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數(shù)控機(jī)床維修常用診斷儀器（三）邏輯分析儀

2021年11月18日 14:09點擊：1359來源：泊頭巨人重工機(jī)械有限公司>>進(jìn)入該公司展臺

邏輯分析儀是專門用于觀測數(shù)字信號的測試儀器，它同時具有多線示波器和其他自動測試儀的優(yōu)點，是一種功能很強的微型計算機(jī)調(diào)試維護(hù)和故障檢測工具泊頭巨人重工機(jī)械有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)、立車、數(shù)控立車、數(shù)控龍門銑床、龍門加工中心、數(shù)控落地鏜銑床的生產(chǎn)廠家，對邏輯測試筆的選擇和應(yīng)用也有一定的心得。
    邏輯測試儀和一般的示波器及其他測試儀器相比，具有如下特點：
    ①有足夠多的輸入通道，能夠同時觀測很多路數(shù)據(jù)流信息或控制流信息，并以某種方式捕捉窄脈沖干擾；
    ②有延時的能力，能夠捕捉所需觀察點前后的波形，具有多種捕捉數(shù)字信息的功能；
    ③有記憶能力，能看到偶然的出錯信息，并可以從記憶的狀態(tài)中尋找故障源；
    ④有直接而靈活的顯示方式，能進(jìn)行信息的交換，可以二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制或ASCⅡ碼顯示信息，方便程序的修改和調(diào)試；
    ⑤有多種觸發(fā)方式，可以在很長的數(shù)據(jù)流中，對所觀察分析的那部分信息做出準(zhǔn)確定位，從而捕獲對分析有用的信息。對于軟件分析，可以利用其觸發(fā)功能跟蹤運行中的程序；對于硬件分析，觸發(fā)功能可以解決檢測與顯示微機(jī)系統(tǒng)中存在的干擾和毛刺；
    ⑥有限定能力，即對所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行鑒別挑選的能力，用以解決對單方向數(shù)據(jù)傳輸情況的觀察以及多用總線的分析問題。由于限定能力可以刪除與分析無關(guān)的數(shù)據(jù)，從而有效地提高了邏輯分析儀內(nèi)存的利用率；
    ⑦有駙動時域儀的能力。數(shù)據(jù)流狀態(tài)值發(fā)生的錯誤，有時來源于時域的某些失常。引起失常的原因往往是毛刺、噪聲干擾或時序的差錯。邏輯分析儀能夠?qū)?shù)據(jù)錯誤進(jìn)行定位，找到窄脈沖出現(xiàn)的時刻，同時輸出一個同步信號去觸發(fā)示波器，從而能在示波器上觀察到失常信號的真實波形。邏輯分析儀驅(qū)動時域儀的能力，彌補了它在進(jìn)行電性能分析方面的某些缺陷；
    ⑧有可靠的毛刺榆測能力。由于數(shù)字電路的競爭現(xiàn)象、信號間串?dāng)_、外界干擾和通過電源耦合等原因，常常使信號中夾雜著不規(guī)則的毛刺，這是引起電路運行出錯的重要因素。邏輯分析儀能夠通過特殊的毛刺檢測技術(shù)捕捉并顯示毛刺。
    1．邏輯分析儀的結(jié)構(gòu)原理
    邏輯分析儀，按功能和結(jié)構(gòu)主要分為兩大類。一類是邏輯狀態(tài)分析儀（LSA)，一類是邏輯定時分析儀(LTA)。這兩類儀器的基本結(jié)構(gòu)相似，主要區(qū)別表現(xiàn)在顯示和定時方式上。
    邏輯狀態(tài)分析儀用數(shù)寧0或1或助記符顯示被榆測的邏輯狀態(tài)，因而顯示直觀，從而可以從大量數(shù)碼中發(fā)現(xiàn)錯碼，進(jìn)行功能分析，其狀態(tài)顯示如圖l-18a所示。邏輯狀態(tài)分析儀是用來對系統(tǒng)進(jìn)行實時狀態(tài)分析，檢查在系統(tǒng)時鐘作用下總線上的信息狀態(tài)，因此它的內(nèi)部沒有時鐘發(fā)生器。它用被測系統(tǒng)時鐘來控制記錄。與被測系統(tǒng)同步工作，這是它的主要特點。邏輯狀態(tài)分析儀主要用于軟件分析，有效地解決了程序的動態(tài)調(diào)試問題，所以有時也叫軟
件分析儀。

