电子测量与仪器第九章数据域测量逻辑分析仪
电子测量与仪器
– 在高新技术和国防现代化建设中则更是离不 开测量
例如，每种新设计的飞机，需要测试飞机高速飞行 中受气流冲击作用下的性能，通过风洞试验测 定机身、机翼的受力和振动分布情况，以验证 和改进设计。
没有测量就没有科学——门捷列夫
诺贝尔物理奖，化学奖中1/4属于测试方法和测试仪器 的创新。 “两弹一星”的成功，没有测试仪器是不可能的。
测量的基本要素
1.测量的基本要素
信 息 测试仪器系统 感知和识别 显 示 测量人员
被测对象
被测对象、测量仪器、测量技术、测量人 员和测量环境
测量的基本要素（续）
原理 方法 对象 属性 选择 仪器 被测信息 激励信号 影 响 影响 测量 环境 影响 仪器 系统 决定 方法 参数命令 数据状态 测量 人员 测量策 略、算法
1. 电子测量方法的分类 按测量方法分类：直接测量、间接测量、
组合测量
直读测量法与比较测量法 按测量性质分类：时域测量、频域测量、
数据域测量、随机量测量
电子测量方法分类
直接测量
间接测量 测 量 方 法 如电压测量
如电阻测量
组合测量
如放大倍数测量
如温度计测温
直读测量
比较测量
如电桥测电阻
电子测量发展
计量工作是国民经济中一项极为重要的技术基础工作， 它在工农业生产、科学技术、国防建设以及人民生活等 各个方面起着技术保证和技术监督的作用。
单位和单位制
根据定义而令系数为1的量称为单位。 单位是表征测量结果的重要组成部分， 又是对两个同类量值进行比较的基础。 英呎——feet
• 1960年第十一届国际计量大会上正式通 过国际单位制SI。 • 1984年2月国务院颁布了《中华人民共和 国法定计量单位》，决定我国法定计量 单位以国际单位制为基础。
逻辑分析仪讲义2009
逻辑分析仪实验讲义大连理工大学信息技术实验中心前言随着电子技术科学的飞速发展，近年来电子电路从模拟、单元电路过渡到数字、集成电路，而且电子技术本身所采用的器件、理论基础、设计方法以及应用技术都在数字化，并已广泛地应用到各个领域。
因此，数字信号的检测、数字域测试已成为电子测量的重要分支之一。
逻辑分析仪是数字域测试的主要仪器，这就要求未来电子技术设计人员不但要有较强的设计能力，而且还要掌握数字信号检测的主要仪器——逻辑分析仪的使用，国外的新趋势是“每个设计人员都拥有一台逻辑分析仪”。
所以，学习并掌握逻辑分析仪的知识，对成为一个合格的电子工程师是必须的。
为了适应未来世界的数字化，跟踪电子技术的发展方向，加强学以致用的思想，我们开发了一套逻辑分析仪实验，将理论与实践相结合，基础与专业相结合，软件与硬件相结合，模拟与数字相结合，并且突出了实验的灵活性与实用性，实验分基础型和提高型两种，根据学生自身能力，自行选择，启发学生思考、探索，在强调普及知识的同时，重点是提高学生的应用能力、实践能力和创新设计能力。
本讲义各部分内容为：逻辑分析仪简介、触发介绍、逻辑分析仪操作说明、逻辑分析仪实验设计。
鉴于水平有限，加之时间仓促，因此本讲义中缺点错误在所难免，敬请各位读者批评指正。
编者于大连理工大学2008年3月目录第一章逻辑分析仪简介----------------------------------------------------------------4 第二章Agilent1693A逻辑分析仪操作说明---------------------------------------6 第三章触发介绍---------------------------------------17第四章逻辑分析仪实验---------------------------------------------------------------20第一章逻辑分析仪简介逻辑分析仪是数字域仪器的代表，是分析软、硬件故障的仪器。
