實現(xiàn)邏輯分析儀成功探測的6項提示

提示4接地問題

您在使用邏輯分析儀時需留意接地是否良好。探頭的接地信號是被觀察信號的參照。電氣信號必須有它的返回電流路徑。通常認為返回路徑是具有零電阻的理想導體。如果不是這種情況, 接地返回路徑阻抗上就有電壓降。這一電壓降將降低邏輯分析儀看到的電壓幅度。當把探頭接地時, 您的目標是提供盡可能低阻抗的返回路徑 (或地連接)。從而使邏輯分析儀能夠觀察到原信號幅度。

地線過長是引起問題的常見原因。長地線的等效串聯(lián)電阻造成跨該阻抗的壓降。為避免這一問題, 地線長度不應超過信號線過多。大致相等的長度能使信號路徑和接地路徑中的寄生電阻相匹配。

另一常遇的探測問題是接地回路的自感。在地線和信號線構成環(huán)路時, 接地路徑將產生正比于回路面積的自感。由于電感器感抗與頻率相關, 所以這一電感會使系統(tǒng)帶寬變窄。在高頻時, 因電感阻止電荷快速過地線從而減小帶寬。為緩解這一問題, 應讓地環(huán)路盡可能小。使用連接器探頭或無連接器探頭時, 地環(huán)路大小通常已被確定。但飛線探頭是通過普通導線把探頭接到系統(tǒng)。此時有可能構成大的地環(huán)路。為避免產生地環(huán)路, 要把地線和信號線擰在一起構成雙絞線。大多數(shù)飛線探頭帶有雙絞線附件，能幫助解決這一問題。

不足的接地線數(shù)量也能導致探測問題。某些探頭 (如飛線探頭)是由使用者確定接地線數(shù)量。為理解這一問題, 以有16 個信號線，而僅有一個接地線的飛線探頭為例。此時所有16個信號的返回電流都必須通過這一個接地連接。在一個或二個信號返回時, 接地線的自感是足夠低的, 能夠避免跨地線的電壓。但對于16 個信號, 電流已大到足能產生不可忽略的電壓。

解決這一問題需要增加接地線數(shù)。在理想情況下一個信號有一個接地。所需要的接地數(shù)與頻率成正比。我們建議一個接地不要用于兩個以上信號。如果您在用邏輯分析儀捕獲數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)有問題, 首先要檢查接地線數(shù)。

提示5在錯誤的連線位置探測

常犯的錯誤

雖然今天有各種可用的探測選擇, 但往往很難確定何種連接方案能確保成功。有時甚至難以知道到底可用哪種方案。下面的例子說明在選擇了不適合您應用的探測解決方案時經常出現(xiàn)的兩個問題。

回到前面討論的串聯(lián)端接系統(tǒng)。該系統(tǒng)用背板上的驅動器IC和BGA封裝的接收器實現(xiàn)。為方便起見, 使用者選擇在背板連接器引腳處探測信號。但我們在前面已經說到, 在驅動器處探測串聯(lián)端接系統(tǒng)會在邏輯分析儀的探頭觸針處產生階梯波形。圖4a示出該連接方案, 圖4b示出邏輯分析儀觀察到的波形。

這一波形顯然是無法接受的。解決方案是把探頭直接放在接收器上。對BGA封裝的最近物理探測點是電路板背面通過焊盤的引出口。圖5示出新的連接方案, 它把飛線直接焊到BGA的通孔。此時得到的信號質量如圖5b 所示。

提示6選擇了錯誤的互連

考慮邏輯分析儀觀察到的是在電路板兩個元件之間的信號。該信號在電路板外層, 不超過3.5pF 的負載不會導致系統(tǒng)故障。設計師決定用基于Mictor 連接器的探頭 (AgilentE5380A)觀察信號。由于連接器的出腳和結構要求, 信號不能直接接到連接器上。這就迫使設計師把連接器放在走線面, 而為每一信號另增通孔連接。從而需要在電路板另一層上經過與原信號相垂直的走線實現(xiàn)至連接器的連接。圖6是這一連接的走線圖。

現(xiàn)在考慮使用Agilent E5390A軟接觸無連接器探頭的替代解決方案。此時, 您可把信號直接穿過探頭壓著點焊盤 (圖7)引入邏輯分析儀。采用這種方法, 系統(tǒng)就不會有附加的走線電容。探頭的凈電容是0.7pF。通過使用這種類型的連接方案, 您就能在不影響系統(tǒng)正常工作的條件下對電路進行分析。

圖6. 該連接方案用基于Mictor 連接器的探頭觀察總線信號。注意連接Mictor 需要另外增加走線長度。這就把走線電容 (3pF) 加到了連接器上。這一連接的凈電容已大于3.5pF，從而造成系統(tǒng)故障。

圖7. 這里是用軟接觸無連接器探頭觀察總線信號。減小的探頭負載和直接穿過壓著點的走線實現(xiàn)了可接受的邏輯分析連接。

探頭負責邏輯分析儀與您被測系統(tǒng)間的物理連接。在某些情況下探頭會成為性能的瓶頸。如果邏輯分析儀接收信號有畸變, 那么邏輯分析儀的強大觸發(fā)和分析工具將無用武之地。只有選擇正確的探頭結構形式, 采取最小化探頭負載的措施,保證探頭觸針處的信號質量, 才能把信號畸變減到最小。特別要注意接地的好壞，它會使結果大不相同。