Oscilloscopio e analizzatore logico basato su sistema a microcontrollore

Aggiornamento: 6 agosto 2023

"L'oscilloscopio a segnali misti (MSO) è diventato il coltellino svizzero "ingegneristico" di tutti. Perché qualcuno ha bisogno di un analizzatore logico aggiuntivo? Ora, il prezzo degli MSO con frequenze di campionamento nell'intervallo GHz e 8 o più linee digitali è ben al di sotto di $ 3,000 e alcuni sono anche inferiori a $ 1,000. Pertanto, molte persone nel settore dell'elettronica hanno annunciato l'eliminazione degli analizzatori logici come dispositivo autonomo.

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L'oscilloscopio a segnali misti (MSO) è diventato il coltellino svizzero "ingegneristico" di tutti. Perché qualcuno ha bisogno di un analizzatore logico aggiuntivo? Ora, il prezzo degli MSO con frequenze di campionamento nell'intervallo GHz e 8 o più linee digitali è ben al di sotto di $ 3,000 e alcuni sono anche inferiori a $ 1,000. Pertanto, molte persone nel settore dell'elettronica hanno annunciato l'eliminazione degli analizzatori logici come dispositivo autonomo.

Oggi non sorprende che nella maggior parte dei laboratori di ingegneria elettronica si possano trovare oscilloscopi a segnali misti. Sono versatili, a prezzi ragionevoli e sono diventati uno strumento essenziale per qualsiasi ingegnere che esegue test, debug o verifica di sistemi elettronici. In effetti, questo potrebbe essere l'unico strumento che la maggior parte degli ingegneri elettronici dovrà utilizzare, oppure potrebbe essere utilizzato per il 90% del loro tempo di laboratorio. Pertanto, è consigliabile spendere parte del budget iniziale di ingegneria o laboratorio di prova per MSO. Ma questo significa che un analizzatore logico (LA) non è più necessario?

Oscilloscopio e analizzatore logico

Gli oscilloscopi digitali e gli analizzatori logici si basano sul campionamento la tecnologia. Il valore misurato del segnale (solitamente voltaggio) viene convertito in un valore digitale da un analogico-digitale ad alta velocità convertitore (ADC) e conservati in memoria ad un intervallo di tempo fisso definito dal clock di campionamento dello strumento.

Pensa a un analizzatore di stati logici come a un oscilloscopio con risoluzione verticale di 1 bit su tutti i canali. Visualizza il segnale come valore logico (binario) in base al fatto che la tensione misurata sia superiore o inferiore a un livello di tensione convenzionale chiamato "soglia". Questa è la prima differenza fondamentale tra un oscilloscopio e un analizzatore di stati logici.

Un'altra differenza fondamentale tra un oscilloscopio e un analizzatore logico è il modo in cui viene visualizzato il valore campionato. Nella modalità operativa più comune, un oscilloscopio è essenzialmente un dispositivo in grado di catturare ripetutamente una finestra di eventi di una determinata lunghezza (definita dalla sua memoria totale) e aggiornare una parte della sua visualizzazione sullo schermo. allo. Molti oscilloscopi simulano la "persistenza" sovrapponendo più finestre catturate sul dalla visualizzazione e modulando l'intensità dei pixel dello schermo.

L'analizzatore di stati logici viene utilizzato principalmente per la cattura singola (senza la cattura continua sovrapposta) e analizza la sequenza di eventi che a volte superano i 100 segnali digitali prima e dopo l'evento di trigger.

L'avvento dei sistemi basati su microcontrollori ha richiesto la creazione di strumenti come gli analizzatori logici. Innanzitutto, devi guardare il bus digitale, quindi hai bisogno di due o più canali. In secondo luogo, è necessario visualizzare la modalità di lavoro della logica circuito sotto forma di valori binari, cioè il segnale visto durante l'evento di campionamento del circuito. Nel tempo, gli analizzatori logici si sono evoluti in strumenti "puri" in grado di eseguire alcune misurazioni analogiche, come il controllo dei livelli di soglia, il rilevamento di anomalie e la verifica della conformità del segnale a determinati standard di ingresso e uscita.

“In tempo reale”, davvero?

È molto comune sentire che la funzione di visualizzazione in tempo reale è la principale differenza tra un oscilloscopio e un analizzatore di stati logici. In effetti, l'aggiornamento automatico della visualizzazione può far credere erroneamente agli utenti che vedranno i dati così come appaiono. Tuttavia, la frequenza di aggiornamento del display dell'oscilloscopio non è così veloce come l'occhio effettivamente vede. Nella maggior parte dei casi, l'analizzatore logico (LA) viene utilizzato prima acquisendo i dati e poi analizzandoli. La funzione di trigger ripetuto dell'analizzatore di stati logici può anche aggiornare la visualizzazione in base a eventi di trigger ricorrenti. In effetti, la visualizzazione e la presentazione dei dati negli oscilloscopi digitali e LA sono diverse, ma fondamentalmente questi due strumenti operano campionando il segnale e memorizzando i campioni.

MSO = oscilloscopio + analizzatore logico?

Beh, principalmente. Gli oscilloscopi a segnali misti hanno canali analogici (solitamente da 2 a 4) e canali digitali (solitamente da 8 a 16). Su questi due tipi di canali, i dati vengono campionati alla massima frequenza di campionamento dell'MSO (solitamente 1GHz). Il clock di campionamento è generalmente generato internamente dall'MSO. In altre parole, la base dei tempi di riferimento utilizzata per il campionamento non è correlata ai dati. Questa è la cosiddetta "analisi dei tempi". Naturalmente, per i canali digitali, la risoluzione verticale del segnale dell'analizzatore logico è ridotta a 1 bit.

