到目前为止，“逻辑分析仪”这一术语的使用并不十分严格。实际上大多数逻辑分析仪是定时分析仪和状态分析仪的综合体。我们下面将讲述这两种分析仪各自的特殊功能。

定时分析仪基础

时分析仪是逻辑分析仪中类似示波器的部分。我们可以将它们看成是亲密的堂兄堂弟。

定时分析仪用与示波器相同的通用形式显示信息，水平轴代表时间，垂直轴代表电压幅度。由于这两种仪器上的波形与时间相关，因此称为“时域”中的显示。

选择正确的采样方法

定时分析仪通过采样输入波形确定信号是高还是低。定时分析仪只关心用户定义的电压阈值。如果采样时信号高于该阈值，就以高或1显示; 低于阈值的用0或低显示。从这些采样点得到一张由 1 和0组成，代表输入波形 1 bit 图的列表。分析仪只确定波形是高还是低 — 而不认可中间电平。这张表格保存在存储器中，并可用它重建输入波形的1 bit 图，如图 1 所示。

图 1. 定时分析仪采样点

现在我们观察图2上的显示，这里数字示波器和定时分析仪显示实际相同的信号(正弦波)。定时分析仪趋向于把各种信号拉成方波，这似乎会影响到它的可用性，但我们应记住定时分析仪并非是用作参数测量的仪器。如果您要检验信号的上升时间，就不应使用分析仪，而应使用示波器。但如果您需要通过同时观察几条甚至几百条信号线验证信号间的定时关系，那么定时分析仪就是正确选择。

例如，假定我们必须每 2 ms 刷新一次系统中的动态RAM。为保证存储器内的所有内容均在这2 ms内刷新，我们用计数器对RAM的所有行顺序计数并进行刷新。如果要确认在再次开始前计数器已完成对所有行的计数，就可把定时分析仪设置为在计数器开始和显示所有计数时触发。这里并不关心参数 — 我们仅仅要检查计数器从 1 到 N 的计数，然后再次开始。

图 2. 示波器和定时分析仪显示相同的信号

当定时分析仪对输入线进行采样时，得到的是状态高或低。如果信号线在某次采样时为一种状态(高或低)，在下一次采样时为相反的状态，分析仪就“知道”输入信号在两次采样间的某个时刻产生跳变。它并不知道跳变究竟发生在何时，因此把跳变点放在下一次采样上，如图3所示。这就造成分析仪对跳变实际产生时刻和显示时刻的不确定性。

这种不确定性的最坏情况是一个采样周期，即在上一采样点后跳变立即产生的情况。

在采用这项技术时，需要对分辨率和总采集时间作适当权衡。应记住每个采样点都要使用一个存储器位置。分辨率越高(采样率越快)，采集窗就越短。

图 3. 定时分析仪采样输入线

跳变采样

当我们捕获如图4所示带有数据突发的输入线上的数据时，我们必须把采样率调到高分辨率(例如4 ns)，以捕获开始处的快脉冲。这意味着具有4K (4096样本)存储器的定时分析仪在16.4 µs后将停止采集数据，使您不能捕获到第二个数据突发。

应注意在通常的调试工作中，我们采样和捕获了长时间没有活动的数据。它们使用了逻辑分析仪存储器，却不能提供更多的信息。如果我们知道跳变何时产生，是正跳变还是负跳变，就能够解决这一问题。只存储跳变发生时刻的基本信息，可以更有效地使用存储器。

为实现跳变定时，我们可在定时分析仪和计数器的输入处使用“跳变探测器”。现在定时分析仪只保存跳变前的那些样本，以及至上一跳变的流逝时间。采用这种方法，每一跳变就只需使用两个存储器位置，输入无活动时就完全无需存储器。

在我们的例子中，根据每一突发中存在多少脉冲数，现在能捕获到第二、第三、第四和第五个突发。并同时保持达到 4 ns 的高定时分辨率(图 5)。

这里我们谈到了“有效存储器深度”，它等于捕获的总时间数据除以采样周期(4 ns)。

注意: 这是对跳变定时技术的原理性说明。

图 4. 高分辨率的采样

图 5. 使用跳变探测器的采样

毛刺捕获

数字系统中一个令人头痛的问题是“毛刺”。毛刺因为会在最不恰当的时间造成灾难性的后果而声名狼藉。如何捕获36小时才产生一次，并会导致系统崩溃的毛刺呢? 定时分析仪在此可大显身手。Agilent 逻辑

分析仪具有毛刺捕获和触发能力，能容易地跟踪难以捕捉毛刺问题。

毛刺可由电路板走线间的电容性耦合、电源纹波、某些器件要求的高瞬时电流，或其它事件造成。定时分析仪可采样输入数据，保持对采样间所产生任何跳变的跟踪，从而容易地识别毛刺。在分析仪中，把毛刺定义为相邻两次采样间穿越逻辑阈值一次以上的任何跳变(图6)。