逻辑分析仪简介
逻辑分析仪一、概述1、什么叫逻辑分析仪逻辑分析仪（Logic Analyzer）是一种具有多路输入、能存储数字数据的测试仪器。
由于它能对被测试系统的数字信号进行顺序的取样存储，且测试结果又能按照使用者的要求提供多样显示格式，因此，逻辑分析仪在数字域的实际作用，相当于一个高速电子照相机，能将一个复杂的数字电路多通道的动态信号及时拍摄记录下来。
一般的通用示波器在检查、测试复杂而密集的数字电路，以及实时分析数字系统的运行情况和诊断、寻找系统的故障源等方面，由于输入通道数不足、触发功能单一化等缺点，使得示波器在解决数字电路复杂测试问题上无能为力。
逻辑分析仪，特别是现在采用了微处理器技术的智能化逻辑分析仪，不仅能完成示波器难以完成的各项测试任务，而且容易操作。
他可以通过软件目录来引导执行测量过程中的每一步骤，能提供即时出错信号；显示直观清晰，显示方式灵活多样；能将被测数据进行逻辑判断和存储；特别是它具有各种触发功能，如可用组合（字）、延迟（时钟计数）、序列（字或事件）以及毛刺（glitch）等来触发，有助于迅速解决最困难的问题。
2、逻辑分析仪的分类逻辑分析仪主要分为两大类：逻辑定时分析仪（Logic Timing Analyzer）和逻辑状态分析仪（Logic State Analyzer）。
这两类分析仪的基本结构是相似的，主要区别表现在显示和定时时钟上。
分类的目的是便于用户更好地认识和使用。
逻辑定时分析仪是利用逻辑电平和时间关系图来显示检测信号的。
它可以用内部的时钟控制记录数据，不必与被测系统时钟同步。
这类分析仪主要用于对硬件的检测。
该仪器一般具有锁定功能，最适合检测各种不正常的“毛刺”脉冲，便于进行数字电路与系统的调试与维修。
逻辑状态分析仪直接用“1”和“0”组成数据显示被测值，所显示的每一位与各有关通道的输入数据相对应。
它实质上采用状态表（真值表）的形式显示数据，非常直观，可以迅速从大量数据中发现错误。
电子测量与仪器
1.4 测量误差的基本概念
一、 测量误差的定义
1、真值（A0）: 在一定的时间和空间环境条件下，被测量本身所具有的真实 数值。（实际中不可知）
2、实际值（A）：根据测量误差的要求，用高一级或数级的标准仪器或计量 器具测量所得之值。（实际应用中可代替真值）
例：微安电流表相比毫安电流表就是高一级测量仪器。
特点：
1.测量频率范围宽； 2.仪器量程宽； 3.测量准确度高； 4.测量速度快； 5.易于实现遥测； 6.易于实现测量自动化和测量仪器微机化。
1.3电子测量方法的分类
一、按测量方式分类
1、直接测量：直接测量是指用已标定的仪器，直接地测量出某 一待测未知量的量值的方法，例如用电压表直接测量电压。 2、间接测量：测量某未知量y，必须先对与未知待测量y有确切 函数关系的其他变量x（或n个变量）进行直接测量，然后再通 过函数计算出待测量y，称为间接测量。如：电功率P的测量 。
2．2 正弦信号源
一、 正弦信号源的性能指标
1．频率特性（用以下几项指标来表征） （1）频率范围；（2）频率准确度；（3）频率稳定度 2．输出特性 （1）输出电平范围；（3）输出电平准确度； （3） 输出阻抗。 3．调制特性 主要包括调制频率，调幅系数等。
3、理论误差和方法误差：由于测量原理、近似公式、测量方 法不合理而造成的误差。
4、人身误差：由于测量人员感官的分辨能力、反应速度、视 觉疲劳、固有习惯、缺乏责任心等原因，而在测量中使用操 作不当、现象判断出错或数据读取疏失等而引起的误差。
