Was ist ein Logic Analyzer?

Was ist ein Logic Analyzer?

Bei einem Logic Analyzer handelt es sich um ein elektronisches Messgerät, das digitale Signale im zeitlichen Verlauf auszeichnen und bildlich darstellen kann. Häufig wird ein Logic Analyzer für das Testen oder der Fehlersuche in digitalen elektronischen Schaltungen eingesetzt.

Bevor wir zu den Grundlagen der Funktionsweise eines Logic Analyzers übergehen, muss der grundlegende Aufbau eines Logic Analyzer geklärt werden. 
Gewöhnlich besteht ein Logik Analyzer aus zwei Haupteinheiten, sprich zwei Analysatoren. Der eine Teil ist ein Timing Analysator, während der zweite ein Zustandsanalysator ist.

 

Der Timing Analyzer


Im Allgemeinen zeigt ein Timing Analysator Informationen in derselben Art und Weise und Form an wie ein Oszilloskop. In dieser allgemeinen Form stellt die horizontale Achse die Zeit und die vertikale Achse die Spannungsamplitude dar. Dabei befindet sich die jeweilige Anzeige im Zeitbereich, da die Wellenformen beider Instrumente zeitabhängig sind.

Der Digitalisierungsbereich eines Timing Analyzer ähnelt einem mit 1 Bit vertikaler Auflösung. Da nur ein einzelnes Bit für die vertikale Auflösung zur Verfügung steht, können zwei verschiedene Zustände angezeigt werden. High oder low (0 oder 1). Dabei sind die festgelegten Schwellenwerte (Spannung) individuelle benutzerdefinierte Werte. Die eingehenden Signale werden also eingeteilt nach über dem Schwellenwert liegend (1) oder unter dem Schwellenwert liegend (0). 
Aus diesen abgetasteten Punkten erzeugt der Timing Analyzer eine Liste mit Einsen und Nullen, die ein Ein-Bit-Bild der Eingangssignalfunktion darstellt. Diese erzeugte Liste wird im internen Speicher des Geräts gespeichert und zur Rekonstruktion eines Ein Bit Bildes der Eingabe verwendet.

 

Der Zustand Analyzer


Ein „Zustand“ für eine Logikschaltung ist eine Stichprobe eines Busses oder einer Leitung, wenn deren Daten gültig sind. Betrachten Sie ein Einfaches "D" -Flipflop. Daten am Eingang „D“ sind erst gültig, wenn eine positive Taktflanke auftritt. Ein Zustand für das Flip-Flop ist also, wenn die positive Taktflanke auftritt.

Stellen Sie sich vor, es gibt acht dieser Flip-Flops parallel und alle sind mit demselben Taktsignal verbunden. Wenn ein positiver Übergang auf der Taktleitung auftritt, erfassen alle acht Daten an ihren „D“ -Eingängen. Wiederum tritt jedes Mal ein Zustand auf, wenn es einen positiven Übergang auf der Taktleitung gibt. Diese acht Leitungen sind analog zu einem Mikroprozessorbus. Wenn ein Zustandsanalysator an diese acht Leitungen angeschlossen ist und angewiesen wird, Daten zu sammeln, wenn ein positiver Übergang auf der Taktleitung vorliegt, würde der Analysator genau das tun. Aktivitäten an den Eingängen werden vom Zustandsanalysator nur erfasst, wenn der Clock hochläuft.

Der Timing-Analysator verfügt über einen internen Clock zur Steuerung der Abtastung, sodass das zu testende System asynchron abgetastet wird. Ein Zustandsanalysator tastet das System synchron ab, da er seinen Abtasttakt vom System erhält. 

Ein Zustandsanalysator zeigt im Allgemeinen Daten in einem Listenformat an, und ein Zeitanalysator zeigt Daten als Wellenformdiagramm an.

Grundlegendes zu Clocks: Im Timing-Analysator erfolgt die Abtastung unter der Leitung eines einzelnen internen Clocks. Das macht die Sache sehr einfach. In der Welt der Mikroprozessoren kann ein System jedoch mehrere "Clocks" haben.

Angenommen, ein Techniker möchte für einen Moment eine bestimmte Adresse im RAM auslösen und sehen, welche Daten dort gespeichert sind. Nehmen wir an, das System verwendet einen Zilog Z80. Um Adressen vom Z80 mit einem Zustandsanalysator zu erfassen, muss dieser erfasst werden, wenn die MREQ-Leitung low wird. Um jedoch Daten zu erfassen, sollte der Analysator eine Stichprobe erstellen, wenn die Schreibzykluszeile (WR) low wird oder wenn der Lesezyklus (RD) niedrig wird. Einige Mikroprozessoren multiplexen Daten und Adressen auf denselben Leitungen. Der Analysator muss in der Lage sein, Informationen von denselben Zeilen, aber von unterschiedlichen Takten einzugeben.

 

Welche Arten von Logic Analyzern gibt es?

Logic Analyzer 9 Kanäle | Ikalogic
Da ein Logic Analyzer heutzutage zu einer der beliebtesten Messmittel in der Elektronik gehört, gibt es eine Vielzahl von Ausführungen. Im oberen Preissegment finden Sie Geräte, die autark ohne PC arbeiten können und häufig mehr als 34 logische Kanäle besitzen. Für einfache Anwendungen ist meist ein Gerät ausreichend, dass über den USB-Bus mit dem PC verbunden wird. Ein besonders versierter Hersteller von Logic Analyzern ist das französische Unternehmen Ikalogic, das allen Kunden eine gratis Analyzer Software zur Verfügung stellt, dass mit einer riesigen Bibliothek von Add on Skripten aufwartet. Ikalogic bietet mit dem Logic Analyzer SP209 ein Gerät, das weit unter dem sonst üblichen Markt Preis liegt. Mit neun logischen Kanälen muss sich der Logic Analyzer nicht vor der Konkurrenz verstecken, die meist nur 8 Kanäle bieten. Das absolute Produkthighlight ist der SP209i (Industrieversion), dessen Logikkanäle mit dedizierten industriellen Eingängen gemultiplext werden, sodass ein direktes Anschließen an RS232-, RS485-, CAN- und LIN-Busse möglich ist.