MSO può svolgere alcune funzioni tradizionalmente riservate a LA:

L'oscilloscopio a segnali misti (MSO) è diventato il coltellino svizzero "ingegneristico" di tutti. Perché qualcuno ha bisogno di un analizzatore logico aggiuntivo? Ora, il prezzo degli MSO con frequenze di campionamento nell'intervallo GHz e 8 o più linee digitali è ben al di sotto di $ 3,000 e alcuni sono anche inferiori a $ 1,000. Pertanto, molte persone nel settore dell'elettronica hanno annunciato l'eliminazione degli analizzatori logici come dispositivo autonomo.

Oggi non sorprende che nella maggior parte dei laboratori di ingegneria elettronica si possano trovare oscilloscopi a segnali misti. Sono versatili, a prezzi ragionevoli e sono diventati uno strumento essenziale per qualsiasi ingegnere che esegue test, debug o verifica di sistemi elettronici. In effetti, questo potrebbe essere l'unico strumento che la maggior parte degli ingegneri elettronici dovrà utilizzare, oppure potrebbe essere utilizzato per il 90% del loro tempo di laboratorio. Pertanto, è consigliabile spendere parte del budget iniziale di ingegneria o laboratorio di prova per MSO. Ma questo significa che un analizzatore logico (LA) non è più necessario?

Oscilloscopio e analizzatore logico

Gli oscilloscopi digitali e gli analizzatori logici si basano sulla tecnologia di campionamento. Il valore misurato del segnale (normalmente tensione) viene convertito in un valore digitale da un convertitore analogico-digitale (ADC) ad alta velocità e memorizzato in un intervallo di tempo fisso definito dall'orologio di campionamento dello strumento.

Pensa a un analizzatore di stati logici come a un oscilloscopio con risoluzione verticale di 1 bit su tutti i canali. Visualizza il segnale come valore logico (binario) in base al fatto che la tensione misurata sia superiore o inferiore a un livello di tensione convenzionale chiamato "soglia". Questa è la prima differenza fondamentale tra un oscilloscopio e un analizzatore di stati logici.

Un'altra differenza fondamentale tra un oscilloscopio e un analizzatore di stati logici è il modo in cui viene visualizzato il valore campionato. Nella modalità di funzionamento più comune, un oscilloscopio è essenzialmente un dispositivo in grado di catturare ripetutamente una finestra di evento di una data lunghezza (definita dalla sua memoria totale) e aggiornare una parte della sua visualizzazione sullo schermo. Molti oscilloscopi simulano la "persistenza" sovrapponendo più finestre catturate sul display e modulando l'intensità dei pixel dello schermo.

L'analizzatore di stati logici viene utilizzato principalmente per la cattura singola (senza la cattura continua sovrapposta) e analizza la sequenza di eventi che a volte superano i 100 segnali digitali prima e dopo l'evento di trigger.

L'avvento dei sistemi basati su microcontrollori ha richiesto la creazione di strumenti come gli analizzatori logici. Innanzitutto, devi guardare il bus digitale, quindi hai bisogno di due o più canali. In secondo luogo è necessario visualizzare la modalità di funzionamento del circuito logico sotto forma di valore binario, cioè il segnale visto durante l'evento di campionamento del circuito. Nel tempo, gli analizzatori logici si sono evoluti in strumenti "puri" in grado di eseguire alcune misurazioni analogiche, come il controllo dei livelli di soglia, il rilevamento di anomalie e la verifica della conformità del segnale a determinati standard di ingresso e uscita.

“In tempo reale”, davvero?

È molto comune sentire che la funzione di visualizzazione in tempo reale è la principale differenza tra un oscilloscopio e un analizzatore di stati logici. In effetti, l'aggiornamento automatico della visualizzazione può far credere erroneamente agli utenti che vedranno i dati così come appaiono. Tuttavia, la frequenza di aggiornamento del display dell'oscilloscopio non è così veloce come l'occhio effettivamente vede. Nella maggior parte dei casi, l'analizzatore logico (LA) viene utilizzato prima acquisendo i dati e poi analizzandoli. La funzione di trigger ripetuto dell'analizzatore di stati logici può anche aggiornare la visualizzazione in base a eventi di trigger ricorrenti. In effetti, la visualizzazione e la presentazione dei dati negli oscilloscopi digitali e LA sono diverse, ma fondamentalmente questi due strumenti operano campionando il segnale e memorizzando i campioni.

MSO = oscilloscopio + analizzatore logico?

Beh, principalmente. Gli oscilloscopi a segnali misti hanno canali analogici (solitamente da 2 a 4) e canali digitali (solitamente da 8 a 16). Su questi due tipi di canali, i dati vengono campionati alla massima frequenza di campionamento dell'MSO (solitamente 1GHz). Il clock di campionamento è generalmente generato internamente dall'MSO. In altre parole, la base dei tempi di riferimento utilizzata per il campionamento non è correlata ai dati. Questa è la cosiddetta "analisi dei tempi". Naturalmente, per i canali digitali, la risoluzione verticale del segnale dell'analizzatore logico è ridotta a 1 bit.

MSO può svolgere alcune funzioni tradizionalmente riservate a LA: