在数字体系的时序情况剖析中，最理想的剖析仪器即为逻辑剖析仪(Logic
analyzer)。工程师在运用逻辑剖析仪来量测体系信号时，时常会遇到所量测到的数据不
对，这就要注意有或许是选用的逻辑剖析仪的负载效应形成的。以下本文将深化来讨论
这个问题。
了解信号
在运用逻辑剖析仪量测之前，应先了解所要丈量的信号特性，举例而言，如图一所
示，假定当信号的作业参阅频率为100MHz(10ns)时，信号的上升沿、下降沿时刻为1ns
左右，相当于模仿信号的1GHz频率点；在作业参阅频率为200MHz时，信号的上升沿、
下降沿时刻为0.5ns左右，相当于模仿信号的2GHz频率点。依照这种对应联系，信号应该
归于传输线的规模之内，而不能用低频信号的剖析办法来处理。
根据传输线的理论[1]，高频信号部份的走线可以建构如图二所示的模型。
在此,若再将电路板上的其它组件也考虑进去，如连接器、缓冲器、印制板
走线的特性…等等，即会发生所谓的阻抗匹配的问题。一般情况下，连接器的
寄生电感值较大，而寄生的电容器值较小，所以特性阻抗大于印制板走线的特
性阻抗，出现图三中所示的阻抗散布。
并且假如信号的源端、结尾阻抗不匹配导致阻抗特性不接连，必然会发生过冲、振
铃信号劣化现象,如图四，易形成信号的误判，芯片的动作将很简略犯错，也必然会导致
相关的硬件体系犯错，终究影响体系的稳定性。
一般简略的减低过冲及振铃信号劣化现象的作法便是做阻抗匹配来让信号的源端、
结尾阻抗特性接连，由公式(3)可简略看改动L及C值，可容易到达添加或下降阻抗Zo。就
别的的滤通电路观念而言，任何R、L、C的改动均会有滤通的效果，而过冲及振铃相对
频率相较于信号的频率高，故恰当的R、L、C可将过冲及振铃信号劣化现象做相当程度
的滤除或衰减。图五即为阻抗匹配后的信号情况。
逻辑剖析仪量测信道的输入阻抗
运用逻辑剖析仪来量测信号不外乎有两种情况。
（一）电路板动作正常，但需要量测芯片所传送的信号来加以剖析译码；
（二）电路板误动作，须监看芯片所传送的信号是否有误。
不论是哪一种情况，工程师当然是需要量测出精确的信号，最好便是电路
板上的信号能忠诚的出现，也因如此，逻辑剖析仪的量测精准性就分外来得重
要。
影响逻辑剖析仪的精确性约略可由以下几个参数目标来看：
（一）量测通道的输入阻抗；
（二）内部采样率；
（三）ＶＴＨ精度。
以下就单就量测通道的输入阻抗来讨论。
就好像示波器的一般，负载效应（Loading effect）也是逻辑剖析仪要考虑
的重要量测要素。当咱们进行量测时，常常会误以为所测得的信号和未连入仪
器时是彻底相同的。实践上每个输入探头及通道都有其输入阻抗，输入阻抗包
含了电阻、电容和电感的重量。由于在量测时，引入了额定的负载，所以就会
影响到被测电路，所以当咱们剖析量测时，有必要考虑到探头及信道的特性及测
试电路的阻抗。
由于逻辑剖析仪所要量测的信号数量太多，故通道数量也比示波器多上好
几倍。在探头的规划上也以一段电缆排线调配钩夹的办法处理，如此才干适用
于电路板上高密度的信号走线量测。就探头排线调配钩夹的阻抗特性而言，这
些探头里没有任何串联的电阻及电子组件，因此，在其作业频率规模或有用带
宽之内，探头对信号没有衰减效果，就阻抗特性而言只要电缆线与钩夹的阻
抗、容抗和感抗的重量，因此怎么减低负载效应的影响？这就得彻底靠逻辑分
析仪自身的阻抗特性来达到。
在示波器探头其间一类称为有源探头（Active Probe），探头内包括有源电子组
件可以供给扩大才能；不含有源组件的探头称为无源探头（Passive Probe），其间只
包括无源组件如电阻和电容，这种探头一般对输入信号进行衰减。而相似的，
逻辑剖析仪的每个量测通道前端也有相似的做法，称之为有源接口跟无源接
口。如图六所示：下图中，无源界面不外乎亦是由电阻、电容所组成，电容将
信号耦合到输出端，电阻是取出信号的电压。由电组和%&&&&&%的值，将可推算出