正如我们在前面所讨论的，分析仪保持对采样间所有跳变的跟踪。为了识别毛刺，我们要“教”分析仪保持对所有多个跳变的跟踪，并将它们作为毛刺显示。

显示毛刺是一种很有用的功能，它也有助于提供毛刺触发和显示产生于毛刺前数据的能力，从而帮助我们确定毛刺产生的原因。这种能力也能使分析仪只捕获毛刺产生时我们所要的数据。

回顾本节开始时提到的例子。我们有一个系统因毛刺出现在一条信号线上周期性的崩溃。由于周期很长，即使能保存所有数据(假定我们有足够的存储能力)，也必须对如此不可思议的巨大信息量分类。另一种方法是使用没有毛刺触发能力的分析仪，按仪器前面板的 run 按钮，直到您看到毛刺。

可惜这两种方法都不实际。如果我们能告诉分析仪在毛刺上触发，它就能在找到毛刺后停止，捕获毛刺出现前的所有数据。我们先让分析仪工作，在系统崩溃时就得到导致错误的数据记录。

图 6. 毛刺

触发定时分析仪

用户非常熟悉的另一个示波器术语是“触发”。它也在逻辑分析仪中使用，但常称为“跟踪点”。与示波器的迹线总是在触发后开始不同，逻辑分析仪连续捕获数据，并在找到跟踪点后停止采集。这样，逻辑分析仪就能显示出被称为负时间的跟踪点前的信息，以及跟踪点后的信息。

码型触发

设置定时分析仪的跟踪特性与设置示波器的触发电平和斜率稍有一点区别。许多分析仪是在跨多条输入线的高和低码型上触发。

注意图7中的菜单。我们已告诉分析仪当“INT4”的通道 0, 2 , 4 , 6为高(逻辑 1)，1 , 3 , 5 , 7 通道为低(逻辑0)时开始捕获数据。图8显示得到的结果，中间的垂直线示出了跟踪点。在跟踪点，通道 0 , 2 , 4 , 6均为高，而通道 1 , 3, 5, 7 均为低。

为使某些用户更感方便，绝大多数分析仪的触发点不仅可用二进制(1 和 0)，而且可用十六进制，八进制，ASCII或十进制设置。例如在

前面的例子若采用十六进制设置，触发特性即可用55代替 0101 0101。在查看 4, 8, 16, 24, 32 bit 宽的总线时，使用十六进制的触发点会更加方便。想想如果用二进制设置24 bit总线会多麻烦啊!

图 7. INT4 设置在高低码型上触发

图 8. 带有跟踪点的波形

边沿触发

边沿触发对习惯使用示波器的用户是一种很熟悉的概念。在调节示波器的“触发电平”旋钮时，您知道是在设置电压比较器的电平，它告诉示波器在输入电压穿越该电平时触发。定时分析仪的边沿触发与其基本相似，只是触发电平已预设置到逻辑阈值。

为什么在定时分析仪中也包含边沿触发? 许多逻辑器件都与电平相关，这些器件的时钟和控制信号都对边沿敏感。边沿触发使您能与器件时钟同步地捕获数据。

例如，考虑一个不能正确移位数据的边沿触发移位寄存器。这是数据问题还是时钟沿问题呢? 为了检查这一器件，我们需要验证时钟边沿记录的数据(图 9)。

您能告诉分析仪在时钟边沿(上升或下降)捕获数据，并获取移位寄存器的所有输出。当然在这种情况下，我们必须延迟跟踪点，以顾及通过移位寄存器的传播延迟。

图 9. 边沿触发移位寄存器

状态分析仪基础

在本应用指南的第一部分，我们讲述了作为逻辑分析仪两个主要部分之一的定时分析仪。下面我们介绍逻辑分析仪的另一主要部分 —状态分析仪。

如果您从未使用过状态分析仪，您可能认为这是一种极为复杂的仪器，需要花很多时间才能掌握使用方法。您还会问自己: “我为什么要用状态分析仪呢? 我设计的是硬件。”

事实上，许多硬件设计师发现状态分析仪是很有价值的工具，特别是跟踪软件或硬件中的一些小错误时。它可避免产生问题时硬件研制组与软件研制组间的相互指责。况且掌握状态分析仪也并不比定时分析仪困难。

什么时候应使用状态分析仪

如果要了解什么时候应使用状态分析仪，我们首先要知道什么是“状态”。一个逻辑电路的“状态”是数据有效时对总线或信号线的采样样本。

例如，取一个如图10所示的简单“D”触发器。“D”输入端的数据直到时钟上升沿到来时才有效。这样，触发器的状态就是时钟上升沿产生时的状态。

现在，假定我们有8个这样的触发器并联。所有8个触发器都连到同样的时钟信号上(图 11)。

当时钟线上产生正跳变时，所有8个触发器都要捕获各自“D”输入端的数据。这样，每当时钟线上正跳变时就产生一个状态，这8条线