    邏輯定時分析儀用時間圖來顯示被測信號，被測信號被顯示成一連串類似方波的偽波形，邏輯“l”、“0”分別用高、低電平來表示，其定時顯示如圖l-18b所示。邏輯定時分析儀用來考查兩個系統(tǒng)時鐘之間的數(shù)字信號的傳輸情況和時間關(guān)系，因此其內(nèi)部裝有時鐘發(fā)生器。在內(nèi)部時鐘控制下記錄數(shù)據(jù)，與被測系統(tǒng)異步工作，這是定時儀的主要特點。定時儀主要用于測試和檢測硬件。
    在微機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試和故障診斷中，往往同時需要這兩類分析儀，因此，近年來出現(xiàn)了把狀態(tài)儀和定時儀合在一起的邏輯分析儀。這種分析儀同時具有狀態(tài)和定時兩種分析能力，兩者之間可以進(jìn)行有效的交互觸發(fā)，通過軟件和硬件之間的相互作用來判斷故障的因果關(guān)系。交互觸發(fā)的因果關(guān)系是把故障現(xiàn)象作為結(jié)果，用以作為觸發(fā)條件去觸發(fā)和引導(dǎo)可能導(dǎo)致該故障現(xiàn)象的信號通道，借以查明故障原因。邏輯分析儀按性能和價格可分為三類：①廉價型邏輯分析儀；②通用型邏輯分析儀；③高性能邏輯分析儀。
    廉價型邏輯分析儀的主要特點是功能比較簡單，價格低廉。這種邏輯分析儀中的定時分析儀有簡單的觸發(fā)功能，常作為多通道示波器使用。狀態(tài)分析的序列觸發(fā)級數(shù)少于4級，通道數(shù)不超過32個，內(nèi)部采樣時鐘頻率常低于50MHz。這種邏輯分析儀，常用于8位微機(jī)的分析和故障診斷，便攜式邏輯分析儀即屬于這種類型。其代表產(chǎn)品有EE4511、K50、TEK318、
TEK338、DOLCH4050、MLA100、HH4511、SL4、NM4512、DLG7050等。
    通用邏輯分析儀的特點是功能強，適用面廣。一般此類產(chǎn)品的通道數(shù)不少于40個，內(nèi)部采樣時鐘頻率高于50MHz，內(nèi)存容量1KB左右。從功能上看，定時分析有毛刺檢測與毛刺觸發(fā)功能；狀態(tài)分析4級以上的序列觸發(fā)，而且一般都有多種反匯編、雙CPU跟蹤、交互分析、多總線分析以及系統(tǒng)性能分析等功能。除此之外，還有大量附件支持。這類邏輯分析儀主要用于16位微機(jī)分析儀和故障檢測，代表產(chǎn)品有HP1650A、LA64、K115、SEI620、
PM3570、TEK1241、HP1631等。
    高性能邏輯分析儀的通道數(shù)不少于64個，內(nèi)部采樣時鐘頻率不低于200MHz，內(nèi)存容量4KB以上，有數(shù)據(jù)輸出能力，數(shù)據(jù)發(fā)生器輸出通道數(shù)不大于40個。為了滿足不同測試的需要，高性能邏輯分析儀通常都采用模塊化結(jié)構(gòu)，以便組成多種類型的邏輯分析儀。高性能邏輯分析儀的典型產(chǎn)品有HP16500A、DAS9200等。
    盡管邏輯分析儀的種類很多，但基本結(jié)構(gòu)相類似。它們都是由數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)顯示兩大部分組成。前者用于捕獲主存儲器所要分析的數(shù)據(jù)，后者用于以多種形式顯示這些數(shù)據(jù)。圖1-19為邏輯分析儀的簡化框圖。

圖1-20是邏輯分析儀的最基本結(jié)構(gòu)組成原理圖。由邏輯測試儀探頭連接到比較器前端的輸入線的個數(shù)隨不同型號的邏輯分析儀而不同。輸入線數(shù)通常也稱為通道數(shù)。比較器的作用是將輸入信號和可以從外部調(diào)節(jié)的閾電平進(jìn)行比較，凡大于閾值時，就在相應(yīng)線上輸出高電平，反之則輸出低電平。這些信號加到采樣電路后，在控制電路送來的采樣信號的采樣下，就得到和圖中顯示信息相似的輸出圖形。在寫入控制脈沖的作用下，把同一時刻送到存儲器的數(shù)據(jù)信息寫入到存儲器的某一存儲單元中去。而在下一個寫入脈沖到來時，再把各線上的下一個采樣數(shù)值寫入到內(nèi)存的相繼單元中。觸發(fā)電路的作用是根據(jù)用戶設(shè)定的觸發(fā)方式及有關(guān)條件，對輸入的信息不斷進(jìn)行檢查。當(dāng)滿足條件就產(chǎn)生觸發(fā)，使控制電路能在延遲了預(yù)定的寫入脈沖個數(shù)后，停止寫入過程。由于隨機(jī)存儲的記憶作用，能觀察到觸發(fā)點之前的狀態(tài)信息。在寫入過程結(jié)束后，控制電路就可以根據(jù)用戶的顯示方式，根據(jù)操作命令有選擇地顯示內(nèi)存中單元的有關(guān)信息，將內(nèi)存中觸發(fā)點后寫入的全部數(shù)據(jù)采用不同的計數(shù)制穩(wěn)定地顯示在CRT顯示屏幕上，供用戶閱讀。

