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Was ist ein Logikanalysator?

Was ist ein Logikanalysator?

Logikanalysatoren sind Testinstrumente, die häufig zum Testen komplexer digitaler oder logischer Schaltungen verwendet werden. Sie erfüllen die Anforderungen von Benutzern, die in der Lage sein müssen, die Funktionsweise dieser Schaltkreise zu untersuchen und zu verstehen.

Oszilloskope können viele der Funktionen eines Logikanalysators ausführen, aber der Logikanalysator kann das relative Timing einer großen Anzahl von Signalen anzeigen. Im Wesentlichen ermöglicht ein Logikanalysator, dass Spuren von Logiksignalen so gesehen werden, dass der Betrieb mehrerer Leitungen in einer digitalen Schaltung überwacht und untersucht werden kann.

Viele Oszilloskope können jetzt jedoch viele Logikanalysatorfunktionen in ein sogenanntes Mixed-Signal-Oszilloskop integrieren.

Logikanalysatoren gibt es in verschiedenen Formaten. Obwohl es möglich ist, solche zu erhalten, die einen herkömmlichen Testgerätekoffer verwenden, sind jetzt viel mehr mit Computern verbunden und verfügen auf diese Weise über ein viel höheres Maß an Flexibilität und Verarbeitungsleistung.

Entwicklung des Logikanalysators

Die ersten Logikanalysatoren wurden aus der Notwendigkeit heraus entwickelt, Fehler zu beheben und Fehler auf mikroprozessorbasierten Systemen zu finden.

In den frühen 1980er Jahren, als diese Chips erstmals weit verbreitet wurden, bestand die dringende Notwendigkeit, Techniken zu entwickeln, mit denen die vielen Linien und Testpunkte gleichzeitig überwacht werden können. Bestehende Oszilloskope waren nicht in der Lage, die erforderlichen Funktionen bereitzustellen.

Nach der frühen Einführung der ersten Analysatoren nahm ihre Komplexität entsprechend der Komplexität der getesteten Schaltkreise zu. Die Anzahl der Kanäle nahm zu, ihre Geschwindigkeit stieg und die Funktionalität in Bereichen wie dem Triggern verbesserte sich erheblich.

Eigenschaften des Logikanalysators

Es gibt mehrere Schlüsselmerkmale eines Logikanalysators, die ihn von Mehrkanaloszilloskopen und anderen Testinstrumenten unterscheiden:

  • Mehrere Kanäle: Logikanalysatoren dienen zur Überwachung einer großen Anzahl digitaler Leitungen. Da Logikanalysatoren für die Überwachung einer großen Anzahl digitaler Schaltungen optimiert sind, können sie typischerweise zwischen 32 und mehr als 32 Kanäle überwachen, wobei jeder Kanal eine digitale Leitung überwacht. Einige spezialisierte Logikanalysatoren sind jedoch geeignet skaliert, um viel mehr Leitungen verarbeiten zu können, und ermöglichen auf diese Weise die Verfolgung und Fehlersuche auf viel komplexeren Systemen.
  • Stellen Sie eine Zeitanzeige der logischen Zustände bereit: Logikanalysatoren besitzen eine horizontale Zeitachse und eine vertikale Achse, um einen logischen hohen oder niedrigen Zustand anzuzeigen. Auf diese Weise kann ein Bild der digitalen Linien einfach angezeigt werden.
  • Zeigt logische Zustände an: Die vertikale Anzeige am Analysator zeigt den logischen Zustand als High-of-Low-Zustand an. Die Signale treten in die verschiedenen Kanäle ein und werden zur weiteren Verarbeitung innerhalb des Analysators in einen hohen oder niedrigen Zustand umgewandelt. Es bietet ein logisches Zeitdiagramm der verschiedenen zu überwachenden Leitungen.
  • Zeigt KEINE analogen Informationen an: Diese Testinstrumente enthalten keine analogen Informationen und unterscheiden sich auf diese Weise von einem Oszilloskop. Sie dienen lediglich der Überwachung des logischen Betriebs des Systems. Wenn analoge Informationen benötigt werden, muss zusätzlich ein Oszilloskop verwendet werden.

Vergleich von Logic Analyzer und Oszilloskop

Oszilloskope und Logikanalysatoren sind sehr unterschiedliche Testinstrumente. Während beide eine sehr ähnliche Form der Anzeige haben, d. H. Wellenformen anzeigen, verwenden sie grundlegend unterschiedliche Betriebskonzepte.


Vergleich von Oszilloskop und Logikanalysator
LogikanalysatorOszilloskop

Ein Logikanalysator wird zum Überprüfen und Debuggen des Betriebs digitaler Entwürfe verwendet, die nach logischen Zuständen und Zeitabläufen suchen.

Typische Logikanalysatoranwendungen:

  • Korrelieren Sie eine große Anzahl digitaler Signale
  • Untersuchen Sie den Systembetrieb.
  • Timing-Verstöße erkennen
  • Verfolgen Sie den Betrieb eingebetteter Software.

