數(shù)控機(jī)床維修常用診斷儀器（三）邏輯分析儀

時(shí)間：2021/11/18閱讀：1280

邏輯分析儀是專門用于觀測(cè)數(shù)字信號(hào)的測(cè)試儀器，它同時(shí)具有多線示波器和其他自動(dòng)測(cè)試儀的優(yōu)點(diǎn)，是一種功能很強(qiáng)的微型計(jì)算機(jī)調(diào)試維護(hù)和故障檢測(cè)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(duì)邏輯測(cè)試筆的選擇和應(yīng)用也有一定的心得。
    邏輯測(cè)試儀和一般的示波器及其他測(cè)試儀器相比，具有如下特點(diǎn)：
    ①有足夠多的輸入通道，能夠同時(shí)觀測(cè)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(shí)的能力，能夠捕捉所需觀察點(diǎn)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(cuò)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(zhǎng)的數(shù)據(jù)流中，對(duì)所觀察分析的那部分信息做出準(zhǔn)確定位，從而捕獲對(duì)分析有用的信息。對(duì)于軟件分析，可以利用其觸發(fā)功能跟蹤運(yùn)行中的程序；對(duì)于硬件分析，觸發(fā)功能可以解決檢測(cè)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(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行鑒別挑選的能力，用以解決對(duì)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(dòng)時(shí)域儀的能力。數(shù)據(jù)流狀態(tài)值發(fā)生的錯(cuò)誤，有時(shí)來源于時(shí)域的某些失常。引起失常的原因往往是毛刺、噪聲干擾或時(shí)序的差錯(cuò)。邏輯分析儀能夠?qū)?shù)據(jù)錯(cuò)誤進(jìn)行定位，找到窄脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻，同時(shí)輸出一個(gè)同步信號(hào)去觸發(fā)示波器，從而能在示波器上觀察到失常信號(hào)的真實(shí)波形。邏輯分析儀驅(qū)動(dòng)時(shí)域儀的能力，彌補(bǔ)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(cè)能力。由于數(shù)字電路的競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象、信號(hào)間串?dāng)_、外界干擾和通過電源耦合等原因，常常使信號(hào)中夾雜著不規(guī)則的毛刺，這是引起電路運(yùn)行出錯(cuò)的重要因素。邏輯分析儀能夠通過特殊的毛刺檢測(cè)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(shí)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(shí)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(cè)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(cuò)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)分析，檢查在系統(tǒng)時(shí)鐘作用下總線上的信息狀態(tài)，因此它的內(nèi)部沒有時(shí)鐘發(fā)生器。它用被測(cè)系統(tǒng)時(shí)鐘來控制記錄。與被測(cè)系統(tǒng)同步工作，這是它的主要特點(diǎn)。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(dòng)態(tài)調(diào)試問題，所以有時(shí)也叫軟
件分析儀。

    邏輯定時(shí)分析儀用時(shí)間圖來顯示被測(cè)信號(hào)，被測(cè)信號(hào)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(shí)顯示如圖l-18b所示。邏輯定時(shí)分析儀用來考查兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘之間的數(shù)字信號(hào)的傳輸情況和時(shí)間關(guān)系，因此其內(nèi)部裝有時(shí)鐘發(fā)生器。在內(nèi)部時(shí)鐘控制下記錄數(shù)據(jù)，與被測(cè)系統(tǒng)異步工作，這是定時(shí)儀的主要特點(diǎn)。定時(shí)儀主要用于測(cè)試和檢測(cè)硬件。
    在微機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試和故障診斷中，往往同時(shí)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(shí)儀合在一起的邏輯分析儀。這種分析儀同時(shí)具有狀態(tài)和定時(shí)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(hào)通道，借以查明故障原因。邏輯分析儀按性能和價(jià)格可分為三類：①廉價(jià)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(jià)型邏輯分析儀的主要特點(diǎn)是功能比較簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。這種邏輯分析儀中的定時(shí)分析儀有簡(jiǎn)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(jí)數(shù)少于4級(jí)，通道數(shù)不超過32個(gè)，內(nèi)部采樣時(shí)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(diǎn)是功能強(qiáng)，適用面廣。一般此類產(chǎn)品的通道數(shù)不少于40個(gè)，內(nèi)部采樣時(shí)鐘頻率高于50MHz，內(nèi)存容量1KB左右。從功能上看，定時(shí)分析有毛刺檢測(cè)與毛刺觸發(fā)功能；狀態(tài)分析4級(jí)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(cè)，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(gè)，內(nèi)部采樣時(shí)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(gè)。為了滿足不同測(cè)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(chǔ)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(jiǎn)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(cè)試儀探頭連接到比較器前端的輸入線的個(gè)數(shù)隨不同型號(hào)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(hào)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(shí)，就在相應(yīng)線上輸出高電平，反之則輸出低電平。這些信號(hào)加到采樣電路后，在控制電路送來的采樣信號(hào)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(shí)刻送到存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)信息寫入到存儲(chǔ)器的某一存儲(chǔ)單元中去。而在下一個(gè)寫入脈沖到來時(shí)，再把各線上的下一個(gè)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(duì)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(gè)數(shù)后，停止寫入過程。由于隨機(jī)存儲(chǔ)的記憶作用，能觀察到觸發(fā)點(diǎn)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(diǎn)后寫入的全部數(shù)據(jù)采用不同的計(jì)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(chǔ)容量范圍內(nèi)，捕捉住觀察點(diǎn)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(cuò)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(shí)圖顯示分析是邏輯狀態(tài)分析儀、邏輯定時(shí)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(cè)試和同步測(cè)試兩種使用方式。
    (1)異步測(cè)試異步測(cè)試采樣選通信號(hào)是由邏輯分析儀內(nèi)設(shè)置的時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的，它和待測(cè)的通信信號(hào)在時(shí)間上沒有關(guān)系，為了得到正確的待測(cè)波形，采樣頻率要比待測(cè)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(shí)發(fā)現(xiàn)窄脈沖的存在。
    (2)同步測(cè)試采樣選通信號(hào)是由外部輸入的時(shí)鐘信號(hào)形成的。因此，只要外部時(shí)鐘選得好，就可用很少的內(nèi)存容量記錄下所需的測(cè)試信息。例如對(duì)采樣Intel 8086、80286CPU構(gòu)成的微機(jī)系統(tǒng)，如用CLK、Φ和SYNC等信號(hào)作為外部時(shí)鐘信號(hào)，就可以觀察不同步長(zhǎng)下的有關(guān)微機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的信號(hào)。為了可靠地采集到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，采樣延遲信號(hào)相對(duì)于采樣信號(hào)應(yīng)該有足夠的數(shù)據(jù)設(shè)置時(shí)間和數(shù)據(jù)保持時(shí)間。
    現(xiàn)在邏輯分析儀不僅可以測(cè)試運(yùn)算控制器等部件的邏輯電路的好壞，而且可以測(cè)試以微處理器為基礎(chǔ)的微型計(jì)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(cè)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(cè)試的結(jié)果，幫助更快地找到故障。該測(cè)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(duì)各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和觀測(cè)。
    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(dòng)測(cè)試；⑤啟動(dòng)后，在不設(shè)斷點(diǎn)的情況下強(qiáng)行停機(jī)；⑥設(shè)定寄存器比較；⑦設(shè)定內(nèi)存掃描對(duì)象；⑧單指令操作；⑨游標(biāo)加或減一個(gè)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(dòng)；⒖⑩游標(biāo)上下移動(dòng)。
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(cè)試維護(hù)和故障榆測(cè)。

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