探頭在邏輯分析儀中的作用

市場(chǎng)上邏輯分析儀廠(chǎng)家眾多，大家在選擇邏輯分析儀時(shí)會(huì )關(guān)注存儲深度、采樣率、協(xié)議解碼等的對比，但往往容易忽略探頭的選擇，在這里跟大家好好分享下探頭在邏輯分析儀中起著(zhù)什么重要作用。

邏輯分析儀一般由四部分組成，探頭，信號處理，數據采集，數據顯示。如圖 1所示：

圖 1 便攜式邏輯分析儀的硬件結構

探頭的選擇是測量信號的第一個(gè)環(huán)節。使用一個(gè)不合適的或者不良的探頭則會(huì )影響測量結果。因此要確保探頭對被測回路的影響最小。

用戶(hù)在選擇以及使用邏輯分析儀時(shí)，不僅要關(guān)注上位機軟件的協(xié)議解碼的功能，同時(shí)要注意以下幾個(gè)方面。

1.1 測量線(xiàn)的形式

各廠(chǎng)商標配的測量線(xiàn)樣式不一，長(cháng)度大約都在20cm以上，有單端線(xiàn)，屏蔽線(xiàn)兩種。

圖 2 單端線(xiàn)和屏蔽線(xiàn)

單端線(xiàn)和屏蔽線(xiàn)對比

1.2 測量帶寬

廠(chǎng)商會(huì )在使用說(shuō)明書(shū)中給出帶寬參數，如下圖所示。邏輯分析的帶寬暫時(shí)沒(méi)有一個(gè)明確的定義：根據筆者的經(jīng)驗，該帶寬值取決于異步采樣率/2、同步采樣率、探頭帶寬三者中的最小值。

不同廠(chǎng)商給出的帶寬

注意：為了能夠準確測量信號，建議選擇帶寬值為實(shí)際測量信號頻率的2倍以上。

一段1英尺(約25.4cm)的單端測量線(xiàn)在不做匹配的情況下，測量10MHz以?xún)鹊男盘?，引入的測量誤差可以忽略，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單匹配后， 可以測量30M Hz以?xún)鹊男盘枴?/p>

考慮到用戶(hù)接線(xiàn)方便，國內邏輯分析儀LA2000A系列的采用了單端測量線(xiàn)，同時(shí)又對測量線(xiàn)和測主機進(jìn)行了信號匹配，可測量高達80M Hz的TTL電平信號。

LAB7000系列的測量線(xiàn)采用屏蔽測量線(xiàn)，實(shí)際帶寬高達670 MHz，高出測量帶寬250M Hz的兩倍?？纱_保信號準確無(wú)誤地被采集。

1.3 振鈴、線(xiàn)間串擾

邏輯分析儀的輸入通道數通常有多個(gè)。當測量多根信號線(xiàn)時(shí)，由測量線(xiàn)引入的振鈴、串擾不可忽視。如圖 3所示，一個(gè)低頻的方波信號，受到另外一個(gè)高速，高頻的信號串擾。

圖 3 明顯的串擾波形

根據經(jīng)驗，在測試10M Hz以下的信號時(shí)，可以不必考慮單端測量線(xiàn)帶來(lái)的干擾。

被測信號速率在30M~100M Hz，使用單端測量線(xiàn)時(shí)，可能會(huì )采集到異常信號。這時(shí)，應首先排除測量線(xiàn)帶來(lái)的影響，選用屏蔽線(xiàn)進(jìn)行測量。

當被測信號速率大于100MHz時(shí)，用戶(hù)一定使用帶屏蔽層的測量線(xiàn)，且將屏蔽層接到信號地。倘若屏蔽層沒(méi)有接地，則和單端線(xiàn)一樣，仍會(huì )受到其它信號的干擾，以及干擾其它的信號。

1.4 探頭的耐用性

測量線(xiàn)由插頭和線(xiàn)組成。常見(jiàn)的測量線(xiàn)是由杜邦頭+ 26AWG 7芯鍍錫線(xiàn)組成，杜邦頭屬于沖壓件，金屬簧片的柔韌性差，多次插拔之后容易出現松動(dòng)，接觸不良的現象。優(yōu)點(diǎn)就是價(jià)格便宜，可以輕易獲取。

圖 4 杜邦線(xiàn)插頭

LA2000A系列標配的測量線(xiàn)，插頭由三層結構組成：絕緣塑料套，一體成型鍍金銅套，兩片高彈性鍍金簧片。

圖 5 ZLG定制2.54mm插頭

鍍金簧片可以有效與被測信號的排針形成面接觸，且可以確保在多次插拔后保持一定的可靠性，避免接觸不良。線(xiàn)材采用26AWG 號18芯鍍銀銅線(xiàn)組成，具有良好的電氣性能。同時(shí)經(jīng)過(guò)拉力測試、搖擺測試、彎折測試確保線(xiàn)材不易損壞和折斷。