混合信號示波器（MSO）成為每個人的“工程”瑞士軍刀，為什么有人需要額外的邏輯分析儀？現在，采樣率在GHz范圍內并且有8條或更多條數字線路的MSO的價格遠低于3,000美元，有些甚至低于1,000美元。因此，電子行業中的許多人都宣布將邏輯分析儀作為一種獨立的設備淘汰。

如今，在大多數電子工程實驗室中都可以找到混合信號示波器也就不足為奇了。它們用途廣泛，價格合理，并且已成為測試，調試或驗證電子系統的任何工程師的基本工具。實際上，這可能是大多數電子工程師將不得不使用的唯一儀器，或者可能要在其90％的實驗室時間中使用。因此，明智的做法是將一部分初始工程或測試實驗室預算花在MSO上。但這是否意味著不再需要邏輯分析儀（LA）？

示波器與邏輯分析儀

數字示波器和邏輯分析儀基于采樣技術。信號（通常是電壓）的測量值由高速模數轉換器（ADC）轉換為數字值，并按儀器的采樣時鐘定義的固定時間間隔存儲到內存中。

可以將邏輯分析儀視為在所有通道上具有1位垂直分辨率的示波器。根據測得的電壓是高于還是低于稱為“閾值”的常規電壓電平，它將信號顯示為邏輯（二進制）值。這是示波器和邏輯分析儀之間的第一個基本區別。

示波器和邏輯分析儀之間的另一個基本區別是采樣值的顯示方式。在最常見的操作模式下，示波器本質上是一種設備，可以重復捕獲給定長度（由其總內存定義）的事件窗口，并刷新其在屏幕上的一部分顯示。許多示波器通過在顯示器上疊加多個捕獲的窗口并調制屏幕像素強度來模擬“持久性”。

邏輯分析儀主要用于單次捕獲（不疊加連續捕獲），并分析觸發事件前后有時超過100個數字信號的事件序列。

基于微控制器的系統的出現要求創建諸如邏輯分析儀之類的工具。首先，需要觀察數字總線，因此需要兩個或四個以上的通道。其次，需要以二進制值的形式查看邏輯電路的工作方式，即在電路的采樣事件時看到的信號。隨著時間的流逝，邏輯分析儀已發展成為“純”儀器，能夠執行一些模擬測量，例如用于檢查閾值水平，檢測毛刺以及驗證信號是否符合特定輸入輸出標準。

“實時”，真的嗎？

聽到實時顯示功能是示波器和邏輯分析儀之間的主要區別是很常見的。實際上，自動顯示刷新可能會使用戶誤以為用戶會在數據出現時看到數據。但是，示波器顯示的刷新速度并沒有眼睛真正看到的快。在大多數情況下，首先通過捕獲數據然后對其進行分析來使用邏輯分析儀（LA）。邏輯分析儀的重復觸發功能還可以基于重復發生的觸發事件來刷新顯示。的確，數據在數字示波器和LA中的顯示和呈現方式是不同的，但是從根本上說，這兩種工具都是通過對信號進行采樣并將采樣存儲到內存中來進行操作的。

MSO =示波器+邏輯分析儀？

好吧，主要是。混合信號示波器具有模擬通道（通常為2至4個）和數字通道（通常為8至16個）。在這兩種類型的通道上，數據均以MSO的最大采樣率（通常為1GHz）進行采樣。采樣時鐘通常由MSO內部產生。換句話說，用于采樣的參考時基與數據不相關。這就是所謂的“時序分析”。當然，對于數字通道，邏輯分析儀的垂直信號分辨率降低到1位。

MSO能夠執行傳統上保留給LA的某些功能：–對數字信號進行時序分析。–能夠觀看2個或4個以上頻道；在現代MSO上，有16個數字輸入可用。–數字信號完整性檢查。

在這方面，與分別使用示波器和邏輯分析儀相比，能夠在同一屏幕上可視化數字信號的模擬擴展及其數字版本無疑是一項改進。隨著電子系統向更加復雜的方向發展，調試通常涉及發現模擬和邏輯問題的混合體。MSO的觸發可以通過任何一種信號來定義。也可以使用重復（類似示波器）或單次（類似邏輯分析儀）的顯示類型。但是，將模擬和數字記錄與時間相關數據顯示在同一屏幕上是MSO的最大優勢之一。

急需的MSO

當您認為需要邏輯分析儀時，請考慮以下事項：

1.邏輯分析儀具有比MSO多的數字通道。

傳統臺式邏輯分析儀最多可以計數128個數字通道。在MSO上，通常最多有16個通道。大量洛杉磯用戶，專用集成電路（ASIC）和現場可編程門陣列（FPGA）設計工程師通常需要32到64個信號甚至更多信號來解碼總線事務或可視化FPGA內部。但是，盡管有80％到90％的時間，但即使您參與IC設計，16個數字通道也足夠了。您希望看到100個并行數字信號的罕見的1％到10％的情況可能不足以證明對可能花費超過20,000美元的高端100通道邏輯分析儀進行投資的合理性。

FPGA設計是大型通道數邏輯分析儀曾經用作調試基本設備的領域。在板上添加一個連接器并通過其輸入-輸出觀察芯片，甚至將調試連接器置于芯片到芯片的互連中對于解決設計問題非常有用。但是，由于其可編程的性質，FPGA允許通過簡單地將它們路由到連接到LA的輸入輸出來監視許多內部節點。