1.4.4测量误差的分类
1、系统误差：系统误差的定义：在同一测量条件下，多次测量重复同一
1） 13.44 20.382 4.6 原式 13.44 20.38 4.6 38.42 38.4
电子测量教案chapter
电子测量教案Chapter 1-5一、第一章：电子测量概述教学目标：1. 了解电子测量的定义、作用和分类。
2. 掌握电子测量的基础知识和技术。
3. 熟悉常见的电子测量仪器和设备。
教学内容：1. 电子测量的定义和作用。
2. 电子测量的分类。
3. 电子测量的基础知识。
4. 电子测量技术。
5. 常见电子测量仪器和设备。
教学方法：1. 讲授法：讲解电子测量的定义、作用和分类。
2. 演示法：展示常见电子测量仪器和设备。
3. 实践法：操作电子测量仪器和设备。
教学资源：1. 电子测量仪器和设备。
2. 电子测量实验教材。
教学评估：1. 测验：考查学生对电子测量的定义、作用和分类的掌握。
2. 实验报告：评价学生在实践操作中的表现。
二、第二章：电压测量教学目标：1. 掌握电压测量的原理和方法。
2. 熟悉电压测量仪器的使用。
3. 能够进行电压测量实验。
教学内容：1. 电压测量的原理。
2. 电压测量的方法。
3. 电压测量仪器的使用。
4. 电压测量实验。
教学方法：1. 讲授法：讲解电压测量的原理和方法。
2. 演示法：展示电压测量仪器的使用。
3. 实践法：进行电压测量实验。
教学资源：1. 电压测量仪器。
2. 电压测量实验教材。
教学评估：1. 测验：考查学生对电压测量的原理和方法的掌握。
2. 实验报告：评价学生在电压测量实验中的表现。
三、第三章：电流测量教学目标：1. 掌握电流测量的原理和方法。
2. 熟悉电流测量仪器的使用。
3. 能够进行电流测量实验。
教学内容：1. 电流测量的原理。
2. 电流测量的方法。
3. 电流测量仪器的使用。
4. 电流测量实验。
教学方法：1. 讲授法：讲解电流测量的原理和方法。
2. 演示法：展示电流测量仪器的使用。
3. 实践法：进行电流测量实验。
教学资源：1. 电流测量仪器。
2. 电流测量实验教材。
教学评估：1. 测验：考查学生对电流测量的原理和方法的掌握。
2. 实验报告：评价学生在电流测量实验中的表现。
电子测量与仪器-第9章数据域测试
电子测量与仪器-第9章数据域测试第九章数据域测量本章要点:· 数据域的基本概念· 数据域测试系统与仪器· 逻辑分析仪的组成、原理和应用· 可测性设计技术9.1 数据域测试概述9.1.1 数据域的基本概念1.数据信息----数据流在数据域测试中首先要明确所测试的信号是：信息——只有两种逻辑状态的二进制符号（“1”/“0”或高/低电平）。
数据字——多位二进制信息组合构成的一个“数据”。
数据流——大量数据字有序的集合。
数据流的表示方式： 2.数字系统的特点 (1)数字信号通常是按时序传递的；(2)信号几乎都是多位传输的；(3)信息的传递方式是多种多样的；(4)数字信号的速度变化范围很宽；(5)信号往往是单次的或非周期性的；(6)数字系统故障判别与模拟系统不同。
9.1.2 数据域测试的任务与故障模型1.数据域测试的任务及相关术语 3.被测对象与测试方法数据域测试按被测对象可分为： (1) 组合电路测试，通常有敏化通路法、D算法、布尔差分法等。
(2) 时序电路测试，通常采用迭接阵列、测试序列（同步、引导和区分序列）等方法。
(3) 数字系统测试，如大规模集成电路，常用随机测试（用伪随机序列信号作激励）技术、穷举测试技术等。
9.1.3 数据域测试系统与仪器 1. 数据域测试系统组成一个被测的数字系统可以用它的输入和输出特性及时序关系来描述，它的输入特性可用数字信号源产生的多通道时序信号来激励，而它的输出特性可用逻辑分析仪来测试，获得对应通道的时序响应，从而得到被测数字系统的特性。
2.数据域测试仪器 1)逻辑笔逻辑笔算不上仪器，但却是数字域检测中方便实用的工具。
它像一支电工用的试电笔，能方便地探测数字电路中各点的逻辑状态，例如，笔上红色指示灯亮为高电平，绿灯亮为低电平，红灯绿灯轮流闪烁表示该点是时钟信号。
2)数字信号源数字信号源又称为数字信号发生器，是数据域测试中的一种重要仪器，它可产生图形宽度可编程的并行和串行数据图形，也可产生输出电平和数据速率可编程的任意波形，以及一个可由选通信号和时种信号来控制的预先规定的数据流。
电子测量与仪器及课后答案 宋悦孝 主编
高等职业教育电子信息贯通制教材（电子技术专业）电子测量与仪器电子教学资料宋悦孝主编￥Publishing House of Electronics Industry北京BEIJING前言(为了配合《电子测量与仪器》课程的教学，体现教材的编写特色，更好地为读者服务，编写本教学资料。
教学资料内容包括三个部分：第一部分是教学指南，包括课程性质与任务、课程内容和要求、教学建议、教学时间分配。
第二部分是习题答案，给出了多数习题的详细解答过程。
第三部分是电子教案，采用PowerPoint课件形式。
教师可以根据不同的教学要求按需选取和重新组合。
限于编著者水平，教学资料中有错误或不妥之处，敬请读者给予批评指正。
)编者2003年12月~《电子测量与仪器》教学指南一、课程的性质与任务《电子测量与仪器》是电子与信息技术类专业及相近专业的一门必修技术课。
主要介绍电子测量基本概念、测量基本原理及常用电子测量仪器的基本组成与操作应用。
本课程的主要任务是使学生具备电子测量技术与测量仪器方面的基础知识和基本技能，为学生学习专业技术和职业技能奠定基础，使他们成为具有全面素质和实践能力的应用型技术人才。
主要教学目标是学习电子测量技术原理、测量仪器以及测试系统方面的专业知识和职业技能；学习分析问题、解决问题的基本方法；学习基本的科学思维方式和工作方法；培养职业道德、促进全面素质的提高。
为学生今后从事电子与信息技术类等方面的工作打下良好的基础。
（1）基本概念方面：基本概念主要包括测量数据处理、电子测量仪器使用与组成，以及测量原理等方面的概念。
掌握电子测量与仪器的基本概念是学习本门课程的基础，对于绝大多数基本概念，尤其对那些在工作实践中比较常用的概念应能够牢固掌握、灵活应用，并注意个别概念间的区别。
（2）测量技术方面：测量技术主要包括电压测量技术、波形显示与测量技术、频域测量技术、元器件测量技术、频率/时间测量技术、数据域测量技术等。
测量技术是进行测量工作的理论指导，也是测量仪器构成与应用的理论依据。
逻辑分析仪讲义
逻辑分析仪讲义目录一、导论 (2)二、逻辑分析仪的基本原理与功能 (2)1. 逻辑分析仪的基本原理 (4)2. 逻辑分析仪的主要功能及应用场景 (4)3. 逻辑信号的基本概念和特性 (6)4. 数字信号处理概述 (7)三、逻辑分析仪的基本操作与使用方法 (9)1. 逻辑分析仪的硬件连接与配置 (10)2. 软件安装与操作界面介绍 (11)3. 信号捕获与存储操作指南 (12)4. 数据解析与可视化展示方法 (13)5. 故障诊断与调试技巧 (15)四、信号分析基础及常用技巧 (16)1. 信号识别与分类方法 (18)2. 信号特性分析技巧 (19)3. 信号处理与滤波技术介绍 (21)4. 常见信号的捕捉和分析实例讲解 (22)5. 