實(shí)現邏輯分析儀成功探測的6項提示

提示4接地問(wèn)題

您在使用邏輯分析儀時(shí)需留意接地是否良好。探頭的接地信號是被觀(guān)察信號的參照。電氣信號必須有它的返回電流路徑。通常認為返回路徑是具有零電阻的理想導體。如果不是這種情況, 接地返回路徑阻抗上就有電壓降。這一電壓降將降低邏輯分析儀看到的電壓幅度。當把探頭接地時(shí), 您的目標是提供盡可能低阻抗的返回路徑 (或地連接)。從而使邏輯分析儀能夠觀(guān)察到原信號幅度。

地線(xiàn)過(guò)長(cháng)是引起問(wèn)題的常見(jiàn)原因。長(cháng)地線(xiàn)的等效串聯(lián)電阻造成跨該阻抗的壓降。為避免這一問(wèn)題, 地線(xiàn)長(cháng)度不應超過(guò)信號線(xiàn)過(guò)多。大致相等的長(cháng)度能使信號路徑和接地路徑中的寄生電阻相匹配。

另一常遇的探測問(wèn)題是接地回路的自感。在地線(xiàn)和信號線(xiàn)構成環(huán)路時(shí), 接地路徑將產(chǎn)生正比于回路面積的自感。由于電感器感抗與頻率相關(guān), 所以這一電感會(huì )使系統帶寬變窄。在高頻時(shí), 因電感阻止電荷快速過(guò)地線(xiàn)從而減小帶寬。為緩解這一問(wèn)題, 應讓地環(huán)路盡可能小。使用連接器探頭或無(wú)連接器探頭時(shí), 地環(huán)路大小通常已被確定。但飛線(xiàn)探頭是通過(guò)普通導線(xiàn)把探頭接到系統。此時(shí)有可能構成大的地環(huán)路。為避免產(chǎn)生地環(huán)路, 要把地線(xiàn)和信號線(xiàn)擰在一起構成雙絞線(xiàn)。大多數飛線(xiàn)探頭帶有雙絞線(xiàn)附件，能幫助解決這一問(wèn)題。

不足的接地線(xiàn)數量也能導致探測問(wèn)題。某些探頭 (如飛線(xiàn)探頭)是由使用者確定接地線(xiàn)數量。為理解這一問(wèn)題, 以有16 個(gè)信號線(xiàn)，而僅有一個(gè)接地線(xiàn)的飛線(xiàn)探頭為例。此時(shí)所有16個(gè)信號的返回電流都必須通過(guò)這一個(gè)接地連接。在一個(gè)或二個(gè)信號返回時(shí), 接地線(xiàn)的自感是足夠低的, 能夠避免跨地線(xiàn)的電壓。但對于16 個(gè)信號, 電流已大到足能產(chǎn)生不可忽略的電壓。

解決這一問(wèn)題需要增加接地線(xiàn)數。在理想情況下一個(gè)信號有一個(gè)接地。所需要的接地數與頻率成正比。我們建議一個(gè)接地不要用于兩個(gè)以上信號。如果您在用邏輯分析儀捕獲數據時(shí)發(fā)現有問(wèn)題, 首先要檢查接地線(xiàn)數。

提示5在錯誤的連線(xiàn)位置探測

常犯的錯誤

雖然今天有各種可用的探測選擇, 但往往很難確定何種連接方案能確保成功。有時(shí)甚至難以知道到底可用哪種方案。下面的例子說(shuō)明在選擇了不適合您應用的探測解決方案時(shí)經(jīng)常出現的兩個(gè)問(wèn)題。

回到前面討論的串聯(lián)端接系統。該系統用背板上的驅動(dòng)器IC和BGA封裝的接收器實(shí)現。為方便起見(jiàn), 使用者選擇在背板連接器引腳處探測信號。但我們在前面已經(jīng)說(shuō)到, 在驅動(dòng)器處探測串聯(lián)端接系統會(huì )在邏輯分析儀的探頭觸針處產(chǎn)生階梯波形。圖4a示出該連接方案, 圖4b示出邏輯分析儀觀(guān)察到的波形。

這一波形顯然是無(wú)法接受的。解決方案是把探頭直接放在接收器上。對BGA封裝的最近物理探測點(diǎn)是電路板背面通過(guò)焊盤(pán)的引出口。圖5示出新的連接方案, 它把飛線(xiàn)直接焊到BGA的通孔。此時(shí)得到的信號質(zhì)量如圖5b 所示。

提示6選擇了錯誤的互連

考慮邏輯分析儀觀(guān)察到的是在電路板兩個(gè)元件之間的信號。該信號在電路板外層, 不超過(guò)3.5pF 的負載不會(huì )導致系統故障。設計師決定用基于Mictor 連接器的探頭 (AgilentE5380A)觀(guān)察信號。由于連接器的出腳和結構要求, 信號不能直接接到連接器上。這就迫使設計師把連接器放在走線(xiàn)面, 而為每一信號另增通孔連接。從而需要在電路板另一層上經(jīng)過(guò)與原信號相垂直的走線(xiàn)實(shí)現至連接器的連接。圖6是這一連接的走線(xiàn)圖。

現在考慮使用Agilent E5390A軟接觸無(wú)連接器探頭的替代解決方案。此時(shí), 您可把信號直接穿過(guò)探頭壓著(zhù)點(diǎn)焊盤(pán) (圖7)引入邏輯分析儀。采用這種方法, 系統就不會(huì )有附加的走線(xiàn)電容。探頭的凈電容是0.7pF。通過(guò)使用這種類(lèi)型的連接方案, 您就能在不影響系統正常工作的條件下對電路進(jìn)行分析。

圖6. 該連接方案用基于Mictor 連接器的探頭觀(guān)察總線(xiàn)信號。注意連接Mictor 需要另外增加走線(xiàn)長(cháng)度。這就把走線(xiàn)電容 (3pF) 加到了連接器上。這一連接的凈電容已大于3.5pF，從而造成系統故障。

圖7. 這里是用軟接觸無(wú)連接器探頭觀(guān)察總線(xiàn)信號。減小的探頭負載和直接穿過(guò)壓著(zhù)點(diǎn)的走線(xiàn)實(shí)現了可接受的邏輯分析連接。

探頭負責邏輯分析儀與您被測系統間的物理連接。在某些情況下探頭會(huì )成為性能的瓶頸。如果邏輯分析儀接收信號有畸變, 那么邏輯分析儀的強大觸發(fā)和分析工具將無(wú)用武之地。只有選擇正確的探頭結構形式, 采取最小化探頭負載的措施,保證探頭觸針處的信號質(zhì)量, 才能把信號畸變減到最小。特別要注意接地的好壞，它會(huì )使結果大不相同。