毛刺往往是造成硬件故障的“元兇”，但由于它持續(xù)時間非常短，幅度小，“來無蹤去無影”，用示波器又很難捕捉，令工程師非常頭疼。好多工程師不得不采用其他的辦法來查找原因，耗時且費(fèi)力。
現(xiàn)我們就以實(shí)際的案例來向大家說明邏輯分析儀定時分析功能在硬件調(diào)試時的功用。特別說明一點(diǎn)的是本例中使用的是虛擬邏輯分析儀即基于USB式的。
地址計數(shù)器
4位地址AB3-0
時鐘
RAM
數(shù)據(jù)輸入
數(shù)據(jù)輸入
數(shù)據(jù)輸出
圖1. 四位存儲器原理示意圖
圖1 為一個有故障的存儲器電路示意，故障的現(xiàn)象是存入的數(shù)據(jù)和讀出的數(shù)據(jù)有出入，這屬于硬件故障。首先用邏輯分析儀的定時分析觀測加至RAM的寫時鐘和由地址計數(shù)器產(chǎn)生的4位地址，首先我們來分析其工作的時序過程：
時鐘提供4位地址讀寫數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)，由邏輯控制信號確定動作的時間。
由圖1分析可見，可疑點(diǎn)可能在時鐘信號，或者4位地址計數(shù)器上。從圖2可見，寫時鐘（即圖中“時鐘Φ”）是周期出現(xiàn)的，在寫時鐘的作用下地址計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，輸出不同地址供RAM使用。圖2中白色框左部邏輯關(guān)系都是正確的，但圖白色框部分，可以明顯發(fā)現(xiàn)寫時鐘未作用時，地址計數(shù)器仍反轉(zhuǎn)計數(shù)，產(chǎn)生邏輯錯誤。從而導(dǎo)致讀寫錯誤。
圖2. 非正常四位地址存儲器時序圖
那為什么在沒有時鐘跳邊沿的情況下，地址計數(shù)器會動作呢？有經(jīng)驗(yàn)的工程師就知道，這與毛刺有關(guān)。用抓鉤連接這5條信號線（4位地址線+1位時鐘線）與TWLA500主機(jī)，因?yàn)槭翘摂M儀器所以TWLA500要先與PC連接。如圖4示。其中5個通道的順序和名稱可以自行定義。
圖3. 出現(xiàn)讀寫異常的時序圖
本例中通道3為時鐘信號，觸發(fā)字可以靈活的選擇，例如可以選擇地址為0000觸發(fā)。也可以設(shè)觸發(fā)延遲，適當(dāng)調(diào)整采樣周期，使整個信號完整、清晰的顯示在屏幕上。其時序示意圖如圖5所示。
圖4. 圖TWLA500與電路的連接
也可以利用高級觸發(fā)，比如設(shè)置出現(xiàn)異常的跳轉(zhuǎn)時觸發(fā)。利用邏輯分析儀抓取到實(shí)際工作的信號如圖5所示。
圖5. TWLA500抓取的電路工作信號
再經(jīng)過放大后，會發(fā)現(xiàn)時鐘信號在約15.5uS處出現(xiàn)毛刺。（圖6中紅色框所示）
圖6. 放大之后的毛刺信號，“原形畢露”
由圖6可見，在出現(xiàn)誤反轉(zhuǎn)的瞬間，時鐘信號出現(xiàn)毛刺（圖6中紅色框）。導(dǎo)致出現(xiàn)讀寫錯誤。TWLA500抓取發(fā)現(xiàn)該毛刺周期非常短，幾nS的間隙。普通的邏輯分析儀很難抓到該毛刺。因?yàn)門WLA500高達(dá)500M的采樣率同時Setup/Hold Time≈0nS，。所以很容易捕獲到該毛刺。繼續(xù)跟蹤，可以發(fā)現(xiàn)時鐘產(chǎn)生毛刺的根源系電路中等效電容和電阻的存在，在工作時RC有充放電現(xiàn)象造成時鐘信號在跳轉(zhuǎn)的邊沿產(chǎn)生不穩(wěn)定的情況。這就為硬件工程師最終找出故障根源提供了強(qiáng)有力的支持。
邏輯分析儀+時鐘發(fā)生器
通過上面的實(shí)例可以看出，在數(shù)字系統(tǒng)中，邏輯分析儀都是一個非常有用的工具。特別是隨著其功能的豐富，價格的下降。長遠(yuǎn)看，邏輯分析儀將在數(shù)字系統(tǒng)的革命中發(fā)揮重要的作用。
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