探頭在邏輯分析儀中的作用

市場(chǎng)上邏輯分析儀廠家眾多，大家在選擇邏輯分析儀時(shí)會(huì)關(guān)注存儲(chǔ)深度、采樣率、協(xié)議解碼等的對(duì)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(hào)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(cè)量信號(hào)的第一個(gè)環(huán)節(jié)。使用一個(gè)不合適的或者不良的探頭則會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。因此要確保探頭對(duì)被測(cè)回路的影響最小。

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

1.1 測(cè)量線的形式

各廠商標(biāo)配的測(cè)量線樣式不一，長(zhǎng)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(duì)比

1.2 測(cè)量帶寬

廠商會(huì)在使用說(shuō)明書(shū)中給出帶寬參數(shù)，如下圖所示。邏輯分析的帶寬暫時(shí)沒(méi)有一個(gè)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(cè)量信號(hào)，建議選擇帶寬值為實(shí)際測(cè)量信號(hào)頻率的2倍以上。

一段1英尺(約25.4cm)的單端測(cè)量線在不做匹配的情況下，測(cè)量10MHz以?xún)?nèi)的信號(hào)，引入的測(cè)量誤差可以忽略，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單匹配后， 可以測(cè)量30M Hz以?xún)?nèi)的信號(hào)。

考慮到用戶(hù)接線方便，國(guó)內(nèi)邏輯分析儀LA2000A系列的采用了單端測(cè)量線，同時(shí)又對(duì)測(cè)量線和測(cè)主機(jī)進(jìn)行了信號(hào)匹配，可測(cè)量高達(dá)80M Hz的TTL電平信號(hào)。

LAB7000系列的測(cè)量線采用屏蔽測(cè)量線，實(shí)際帶寬高達(dá)670 MHz，高出測(cè)量帶寬250M Hz的兩倍。可確保信號(hào)準(zhǔn)確無(wú)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(gè)。當(dāng)測(cè)量多根信號(hào)線時(shí)，由測(cè)量線引入的振鈴、串?dāng)_不可忽視。如圖 3所示，一個(gè)低頻的方波信號(hào)，受到另外一個(gè)高速，高頻的信號(hào)串?dāng)_。

圖 3 明顯的串?dāng)_波形

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在測(cè)試10M Hz以下的信號(hào)時(shí)，可以不必考慮單端測(cè)量線帶來(lái)的干擾。

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

當(dāng)被測(cè)信號(hào)速率大于100MHz時(shí)，用戶(hù)一定使用帶屏蔽層的測(cè)量線，且將屏蔽層接到信號(hào)地。倘若屏蔽層沒(méi)有接地，則和單端線一樣，仍會(huì)受到其它信號(hào)的干擾，以及干擾其它的信號(hào)。

1.4 探頭的耐用性

測(cè)量線由插頭和線組成。常見(jiàn)的測(cè)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(dòng)，接觸不良的現(xiàn)象。優(yōu)點(diǎn)就是價(jià)格便宜，可以輕易獲取。

圖 4 杜邦線插頭

LA2000A系列標(biāo)配的測(cè)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(cè)信號(hào)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(hào)18芯鍍銀銅線組成，具有良好的電氣性能。同時(shí)經(jīng)過(guò)拉力測(cè)試、搖擺測(cè)試、彎折測(cè)試確保線材不易損壞和折斷。