 鍵

Trigger Out
‧ 當 觸 發 條 件 成 立 時 , 藉 由 外 部 觸 發 器 輸 出
一 個 信 號 給 另 一 台 測 試 儀 器 。 常 見 的 使 用
方 式 為 邏 輯 分 析 儀 透 過 外 部 觸 發 器 提 供 信
號 觸 發 示 波 器

LA-100P 功 能 介 紹

突 波 (Glitch) 偵 測 電 路
‧ 突 波 偵 測 電 路 的 功 能 就 是 在 取 樣 和 取 樣 間 偵
測 信 號 是 否 變 動 , 加 以 記 錄 並 顯 示 於 螢 幕

PC Remote Control
‧ 兼 具 PC Base 邏 輯 分 析 儀 的 功 能
, 透 過 USB 2.0 介 面 可 將 量 測 的
結 果 快 速 傳 到 PC 端 分 析 與 除 錯

操 作 示 範
與
Q&A

謝 謝 各 位