实现逻辑分析仪成功探测的6项提示

提示4接地问题

您在使用逻辑分析仪时需留意接地是否良好。探头的接地信号是被观察信号的参照。电气信号必须有它的返回电流路径。通常认为返回路径是具有零电阻的理想导体。如果不是这种情况, 接地返回路径阻抗上就有电压降。这一电压降将降低逻辑分析仪看到的电压幅度。当把探头接地时, 您的目标是提供尽可能低阻抗的返回路径 (或地连接)。从而使逻辑分析仪能够观察到原信号幅度。

地线过长是引起问题的常见原因。长地线的等效串联电阻造成跨该阻抗的压降。为避免这一问题, 地线长度不应超过信号线过多。大致相等的长度能使信号路径和接地路径中的寄生电阻相匹配。

另一常遇的探测问题是接地回路的自感。在地线和信号线构成环路时, 接地路径将产生正比于回路面积的自感。由于电感器感抗与频率相关, 所以这一电感会使系统带宽变窄。在高频时, 因电感阻止电荷快速过地线从而减小带宽。为缓解这一问题, 应让地环路尽可能小。使用连接器探头或无连接器探头时, 地环路大小通常已被确定。但飞线探头是通过普通导线把探头接到系统。此时有可能构成大的地环路。为避免产生地环路, 要把地线和信号线拧在一起构成双绞线。大多数飞线探头带有双绞线附件，能帮助解决这一问题。

不足的接地线数量也能导致探测问题。某些探头 (如飞线探头)是由使用者确定接地线数量。为理解这一问题, 以有16 个信号线，而仅有一个接地线的飞线探头为例。此时所有16个信号的返回电流都必须通过这一个接地连接。在一个或二个信号返回时, 接地线的自感是足够低的, 能够避免跨地线的电压。但对于16 个信号, 电流已大到足能产生不可忽略的电压。

解决这一问题需要增加接地线数。在理想情况下一个信号有一个接地。所需要的接地数与频率成正比。我们建议一个接地不要用于两个以上信号。如果您在用逻辑分析仪捕获数据时发现有问题, 首先要检查接地线数。

提示5在错误的连线位置探测

常犯的错误

虽然今天有各种可用的探测选择, 但往往很难确定何种连接方案能确保成功。有时甚至难以知道到底可用哪种方案。下面的例子说明在选择了不适合您应用的探测解决方案时经常出现的两个问题。

回到前面讨论的串联端接系统。该系统用背板上的驱动器IC和BGA封装的接收器实现。为方便起见, 使用者选择在背板连接器引脚处探测信号。但我们在前面已经说到, 在驱动器处探测串联端接系统会在逻辑分析仪的探头触针处产生阶梯波形。图4a示出该连接方案, 图4b示出逻辑分析仪观察到的波形。

这一波形显然是无法接受的。解决方案是把探头直接放在接收器上。对BGA封装的最近物理探测点是电路板背面通过焊盘的引出口。图5示出新的连接方案, 它把飞线直接焊到BGA的通孔。此时得到的信号质量如图5b 所示。

提示6选择了错误的互连

考虑逻辑分析仪观察到的是在电路板两个元件之间的信号。该信号在电路板外层, 不超过3.5pF 的负载不会导致系统故障。设计师决定用基于Mictor 连接器的探头 (AgilentE5380A)观察信号。由于连接器的出脚和结构要求, 信号不能直接接到连接器上。这就迫使设计师把连接器放在走线面, 而为每一信号另增通孔连接。从而需要在电路板另一层上经过与原信号相垂直的走线实现至连接器的连接。图6是这一连接的走线图。

现在考虑使用Agilent E5390A软接触无连接器探头的替代解决方案。此时, 您可把信号直接穿过探头压着点焊盘 (图7)引入逻辑分析仪。采用这种方法, 系统就不会有附加的走线电容。探头的净电容是0.7pF。通过使用这种类型的连接方案, 您就能在不影响系统正常工作的条件下对电路进行分析。

图6. 该连接方案用基于Mictor 连接器的探头观察总线信号。注意连接Mictor 需要另外增加走线长度。这就把走线电容 (3pF) 加到了连接器上。这一连接的净电容已大于3.5pF，从而造成系统故障。

图7. 这里是用软接触无连接器探头观察总线信号。减小的探头负载和直接穿过压着点的走线实现了可接受的逻辑分析连接。

探头负责逻辑分析仪与您被测系统间的物理连接。在某些情况下探头会成为性能的瓶颈。如果逻辑分析仪接收信号有畸变, 那么逻辑分析仪的强大触发和分析工具将无用武之地。只有选择正确的探头结构形式, 采取最小化探头负载的措施,保证探头触针处的信号质量, 才能把信号畸变减到最小。特别要注意接地的好坏，它会使结果大不相同。