Logikanalysator
Ein Logikanalysator dient der Untersuchung und Funktion digitaler Schaltungen und deren Signale. Er ist eines der wichtigsten Messmittel der digitalen Schaltungstechnik.
Funktion
Digitale Signale werden mittels Signalanpassverstärkern mit einstellbaren oder festen Bereichsgrenzen zunächst analog erfasst und in die digitalen Zustände 0/1 überführt, gespeichert und auf einem internen oder externen Bildschirm (früher CRT, heute TFT) ausgeben. Oftmals verfügen auch Oszilloskope über LA-Funktionen, da die Tastköpfe dafür schon zur Verfügung stehen und heutige Oszilloskope über digitale Verarbeitung verfügen, die es einfach ermöglicht, Logikanalysatorfunktionen abzubilden.
Verwendung
Logic Analyzer werden immer dann benutzt, wenn die Beobachtung der Signaländerungen nicht mehr optisch erfolgen kann oder die Gültigkeit von Signalen im Zusammenhang beurteilt werden muss, wie z.B. bei kompletten Bussen. Im Gegensatz zu Oszilloskopen, bei denen der exakte Spannungsverlauf angezeigt werden kann, beschränken sich LA's auf den rein digitalen Aspekt der Signale.
Anschluss
Ein typischer LA verfügt meist über eines oder mehrere Kabelbündel, mit denen Signale über Klemmen an Bauteilen oder Stiftleisten aufgenommen werden können.
Auswertung
Die Auswertung erfolgt durch die Darstellung der Signale als Rechteckkurven, wobei Busse mit ihrem digitalen Wert markiert werden können. Weiter sind Umrechnungen auf fixed point, float und andere Formate mitsamt Skalierung möglich, um die digitalen Werte und ihre analogen Bedeutung im konkreten Kontext plausibilisieren zu können.
Bei Datenbussen - besonders bei serieller Kommunikation - bietet sich die Möglichkeit, das Protokoll zu decodieren und die Werte ausdrücklich einzublenden. Beispiele dafür sind:
- CAN
- I2C
- SPI
- Ethernet
- Digital TV
- HDMI
Die Auswertung erfolgt dabei teilweise durch Hardware, z.B. FPGAs, mitunter aber auch durch Signalprozessoren oder übergeordnete Software.
Freie Auswertesoftware
Inzwischen existieren einige open source Projekte, die das Protokoll und Datenformat mehrerer kommerzieller LAs verstehen und diese ansprechen und auslesen können.
Aufbau
Analogteil
Zur Anpassung an verschiedene Pegel benötigt auch ein digitales Gerät wie der LA einen Analogteil, der die HF-mässige Anpassung vollzieht und den erfassten Pegel dem Standard anpasst. Dazu muss die Schaltschwelle passend eingestellt werden können, um vorherzusagen, an welchem Zeitpunkt der Flanke ein angeschlossenes Bauteil schalten wird.
Ist dies nicht einstellbar, sind die Ergebnisse interpretierbedürftig!
Digitalteil
Der Digitalteil eines LA besteht aus einem Fensterkomperator, einem Sampler und einem bidirektionalen digitalen Speicher / RAM.
Der Fenstergenerator triggert den Zeitpunkt und bestimmt die Messdauer, sowie die Wiederholrate der Messung / Update des Speichers.
Der Sampler erfasst die Signale mittels entweder Flankentriggerung oder Überabtastung und interpretiert die 0/1 für die spätere Speicherung. Dabei verwenden moderne Sampler eine Schätzung und Interpolation der Flanke.
Der Speicher wird vom Sampler beschrieben und von der Monitoreinheit ausgelesen. Oftmals werden über einen elektronischen Steuerbaustein käufliche RAM-Module (DIMM / DDR) angesprochen.
Hersteller
Tischgeräte
Der typische Logikanalyzer ist (bis auf wenige Grossgeräte) voll portabel, wenn auch nicht sonderlich handlich. Er kommt als fertiges Tischgerät mit integriertem Netztteil, Display und allen Funktoinseinheiten.
PC-Geräte
Für mobile Einsätze eignen sich kleine Vorschaltgeräte, bei denen die Anzeige und Teile der Auswertung weggelassen und in den PC verlagert wurden. Diese sind nur mit einem PC sinnvoll zu betreiben. Nur vereinzelt können sie stand alone betrieben werden, z.B. als permanenter data logger.
Aufgrund der geringen Bandbreite zwischen Aufnahmeeinheit und PC, lassen sich nur sehr geringe Frequenzen in Echtzeit abbilden, bzw. getätigte Shots rasch updaten. Auch haben USB-Geräte meist eine sehr niedrige Bandbreite, da einfache Sampleschaltungen auf FPGA-Basis verwendet werden.
Hersteller
- Keysight (Agilent)
- Hewlett-Packard
- LeCroy
- Rigol
- Tektronix
- Prodigy Technovations
PC-Geräte
- Chrono (USA)
- Deditec
- Hantek (China)
- Instek
- LogicPort von Intronix Test Instruments bzw. PC-Testinstruments (USA). Software/Treiber leider nur für Windows.
- Meilhaus
- Saleae (USA) - Achtung: bei Amazon und eBay stößt man häufig auf billige Clones aus China mit der selben Bezeichnung.
- Embedded Logic Analyzer von Prodigy Technovations
Selbstbau
Projekte
Siehe Seite Logic_Analyzer