    2．邏輯分析儀觸發(fā)方式和顯示方式
    (1)觸發(fā)方式為了能在較小的存儲容量范圍內(nèi)，捕捉住觀察點前后的波形，邏輯分析儀設(shè)有多種觸發(fā)方式。常見的觸發(fā)方式有：①基本觸發(fā)方式；②組合觸發(fā)方式；③延遲觸發(fā)方式；④限定觸發(fā)方式；⑤交互觸發(fā)方式；⑥毛刺觸發(fā)方式；⑦出錯觸發(fā)方式；⑧單值觸發(fā)方式。
    (2)顯示方式為了便于進(jìn)行分析，邏輯分析儀有多種顯示方式。其中狀態(tài)表顯示和定時圖顯示分析是邏輯狀態(tài)分析儀、邏輯定時分析儀的基本顯示方式。此外，還有圖形顯示、映射圖顯示、直方圖顯示、電平顯示、雙門限顯示等多種顯示方式。
    3．邏輯分析儀的使用
   邏輯分析儀一般有異步測試和同步測試兩種使用方式。
    (1)異步測試異步測試采樣選通信號是由邏輯分析儀內(nèi)設(shè)置的時鐘發(fā)生器產(chǎn)生的，它和待測的通信信號在時間上沒有關(guān)系，為了得到正確的待測波形，采樣頻率要比待測波形頻率高幾倍，而且可調(diào)。為了發(fā)現(xiàn)窄脈沖的影響，還設(shè)有采樣和鎖定兩種模式。鎖定模式能及時發(fā)現(xiàn)窄脈沖的存在。
    (2)同步測試采樣選通信號是由外部輸入的時鐘信號形成的。因此，只要外部時鐘選得好，就可用很少的內(nèi)存容量記錄下所需的測試信息。例如對采樣Intel 8086、80286CPU構(gòu)成的微機(jī)系統(tǒng)，如用CLK、Φ和SYNC等信號作為外部時鐘信號，就可以觀察不同步長下的有關(guān)微機(jī)系統(tǒng)運行的信號。為了可靠地采集到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，采樣延遲信號相對于采樣信號應(yīng)該有足夠的數(shù)據(jù)設(shè)置時間和數(shù)據(jù)保持時間。
    現(xiàn)在邏輯分析儀不僅可以測試運算控制器等部件的邏輯電路的好壞，而且可以測試以微處理器為基礎(chǔ)的微型計算機(jī)系統(tǒng)。美國HP公司的邏輯分析儀是一種專門用于系統(tǒng)調(diào)試、觀測和故障查找的邏輯狀態(tài)分析儀。它能在自己的CRT上顯示測試的結(jié)果，幫助更快地找到故障。該測試儀用總線捕件板與通用的微機(jī)接口探頭連接，就可以對各種計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和觀測。
    圖1-21是MA-1008邏輯分析儀的操作面板。其開關(guān)用法如下：①設(shè)置工作方式；②數(shù)制；③內(nèi)存模式設(shè)定；④啟動測試；⑤啟動后，在不設(shè)斷點的情況下強行停機(jī)；⑥設(shè)定寄存器比較；⑦設(shè)定內(nèi)存掃描對象；⑧單指令操作；⑨游標(biāo)加或減一個地址；⑩數(shù)寧鍵；⒒無效鍵；⒓刪除前輸入鍵；⒔⑩追回到輸入的前一位；⒁⑩幀上下移動；⒖⑩游標(biāo)上下移動。
圖1-21 MA-1008邏輯分析儀面板

該邏輯分析儀可用于Intel 8080、8085A、8086、80286、80386、80486，奔騰，M6800、M68020、M68030及280、z8000、280000等微處理器為基礎(chǔ)的微機(jī)和微機(jī)系統(tǒng)的硬件測試維護(hù)和故障榆測。

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