Loogikaanalüsaator

Allikas: Vikipeedia
Tektronix TLA5204 eraldiseisev loogikaanalüsaator

Loogikaanalüsaator on mõõteseade digitaalsignaalide mõõtmiseks. Digitaalsetes elektroonikaskeemides kasutatakse valdavalt kahendloogikat kus on kaks võimalikku olekut: 0 (madal, väär) ja 1 (kõrge, tõene). Neile kahele olekule vastab füüsikaline suurus, milleks on tavaliselt elektriline pinge. Viimast mõõdetakse maa ehk üldjuhtme suhtes.

Loogikaanalüsaatorid võeti kasutusele ligikaudu samal ajal kui ilmusid esimesed mikroprotsessorid.[1]. Kuigi ostsilloskoobiga saab digitaalsignaale hästi mõõta, on keerulisemate digitaalahelate mõõtmisel peamiseks piiranguks ostsilloskoobi väike sisendite arv.

Liigitus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Loogikaanalüsaatorid jagatakse kolmeks:

  • Keskarvutil põhinev (mainframe), mis koosneb arvutist, juhtseadmetest, ekraanist ja mitmest pesast salvestusliideste jaoks.
  • Eraldiseisev loogikaanalüsaator on kompaktne kõik ühes seade.
  • Arvutipõhine, mis ühendatakse arvutiga kas jada- (USB või RS-232) või paralleelliidese kaudu (LPT).

Kasutusviisid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Arvutipõhise loogikaanalüsaatori ajalise analüüsi näide.

Loogikaanalüsaatoril on kaks peamist kasutusviisi. Esimene kasutusviis on olekute analüüs[2] . See hõlmab uuritava seadme olekute kontrollimist ja võrdlemist soovituga. Siinjuures on skeemi või skeemiosa olek kõigi uuritavate ahelate (näiteks andmesiini) kahendväärtuste (üksikute olekute) kogum. Olekut vaadatakse olukorras kus andmed on kehtivad ehk taktsignaali väljakujunenud olukorras. Kuvatavaks väljundiks võib olla kahendkood, olekute graaf (lõplik olekumasin) või dekodeeritud andmed (näiteks SPI või I2C protokollide käsud). Teine kasutusviis on ajastuse analüüs[3]. Sel juhul uuritakse signaalide ajalisi kestusi ning nende omavahelisi ajalisi viiteid. Siin on väljundiks ajadiagramm ja sarnaselt ostsilloskoobiga kuvatakse ka loogikaanalüsaatori x-teljel aeg ning y-teljel signaali väärtus. Peamine erinevus ostsilloskoobist seisneb aga loogikaanalüsaatori y-telje väärtuste diskreetsuses. Teisiti öeldes on y-teljel ehk vertikaalteljel kuvatavad väärtused kas kõrgel nivool (loogiline 1) või madalal nivool (loogiline 0). Seega näitab vertikaaltelg loogikanivood, mitte signaali pinge amplituudi. Mitme signaali mõõtmisel kuvatakse iga signaal eraldi real.

Tööpõhimõte[muuda | redigeeri lähteteksti]

Loogikaanalüsaator käivitatakse trigeri seadistamisega. Trigeri rakendumisel hakkab analüsaator sisendsignaali võendama ajahetkedel, mis on määratud võendamissagedusega. Võendamissagedus on kasutaja poolt muudetav. Suurema väärtuse korral saab signaali ajaliselt vähem salvestada, kuna seadme mälumaht on piiratud. Võendamissageduse valimisel lähtutakse Nyquist-Shannon teoreemist, mille järgi peab võendamissagedus olema vähemalt kaks korda suurem sisendsignaali suurimast sagedusest. Selle nõude eiramisel saadakse valed tulemused: lühikene impulss võib jääda märkamatuks, kui see satub kahe võendamishetke vahele. Kui aga lühike impulss satub võendamishetkele kuvatakse see kogu kahe võendamishetke ulatuses. Mitme järjestikuse lühikese impulsi korral võib väljundsignaal oluliselt erineda tegelikust signaalist. Seda tüüpi tulemusi nimetatakse alias-diskreetmoonutusteks.

Mõõdetud kahendväärtused salvestatakse puhvermällu. Seejärel saab salvestatud signaali uurida olekute analüüsi või ajalise analüüsi vahenditega. Andmete mällu salvestamiseks on kaks meetodit: esiteks iga võendi salvestamine, teiseks ainult oleku muutuste salvestamine[4]. Viimane on mälu kasutuselt kokkuhoidlikum.

Triger[muuda | redigeeri lähteteksti]

Eristatakse kolme tüüpi trigereid.

  • Nivoopõhine triger - võendamine käivitatakse vastava signaali oleku (0 või 1) saabumisel.
  • Frondipõhine triger - võendamine kävitatakse signaali muutusel.
  • Mustripõhine triger - võendamine käivitatakse peale määratud olekute jada läbimist.

Võendamise käivitamise võib lubada ka alles peale teatud arvu trigeri sündmuste läbimist. Mõned seadmed näitavad signaali väärtusi ka ennem trigeri käivitumist[5]. Sel juhul loogikaanalüsaator pidevalt küll mõõdab sisendsignaali kuid ekraanil kuvatakse signaal alles peale trigeri käivitumist.

Olulisemad parameetrid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Järgnevalt on toodud loogikaanalüsaatori Tektronix TLA5204 olulisemad parameetrid. Ehituselt on Tektronix TLA5204 kohandatud personaalarvuti, mis kasutab Microsoft Windows XP operatsioonisüsteemi ja loogikaanalüüsiks tarvilikke rakendusprogramme[6].

  • Sisendkanalite arv: 136[7].
  • Suurim lubatud sisendsignaali sagedus: 235 MHz
  • Lubatud sisendpinge: -2.5…5.0V
  • Loogika nivoode valimise samm: 5mV
  • Puhvermälu maht: 32 Mb
  • Ajaline lahutus: 500 ps

Loogikaanalüsaatorite sisendkanalite arv varieerub erinevatel seadmetel alates mõnest kuni mitmesajani[8].

Puhvermälu maht määrab ära kui palju võendeid saab loogikaanalüsaatorisse salvestada. Sellega on määratud ka mõõteakna kestus ajaliselt.

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. Logic Analyzer Fundamentals, lk.3 (PDF)
  2. The Engineering Handbook, Second Edition, CRC Press 2004, S. Mourad, M. S. Haydt, ptk. 132.4
  3. The Engineering Handbook, Second Edition, CRC Press 2004 S. Mourad, M. S. Haydt, ptk. 132.3
  4. The Engineering Handbook, Second Edition, CRC Press 2004 S. Mourad, M. S. Haydt, ptk. 132.3
  5. The Electronics Handbook, Second Edition, CRC Press 2005, J. C. Whitaker, lk. 2248
  6. Tektronix TLA5000 seeria andmeleht, lk. 3 (PDF)
  7. Tektronix TLA5000 seeria tooteleht
  8. Logic Analyzer Fundamentals, lk. 4 (PDF)