高级信号分析技术应用探讨 (24)五、数字电路与数字信号处理概述 (25)1. 数字电路基本概念及原理讲解 (27)2. 数字信号处理基础知识介绍 (29)3. 数字电路与模拟电路的转换关系探讨 (30)4. 数字信号处理在逻辑分析仪中的应用案例分析 (31)六、应用案例与实践操作指南 (33)1. 微控制器编程调试案例分析 (34)2. 通信协议分析与解码实践指南 (36)3. 数据总线协议解析方法分享及案例展示 (38)一、导论逻辑分析仪是一种用于研究和验证数字电路中逻辑功能的仪器。
它可以测量电路中的电压、电流和其他电学参数，从而帮助我们了解电路的工作状态和性能。
逻辑分析仪在电子工程、通信工程、计算机科学等领域具有广泛的应用，是现代电子技术的重要组成部分。
逻辑分析仪的基本原理是通过将输入信号转换为可测量的电信号，然后通过示波器或其他测量设备来观察这些信号的变化，从而推断出电路的功能和性能。
逻辑分析仪通常包括一个多用测试端口，可以同时连接多个测试点，以便对复杂的数字电路进行测试。
逻辑分析仪还可以提供多种功能，如自动测试、故障诊断、数据记录等，以提高测试效率和准确性。
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工作原理：
用一个已知的进制序列去除被检验的二进制序列M， 所得到的余数即为特征。
特征分析过程对应为二元域上的多项式除法。被除 数为被测的输入响应序列，除数为反馈移位寄存器的 特征多项式。相除后，商对应线性反馈移位寄存器的 输出位流，余数为测试响应的特征。
特征分析技术具有很高的检错率 当测试序列足够长时，特征分析的故障侦出率不低于
9.2 逻辑分析仪
主要内容:
一、逻辑分析仪的特点与分类 二、逻辑分析仪的基本组成原理 三、逻辑分析仪的触发方式 四、逻辑分析仪的显示方式 五、逻辑分析仪的技术指标与发展趋势 六、逻辑分析仪的应用
一、 逻辑分析仪的特点与分类
◆ 特点
输入通道多 数据捕获能力强,具有多种灵活的触发方式 具有较大的存储深度,可以观察单次或非周期信号 显示方式丰富 能够检测毛刺
三、故障模型
固定型故障(Stuck Fault)：某一根信号线不可控，固定在某一 逻辑值上。
固定1故障(stuck-at-1)，s-at-1 固定0故障(stuck-at-0)，s-at-0 桥接故障(Bridge Faults)：两根或多根信号线间的短接 输入端间桥接故障 反馈式桥接故障，即输入与输出短接故障。 桥接故障会改变电路拓朴结构，使得诊断更加困难。 延迟故障(Delay Faults)：电路延迟超过允许值而引起的故障。 时延测试验证电路中任何通路的传输延迟不超过系统时钟周 期。
第九章 数据域测量—逻辑分析仪
9.1 数字系统测试的基本原理 9.2 逻辑分析仪 9.3 可测性设计 9.4 数据域测试的应用
仪器科学与工程系
9.1 数字系统测试的基本原理
一、数据域测试/数字系统测试的特点 在现代数字电路和系统中，对其数据信息的测
试技术就称为数据域测试。它具有以下特点： 响应和激励间不是线性关系 从外部有限测试点和结果推断内部过程或状态 微机化数字系统的软件导致异常输出 系统内部事件一般不会立即在输出端表现 故障不易捕获和辨认
1 1 2m
，m为用作特征分析的LFSR的长度。当 m=16
时，故障侦出率高达99.998%
由LFSR构成的多输入特征分析器(MISR)被测电路主输出DQ h1DQ
... DQ
h2
hn-1
hn
基于特征分析的数字系统故障诊断原理
测试激励 输入 被测电路 响应
特征
比
较 特征-故障字典
