选择逻辑分析仪

如果您在市场上购买逻辑分析仪，您如何知道哪一款适合您？有很多选项可供选择，查看各种技术规格可能会令人生畏。本文将为您提供一些在考虑购买时需要考虑的潜在功能。

外形尺寸

要做出的第一个重要决定是您想要哪种逻辑分析仪？它们有三种不同的形式：便携式、模块化和基于 PC。每种外形规格都有自己的优点和缺点，值得考虑。

便携式

便携式逻辑分析仪通常是用于放在工作台上的大盒子。与示波器类似，它们通常有一个屏幕和许多旋钮和按钮来导航各种菜单。许多现代便携式分析仪只是包裹在运行操作系统（如Windows）的计算机周围的外壳。

虽然有些可以有相对较大的观看区域，但与传统台式计算机显示器可能获得的尺寸和空间相比，它们通常相形见绌。长时间盯着小屏幕可能会很痛苦。

“便携式”这个名字来源于逻辑分析仪组件是完全独立的。许多都有大手柄，可以在需要时移动单元。但是，有些相当大，重量可能超过 30 磅，这使得物理移动此类设备变得困难。

尽管体积庞大，但便携式逻辑分析仪可以包含专门的硬件，允许您测量更高频率的信号。由于它们不需要单独的计算机，因此您不受外部连接速度的限制，例如USB和以太网。

模块 化

模块化逻辑分析仪可以安装在机架上，也可以滑入背板的卡。您可以更换各种模块化单元，以创建一套独特的测试设备，以满足您的特定需求。

大多数情况下，模块化分析仪需要计算机软件来控制数据的收集和分析。拥有一台单独的计算机可以为您提供更大的屏幕和更简单的升级软件的途径。但是，您受到测试设备和计算机之间的连接速度（例如，USB 或以太网）的限制。

虽然单个模块可能很小（能够放在手掌中），但如果没有合适的背板，它们就无法工作。这些背板可以是鞋盒大小到小房间的任何地方。

基于电脑

基于PC的逻辑分析仪类似于模块化分析仪，因为它们需要主机来控制捕获参数和显示波形。但是，它们不需要背板即可操作。

由于依赖主机进行命令和控制，基于PC的分析仪受到其连接速度的限制。请注意可用的连接类型。例如，USB 3.0 提供比 USB 2.0 更高的数据速率。

由于需要一台单独的计算机来操作，该软件易于升级，您可以选择使用一个或多个更大的屏幕来帮助您进行调试。此外，当与笔记本电脑配合使用时，基于PC的小型分析仪可以非常便携，如果您正在调试汽车或会议上的电路，这可能是有利的。

技术规格

当您购买逻辑分析仪时，您会遇到大量的技术规格。在查看各种规格之前，考虑要调试哪种电路可能会有所帮助。例如，您是否正在使用低速协议，例如UART和I2C？您是否需要数十个通道来表征复杂的FPGA电路？或者您是否正在尝试调试以太网和HDMI等高速信号？

在本节中，我们将介绍您可能会找到的一些重要规范。请注意，便携式逻辑分析仪通常具有最佳规格，但代价是便携性和易用性。

通道数

最明显的规格是逻辑分析仪上可用的通道数。通道是具有采样和测量信号能力的输入线。具有 8、16、32 和更多通道的逻辑分析仪并不少见。

具有14个通道的逻辑分析仪输出示例

如果您计划检查信号线很少的协议，例如 I2C、SPI、以太网、USB、CAN 和 HDMI，则不需要超过 8 或 16 个通道。另一方面，如果您计划调试并行通信总线（如 PCI、ATA 和 SCSI），则至少需要 32 个通道。

正在执行状态模式分析的数字组件，如FPGA、微控制器和存储器，可能需要更多通道。一些逻辑分析仪可以包含100多个通道，以协助处理这些复杂的电路。

采样率

采样率决定了分析仪可以从每个信号进行测量的最短间隔。例如，100 MS/s（每秒兆采样）的采样率意味着您的分析仪每秒可以对信号进行 100，000，000 次采样。

奈奎斯特-香农采样定理指出，您必须采样频率是原始信号频率的两倍以上才能重建该信号。话虽如此，一个好的经验法则是，您需要对数字信号进行采样，速度至少比其频率快 4 倍，并且您希望对模拟信号进行采样至少比其频率快 10 倍。

例如，如果您计划调试速度可达25 MHz的SPI总线，则需要采样速率至少为100 MS/s的分析仪。

带宽

带宽描述了分析仪前端可以处理的最大频率。与采样速率不同，带宽由探头和缓冲器中使用的模拟元件决定。

该视频很好地描述了带宽和采样率之间的差异。尽管它显示了示波器，但相同的原理也适用于逻辑分析仪。

请注意，带宽由-3 dB信号衰减点给出。这意味着，如果您尝试以分析仪带宽的频率测量信号，则信号电压将显示为其实际电平的0.707倍。您可以测量更高频率的信号，但它们会显得更加衰减。对于逻辑分析仪，这可能意味着缺少逻辑高电平，因为衰减使它们低于阈值！

电压

电压需要考虑一些事项。首先，每个通道的最大安全输入电压范围是多少？一些分析仪只能处理0至5 V。其他具有允许更高电压的保护电路。例如，假设您有一个可以安全处理+/- 25 V输入的逻辑分析仪。因此，您可以使用逻辑分析仪调试RS-232，而无需任何额外的电路。

其次，您必须考虑您将要使用的逻辑级别类型。如果逻辑分析仪只能对5 V TTL电平进行采样，则可能将2 V作为逻辑高阈值。如果将此分析仪连接到1.8 V逻辑电路，则无法检测到任何逻辑高电平！因此，您需要注意分析仪上列出的电压阈值。

输入阻抗

大多数逻辑分析仪在每个通道上都有一个下拉电阻，将输入信号连接到地。这为分析仪提供了一定程度的安全，因此探头在与电路断开连接时不会漂浮。

该电阻通常在100 kΩ至100 MΩ范围内。确保您的电路能够通过下拉电阻驱动足够的电流！许多先进的芯片，如微处理器和FPGA，不能驱动超过几mA或μA的电流。下拉（例如100 kΩ）可能会导致电压下降，并在某些器件上提供不准确的读数。

探头也具有一定程度的电容，无论是通过无源电路还是通过连接器和电线的性质。在较高频率下，电容器提供的阻抗较小，这对于许多数字电路来说可能是一个问题。例如，在100 MHz时，10 pF电容的阻抗约为150 Ω。我们建议寻找电容尽可能小的探头。

要考虑的其他功能

虽然我们概述了购买逻辑分析仪时要考虑的重要规格，但您可能还需要考虑其他一些功能：

触发：您是否能够在逻辑分析仪的软件中设置复杂或嵌套触发？
协议分析仪：如果您正在使用通信总线，您的逻辑分析仪应该能够解码此类协议（例如 SPI、I2C、USB、以太网）。
模拟输入：一些逻辑分析仪可以测量和显示类似于示波器的模拟信号。这可能是帮助设置高级触发器的有用功能。
过压保护：一些逻辑分析仪的每个输入都有缓冲器。这有助于防止在探头意外接触更高电压时损坏分析仪。
差分信号：USB 等多种协议使用差分信号。能够测量和解码差分信号的分析仪可以帮助您对其进行调试。
输出能力：少数协议分析仪能够将其输入通道转换为输出。这样可以使您不必购买单独的频率发生器工具来测试数字电路。
易用性：如果您不打算定期使用逻辑分析仪，那么拥有一个易于使用的工具可以节省您的时间（因为您不需要每次使用它时都重新学习基础知识！
支持：出现问题时，您是否需要设备帮助？公司提供不同程度的支持，从面对面到电话聊天，甚至什么都没有。

结论

购买逻辑分析仪可能令人生畏，但希望本指南可以帮助您浏览一些技术术语。与大多数事情一样，随着您添加功能或增加规格，成本会增加。重要的是在做出决定之前考虑所有可能的用例并仔细阅读技术信息。