探头在逻辑分析仪中的作用

市场上逻辑分析仪厂家众多，大家在选择逻辑分析仪时会关注存储深度、采样率、协议解码等的对比，但往往容易忽略探头的选择，在这里跟大家好好分享下探头在逻辑分析仪中起着什么重要作用。

逻辑分析仪一般由四部分组成，探头，信号处理，数据采集，数据显示。如图 1所示：

图 1 便携式逻辑分析仪的硬件结构

探头的选择是测量信号的第一个环节。使用一个不合适的或者不良的探头则会影响测量结果。因此要确保探头对被测回路的影响最小。

用户在选择以及使用逻辑分析仪时，不仅要关注上位机软件的协议解码的功能，同时要注意以下几个方面。

1.1 测量线的形式

各厂商标配的测量线样式不一，长度大约都在20cm以上，有单端线，屏蔽线两种。

图 2 单端线和屏蔽线

单端线和屏蔽线对比

1.2 测量带宽

厂商会在使用说明书中给出带宽参数，如下图所示。逻辑分析的带宽暂时没有一个明确的定义：根据笔者的经验，该带宽值取决于异步采样率/2、同步采样率、探头带宽三者中的最小值。

不同厂商给出的带宽

注意：为了能够准确测量信号，建议选择带宽值为实际测量信号频率的2倍以上。

一段1英尺(约25.4cm)的单端测量线在不做匹配的情况下，测量10MHz以内的信号，引入的测量误差可以忽略，经过简单匹配后， 可以测量30M Hz以内的信号。

考虑到用户接线方便，国内逻辑分析仪LA2000A系列的采用了单端测量线，同时又对测量线和测主机进行了信号匹配，可测量高达80M Hz的TTL电平信号。

LAB7000系列的测量线采用屏蔽测量线，实际带宽高达670 MHz，高出测量带宽250M Hz的两倍。可确保信号准确无误地被采集。

1.3 振铃、线间串扰

逻辑分析仪的输入通道数通常有多个。当测量多根信号线时，由测量线引入的振铃、串扰不可忽视。如图 3所示，一个低频的方波信号，受到另外一个高速，高频的信号串扰。

图 3 明显的串扰波形

根据经验，在测试10M Hz以下的信号时，可以不必考虑单端测量线带来的干扰。

被测信号速率在30M~100M Hz，使用单端测量线时，可能会采集到异常信号。这时，应首先排除测量线带来的影响，选用屏蔽线进行测量。

当被测信号速率大于100MHz时，用户一定使用带屏蔽层的测量线，且将屏蔽层接到信号地。倘若屏蔽层没有接地，则和单端线一样，仍会受到其它信号的干扰，以及干扰其它的信号。

1.4 探头的耐用性

测量线由插头和线组成。常见的测量线是由杜邦头+ 26AWG 7芯镀锡线组成，杜邦头属于冲压件，金属簧片的柔韧性差，多次插拔之后容易出现松动，接触不良的现象。优点就是价格便宜，可以轻易获取。

图 4 杜邦线插头

LA2000A系列标配的测量线，插头由三层结构组成：绝缘塑料套，一体成型镀金铜套，两片高弹性镀金簧片。

图 5 ZLG定制2.54mm插头

镀金簧片可以有效与被测信号的排针形成面接触，且可以确保在多次插拔后保持一定的可靠性，避免接触不良。线材采用26AWG 号18芯镀银铜线组成，具有良好的电气性能。同时经过拉力测试、摇摆测试、弯折测试确保线材不易损坏和折断。