探頭在邏輯分析儀中的作用

市場上邏輯分析儀廠家眾多，大家在選擇邏輯分析儀時會關(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(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)顯示。如圖 1所示：

圖 1 便攜式邏輯分析儀的硬件結(jié)構(gòu)

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

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

1.1 測量線的形式

各廠商標(biāo)配的測量線樣式不一，長度大約都在20cm以上，有單端線，屏蔽線兩種。

圖 2 單端線和屏蔽線

單端線和屏蔽線對比

1.2 測量帶寬

廠商會在使用說明書中給出帶寬參數(shù)，如下圖所示。邏輯分析的帶寬暫時沒有一個明確的定義：根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，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。

不同廠商給出的帶寬

注意：為了能夠準(zhǔn)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)的單端測量線在不做匹配的情況下，測量10MHz以內(nèi)的信號，引入的測量誤差可以忽略，經(jīng)過簡單匹配后， 可以測量30M Hz以內(nèi)的信號。

考慮到用戶接線方便，國內(nèi)邏輯分析儀LA2000A系列的采用了單端測量線，同時又對測量線和測主機(jī)進(jìn)行了信號匹配，可測量高達(dá)80M Hz的TTL電平信號。

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

1.3 振鈴、線間串?dāng)_

邏輯分析儀的輸入通道數(shù)通常有多個。當(dāng)測量多根信號線時，由測量線引入的振鈴、串?dāng)_不可忽視。如圖 3所示，一個低頻的方波信號，受到另外一個高速，高頻的信號串?dāng)_。

圖 3 明顯的串?dāng)_波形

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在測試10M Hz以下的信號時，可以不必考慮單端測量線帶來的干擾。

被測信號速率在30M~100M Hz，使用單端測量線時，可能會采集到異常信號。這時，應(yīng)首先排除測量線帶來的影響，選用屏蔽線進(jìn)行測量。

當(dāng)被測信號速率大于100MHz時，用戶一定使用帶屏蔽層的測量線，且將屏蔽層接到信號地。倘若屏蔽層沒有接地，則和單端線一樣，仍會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

測量線由插頭和線組成。常見的測量線是由杜邦頭+ 26AWG 7芯鍍錫線組成，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(xiàn)松動，接觸不良的現(xiàn)象。優(yōu)點(diǎn)就是價格便宜，可以輕易獲取。

圖 4 杜邦線插頭

LA2000A系列標(biāo)配的測量線，插頭由三層結(jié)構(gòu)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。線材采用26AWG 號18芯鍍銀銅線組成，具有良好的電氣性能。同時經(jīng)過拉力測試、搖擺測試、彎折測試確保線材不易損壞和折斷。