事情變了;FPGA世界正變得如此先進，以至于即使您可以并行看到100個，通過外部數字輸入輸出觀察芯片的行為也不再有意義。如今，FPGA的內部運行速度可能超過300 MHz，在板上放置100引腳高速并行連接器會帶來過多的板級約束（噪聲，層數，串擾等）。此外，芯片輸入輸出緩沖器有時無法以與芯片內部相同的速度運行。其他方法，例如使用嵌入式邏輯分析儀或基于軟件的調試，現在已經變得更加高效和具有成本效益。

必須謹慎考慮邏輯分析儀與MSO相比的“數字通道優勢”。對于大多數工程師而言，16到32條數字線路就足夠了。在絕對需要并行查看更多數字信號的情況下，具有68至100個甚至更多通道的邏輯分析儀會有所作為。但是，這必須與將所需的調試連接器添加到系統的約束條件進行仔細平衡。在數字復雜度向芯片內部轉移的情況下，越來越難以探測高頻信號而不產生信號或數據完整性問題。因此，在具有大量通道的邏輯分析儀中通常投資不到20,000美元可能是值得的。

2.邏輯分析儀的內存比MSO大。

盡管由于MSO設備的不斷發展可能會有例外，但是邏輯分析儀的一個潛在優勢在于，它可以證明將其添加到現有MSO設置中是合理的，因為它有助于查看觸發事件前后更長的時間范圍。在調試過程中，看到執行數字系統的時間較長很有價值。它有可能加速對錯誤發生原因的了解，從而加快錯誤糾正的速度。它可以很快收回成本！邏輯分析儀中較大的總可用存儲器大小，除了MSO之外，還增加了很多價值。大容量存儲意味著可以看到更多觀察到的信號歷史。

3.邏輯分析儀比MSO允許更復雜的觸發或數據過濾。

可用內存總量不是要考慮的唯一參數。儀器如何使用存儲器存儲數據也同樣重要。可以觀察到多少信號歷史記錄？這些信息在調試被測系統中有多大用處？考慮一下邏輯分析儀和MSO如何選擇數據。

大多數MSO能夠在簡單事件（例如電壓電平或數字值）上觸發，或在特定數字線上轉換。如果它們還提供簡單的串行總線解碼（例如I2C或SPI），則MSO還可用于利用串行觸發，即在數字線上發生預定義的串行值時停止捕獲。

另一方面，所有邏輯分析儀都可以在并行值上觸發。他們還能夠建立復雜的條件序列，以最終觸發數據捕獲。許多數字系統總線大多數時候都是安靜的。基本邏輯分析儀即使已滿載內存，也有可能浪費采樣資源，即使什么也沒有發生。為了充分利用邏輯分析儀的內存，可以并用多種策略。因此，某些邏輯分析儀僅存儲數據轉換，從而潛在地壓縮收集的數據。這是一種在內存上某種程度不受控制的方式，并且高度依賴于數據本身。另一種經濟的存儲策略是對記錄的數據使用邏輯方程式，以定義邏輯分析儀應在何時存儲數據或何時可以丟棄數據的條件。

數據鑒定或數據過濾是邏輯分析儀僅記錄符合用戶定義條件的數據的能力。在這種情況下，邏輯分析儀也稱為數字數據記錄儀。該策略基于已調試數字系統的先驗知識。可以簡單地檢測信號電平（例如，輸出使能）并在看到該電平時記錄總線的值。或者它可能要復雜得多，例如當某些數字線路的布爾方程為真時進行過濾，或者甚至在遇到觸發條件時記錄預定義的數據量。

可用的總內存固然重要，但是有效的數據存儲，數據鑒定和豐富的觸發選項會為不同的邏輯分析儀產品帶來巨大價值。查看相關數據比查看所有數據更重要。能夠進行數據鑒定或數據過濾的邏輯分析儀（有時也稱為數據記錄器）是MSO的出色輔助工具。

4.邏輯分析儀以硬件的方式看待信號。

與大多數MSO不同，邏輯分析儀能夠使用被測系統的參考采樣時鐘信號。這意味著與您的硬件同步查看采樣信號。與“時序分析”相對，這種模式稱為“狀態分析”，后者是由設備本身生成采樣時鐘的。在狀態分析模式下運行設備可能是一個挑戰，因為來自被測系統的干凈基準時鐘信號可能并不總是可用。不過，狀態分析將提供對系統嵌入式軟件的深入了解，從而可以將重點放在硬件所看到的信息上，并加快調試速度。

結論

混合信號示波器非常適合各種電子系統上的大多數基本和高級測試與調試任務。因此，必須仔細考慮對額外的外部邏輯分析儀的投資。僅因為邏輯分析儀具有100個通道，所以選擇邏輯分析儀可能不值得，因為存在替代的且更具成本效益的調試策略。

但是具有數百萬個樣本存儲器，狀態分析功能和數據鑒定功能的邏輯分析儀將為任何常見的MSO增值。選擇具有這些功能的邏輯分析儀可以像查看電路一樣查看系統，并在較長的時間范圍內保存數據。這種邏輯分析儀是傳統MSO的理想伴侶，因為它提供了互補的分析，可以加快調試任務的速度，并使任何工程師在調試復雜的數字問題時更加高效，不僅可以為MSO增值，還可以為您的增值服務就業！

編輯：hfy