被测电路的无故障特征或某种故障下的特征可通过电路的逻 辑模拟或故障模拟获得。通过事前的模拟建立好特征-故障字 典，便可用于故障诊断。
五、数据域测试系统的组成
(1) 数字信号源 (2) 逻辑分析 (3) 特征分析
(1) 数字信号源 ◆ 作用和功能
为数字系统的功能测试和参数测试提供输入激 励信号 产生图形宽度可编程的并行和串行数据图形 产生输出电平和数据速率可编程的任意波形 产生可由选通信号和时钟信号控制的预先规定的 数据流
◆ 结构组成
给测试带来困难
二、相关术语
◆故障侦查/检测(Fault Detection)：判断被测电路中是否存在故 障 ◆故障定位：查明故障原因、性质和产生的位置 ◆以上合称故障诊断，简称诊断 ◆缺陷(Defect)：物质上的不完善性。 ◆失效(Failure)：缺陷导致电路产生错误的运作 ◆故障(Fault)：缺陷引起的电路异常，缺陷的逻辑表现
◆ 特征分析技术: 从被测电路的测试响应中提取出 “特征”（Signature），通过对无故障特征和实际特 征的比较进行故障的侦查和定位
◆特征分析的实现——线性反馈移位寄存器(LFSR)
单输入特征分析器
hi=1，表示接通反馈线；hi=0，表示断开反馈线 反馈系数hi在二元域上定义的多项式
h(x)= xn+h1xn－1+…+hn-1x+1 称为该线性反馈移位寄存器的特征多项式
◆ 格式化器将数据流与时钟同步
◆ 格式化器的输出直接驱动输出放大器，放大器的输 出电平可编程
(2) 逻辑分析 ◆ 逻辑分析用于测试和分析多个信号之间的逻辑关
系及时间关系
◆ 逻辑分析仪的特点 通道数多 存储容量大 可以多通道信号逻辑组合触发 数据处理显示功能强
(3) 特征分析
◆ 采用特征分析技术的必要性 对各节点逐一地测试与分析使测试成本巨增 受封装的限制，从多节点观察测试响应受到限制 内测试的需要
缺陷和故障非一一对应，有时一个缺陷可等效于多个故障
◆出错/错误(Error)：故障导致的输出不正常 ◆真速测试（AT-Speed Testing)：在功能性操作频率下的测试 ◆参数测试和逻辑测试：交直流参数和器件的逻辑功能测试 ◆测试主输入(Primary Input) ：可由测试器直接驱动的输入 ◆测试主输出(Primary Output) ：可由测试器直接检测的输出 ◆测试图形/样式（Test Pattern）：为获得故障而施加的数据 ◆测试矢量（Test Vectors）：也称测试图形 ◆测试生成：通过一定算法或工具，获得电路测试矢量的过程 ◆故障覆盖率：测试集所侦查的故障数与电路总故障数之比
◆ 分类 按工作特点分类: (1) 逻辑状态分析仪 (2) 逻辑定时分析仪 按结构特点分类: (1) 台式逻辑分析仪 (2) 便携式逻辑分析仪 (3) 外接式逻辑分析仪 (4) 卡式逻辑分析仪
◆ 采用VCO产生内部时钟,或PLL产生高精度的时钟.外部时钟 ◆ 时钟分离电路提供多个不同时钟,供不同电路模块
串并转换，同步，电平调节
◆ 数据的产生 ◆ 序列存储器在初始化期间写入了每个通道的数据， 数据存储器的地址由地址计数器提供。在测试过程中， 在每一个作用时钟沿上，计数器将地址加1
◆ 多路器可将多个并行输入位转换成串行数据流。对 于低速的数字信号源，多路器可以不要，从数据的每 个数输出可直接产生一个串行数据流
暂态故障(Temporary Faults)：故障是非固定的。 类型：瞬态故障和间歇性故障 瞬态故障 ：电源干扰和α粒子辐射等原因造成 间歇性故障：元件参数变化、接插件不可靠等造成
四、测试方法（略）
组合电路测试：敏化通路法，D算法，布尔差分法 时序电路测试：迭接阵列，测试时序 数字系统测试：随机测试，穷举测试