Das Oszilloskop wird zum Messen analoger Wellenformen verwendet: Amplituden-, Phasenwerte oder Kantenmessungen wie Anstiegszeiten usw.

Typische Oszilloskopanwendungen:

  • Untersuchen von Wellenformformen, Klingeln, Anstiegszeit usw.
  • Signalamplituden messen.
  • Charakterisieren Sie Aspekte wie Wellenformjitter und Stabilität.
  • Erkennen Sie Transienten und unerwünschte Impulse.

Typen von Logikanalysatoren

Obwohl die Entwicklung dieser Testinstrumente im Gange ist und ständig neue Varianten auf den Markt gebracht werden und viele technologische Innovationen erzielt werden, gibt es einige Hauptkategorien, in die die meisten Logikanalysatoren unterteilt werden können:

  • Modulare Logikanalysatoren: Diese Art von Logikanalysator ist wahrscheinlich die typischste Form eines Testinstruments, obwohl es sich um die kostenintensivste Option handelt, die das höchste Maß an Funktionalität bietet. Es besteht aus einem Chassis und den verschiedenen Modulen - einschließlich Kanalmodulen. Die Anzahl der Module ist für die höheren Kanalzahlen größer.
  • Tragbare Logikanalysatoren: In einigen Fällen kann ein kleinerer Analysator erforderlich sein, möglicherweise für begrenzte Budgets oder für den Außendienst. Diese Testinstrumente enthalten alle Elemente des Analysegeräts zur Erleichterung des Transports in einer einzigen Box.
  • PC-basierte Logikanalysatoren: Es gibt eine wachsende Anzahl von PC-basierten Logikanalysatoren. Diese bestehen aus einer Analyseeinheit, die an einen PC angeschlossen ist. USB ist hierfür eine naheliegende Option, aber Ethernet wird aufgrund seiner hohen Geschwindigkeit auch häufig verwendet. Diese Form eines PC-basierten Instruments nutzt die Rechenleistung des PCs in Kombination mit seiner Anzeige, um die Kosten des Gesamtsystems zu senken. Für die Zukunft ist es wahrscheinlich, dass zunehmend PC-basierte Logikanalysatoren und insbesondere USB-Logikanalysatoren verwendet werden, zumal die Kosten für USB-Analysatoren viel niedriger sein können als für andere Formen und sie mit der Leistung des ein hohes Leistungsniveau bieten können zugehöriger Computer ..

Logikanalysatoranwendungen

Die Hauptanwendung für Logikanalysatoren ist die Betrachtung digitaler Signale. Sie waren vor vielen Jahren ein besonders attraktives und nützliches Testinstrument, als komplizierte digitale Systeme mit vielen verschiedenen ICs hergestellt wurden. Es war möglich, Zugang zu den verschiedenen Testpunkten zu erhalten, und es war möglich, die breiten Busse und die E / A zu debuggen. Bei einem viel höheren Integrationsgrad ist dies nicht immer möglich, da mehr eingebettete Geräte mit System On a Chip, SOC-Designs und Zugriff auf die erforderlichen Testpunkte nicht erreichbar sind.

Trotzdem gibt es immer noch viele mögliche Messungen für einen Logikanalysator, insbesondere für die Verwendung mit vielen Board-Computersystemen wie Arduino, Raspberry Pi und vielen anderen.

Mit einem Logikanalysator ist es möglich, eine große Anzahl von Signalen auf einer einzigen Anzeige zeitlich zu korrelieren. Dies kann verklagt werden, um eine gute Sicht auf andere Datenbewegungen und -verarbeitungen in vielen eingebetteten Systemen oder in den Peripheriegeräten kleiner Computersysteme zu erhalten.

Ein Beispiel für eine Anwendung besteht darin, zu überwachen, dass die Daten in einen Mikroprozessor-UART eingehen und dann zu einem SPI-Gerät, möglicherweise einem EEPROM, und schließlich zu einem I2C-Gerät zurückkehren. Mit einem Logikanalysator ist es möglich, alle diese Busse über einen längeren Zeitraum anzuzeigen, was auf einem Oszilloskop nicht möglich wäre.

Infolgedessen sind Logikanalysatoren von einfachen, kostengünstigen USB-Logikanalysatorversionen bis hin zu professionellen Entwicklungssystemen in ihren verschiedenen Bereichen nützlich.

Logikanalysatoren sind eine wichtige Form der Testinstrumentierung. Sie ermöglichen Ingenieuren und Entwicklern, genau zu sehen, was in Logikschaltungen geschieht. Wenn man die Logiksignale auf einer Vielzahl von Leitungen betrachtet, kann man einen viel besseren Einblick in die Funktionsweise von Logikschaltungen erhalten als andere Formen von Testinstrumenten.

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