其最佳的频率响应点，不是挨近此频率响应点的输入信号将会大幅的衰减而失
真。
运用逻辑剖析仪量测信号
由上述的两个章节中，从知道信号到量测信道的输入阻抗讨论中，更进一步的就可
以来讨论运用逻辑剖析仪量测信号。
假定现有一体系，在未连入逻辑剖析仪之前的动作都正常，为了要剖析信号数据，
将逻辑剖析仪连上之后，体系开端出问题并当机；或者是在未连入逻辑剖析仪之前的动
作不正常，为了要除错，将逻辑剖析仪连上之后，体系却正常了。此刻身为工程人员就
有必要想到是否是逻辑剖析仪的负载效应所形成成果。
图十所示是信号遭到连上逻辑剖析仪之后，由于负载效应形成信号电流额定的耗费
而振幅变小，导致接纳信号端的芯片收到过错的信号。
图十一所示为信号本来的过冲及振铃信号劣化现象严峻，接纳信号端的芯片收到的数据
都是错的，导致体系动作不正常，但连上逻辑剖析仪之后，由于负载效应反而让过冲及
振铃信号劣化现象减轻了，因此反倒让体系动作正常。
接下来，要讨论逻辑剖析仪所量测到的材料是否正确的议题。假定所运用的逻辑分
析仪没有（或是只要极小的）如上文中所讨论的负载效应，不会改动体系的信号，可是
咱们却无从得知信号透过探棒再到逻辑剖析仪内部的取样芯片时，信号是否现已有了改
变？如有改动，那是否意味着量测出来的信号数据也有或许有误？如此这样的材料或许
便不具有剖析的含义，这样的逻辑剖析仪是否仍是可以运用？图十二说明晰或许的情况：
图十二中所示的探棒接口便是前文中所提过的有源／无源界面。这个接口假如是有
源接口，那通过这个接口输出后的信号将比较可以出现出源头信号的样貌；反之，若是
无源接口，那通过这个接口输出后的信号将会有相当程度的衰减，其衰减程度需视源头
信号的频率与无源接口电路的频率响应联系。
图十三所示：信号通过无源接口电路之后，偏高频的过冲及振铃信号已被将当程度
的衰减掉了。
逻辑剖析仪实践运用情况
综观完上述的的讨论后，再来看看运用逻辑剖析仪做实践的量测情况。就正常的使
用情况，工程人员不或许知道源头信号到了逻辑剖析仪内部之后会变成怎样，是会有相
当程度的失真仍是会彻底的出现？除非拆了逻辑剖析仪的机壳，且在清楚逻辑剖析仪内
部组件及电路特性之后，才有或许量测到源头信号到了逻辑剖析仪内部之后是变成怎
样。所以在实践运用逻辑剖析仪，怎么辨识该逻辑剖析仪是否所量测得的信号数据是对
的仍是错的？从而辨识逻辑剖析仪的好坏，以下将作实践的量测验验来验证。
如图十四，这是由示波器所量测的一个33MHz的信号，可看出此信号有过冲及振铃
的现象。在图中有两个参数，好的逻辑剖析仪在Threshold Voltage高于3.52V及低于
1.12V就可以测得第一次的上振铃跟下振铃。在此将运用不同的逻辑剖析仪来量测此讯
号，再由逻辑剖析仪所量测下来的数据来断定逻辑剖析仪的好坏。
图十五与是逻辑剖析仪Ａ所量测的成果。上图是将Threshold Voltage设到1V时，就可
测到第一次的下振铃；下图是将Threshold Voltage设到3.8V时，就可测到第一次的上振
铃。
图十六是逻辑剖析仪Ｂ所量测的成果。上图是将Threshold Voltage设到0.5V了，还测不
到第一次的下振铃；下图是将Threshold Voltage设到4.5V了，还测不到第一次的上振
铃。事实上，逻辑剖析仪Ｂ通过繁复测验，成果是彻底测不出振铃现象的。
由此可看出逻辑剖析仪Ａ是优于逻辑剖析仪Ｂ的。
图八所示的即为逻辑剖析仪Ａ；
图七所示的即为逻辑剖析仪Ｂ。
定论
逻辑剖析仪不是只光看表面上软件的功用及体积的巨细，假如连最基本的信号
都无法测得或是测得的数据现已不正确了，那即便软件功用再怎样强壮，外观做得
再怎样美观，一切数据成果也只能丢掉不必。
毛刺、过冲、振铃信号是影响体系稳定性的，若仪器无法量测出来，势必会让
工程人员的Debug时刻更长，乃至堕入僵局，故慎选逻辑剖析仪是十分重要的。
参阅文献：
[1]何宁,蔡键龙,高速电路规划中运用CTAB的阻抗补偿办法, 2004.
