邏輯分析儀（Logic Analyzer）用於同時抓取、顯示和測量數位電路中的多個電子信號。主要用於調試數位電路、數位通訊系統；邏輯分析儀的通道數比示波器多，市面上常見有 8、16 通道，甚至也有超過 100 個通道。邏輯分析儀能顯示數位系統中，不同訊號之間的關係和時序；是查看波形、調試數位通訊協定，以及梳理多線路數位系統的絕佳工具。
邏輯分析儀的優點
1. 同時擷取多個通道的訊號
邏輯分析儀能夠同時記錄大量數位訊號，從 8 到 100 個通道不等。雖然示波器也可以記錄數位資料，但由於儲存類比資料的記憶體需求，一般的示波器通道數量、記錄持續時間，皆無法與邏輯分析儀相比。而且邏輯分析儀能紀錄數位和類比訊號的波形，利於複雜電路和系統的特性分析。
2. 個人化地設定觸發
邏輯分析儀可以設定在觸發條件發生時，則開始記錄。觸發條件可以設定例如：簡單的單一通道上升／下降，或是包含多個通道或狀態的複雜條件，或針對特定協定行為進行觸發。
3. PC-based 打破體積限制，輕便可攜
過往使用的獨立邏輯分析儀，配備有顯示螢幕；不過，隨著個人電腦效能變強，且配有更快的連接埠，現在許多 PC-based 邏輯分析儀縮減設備體積，改搭配電腦軟體執行；擷取多個高速數位訊號後，透過連接埠傳送至電腦顯示；整體分析儀的尺寸大幅縮小，成本也降低。
4. 輕鬆獲取資料導引
例如 Saleae 邏輯分析儀搭配的軟體，包含用於導引大量訊號的控制選項，例如：縮放、平移、搜尋等；可以讓工程師了解訊號的細節。以及備有其他高階功能，可協助定義擷取的訊號，例如：週期訊號的脈衝寬度、頻率和週期以及佔空比……等。
「邏輯分析儀」不同於「示波器」的特點
邏輯分析儀和示波器都能量測訊號，但功能不完全相同。示波器適合測量電路中，兩點之間的電壓變化；邏輯分析儀則適合測試、調整和分析數位電路。
以下是邏輯分析儀的特點：
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如何使用邏輯分析儀
邏輯分析儀透過將一段時間內記錄的電壓，轉換為一系列二進位資料（1 和 0），將擷取的資料視覺化。使用邏輯分析儀，有五個主要步驟如下：
將探頭連接到待測系統
設定採樣模式
配置觸發條件
獲取訊號
顯示和分析波形
1. 將探頭連接到被測系統
大多數邏輯分析儀都配有特殊的線材配件，其中包含許多探棒；首先，將線材連接到邏輯分析儀。
使用探棒前，先確認待測試的系統／裝置以關閉，避免短路。找到「ground／common」探棒，並將其連接到測試系統的 ground／common 點上。
大多數邏輯分析儀都有夾式探頭，可以將其連接到各式訊號點上。若遇到沒有外露引線的小型 SMD（surface-mount devices） 元件，則可以透過焊接方式取得訊號。
2. 設定採樣模式
邏輯分析儀一般有兩種擷取和顯示資料的方法：定時模式（Timing mode）和狀態模式（State mode）。
定時模式利於將資料以「隨時間變化的波形」視覺化。而狀態模式則可以將資料整理與時脈同步的清單；如待測平台接收訊號的方式來檢視資料。
定時模式
在定時模式下，根據邏輯分析儀的內部CLK，以精確的時間間隔擷取資料。採樣率可以由使用者設定。例如，如果將採樣率設為 1 khz，則邏輯分析儀每秒將捕獲資料 1000 次（每毫秒對探測線採樣一次）。
在下圖中，我們可以看到單一邏輯分析儀通道如何以精確的間隔對正弦波進行取樣。將每個樣本的電壓與閾值進行比較。根據捕獲的 1 和 0 重建數位訊號，顯示波形。
狀態模式
狀態模式要求將其中一個通道定義為時間基準；其他資料線上的訊號在時脈訊號的邊緣取樣。在下圖範例中，使用兩個 D 正反器，每個都有一條 Data In Line（標記為 D0 或 D1）、一條 Data Out Line（標記為 Q0 或 Q1）和一條時脈線 CLK。
在時脈訊號的每個上升沿，「Data In Line」引腳上的邏輯電平被鎖存並複製到「Data Out Line」引腳上。如果我們將 2 個邏輯分析儀探頭連接到 D0、D1 引腳，將第三個探頭連接到 CLK，就可以用狀態模式來查看訊號在 Q0、Q1 上的樣子。
狀態模式資料通常以「清單」格式呈現，當 IC 內部的訊號輸出有問題時，狀態模式可以幫助我們了解系統內部可能發生的情況。
3. 配置觸發條件
開始採樣之前，要配置觸發條件。不同的通道可以從螢幕選單，選擇觸發的條件不同；包括上升沿、下降沿、脈衝寬度，甚至是特定協定行為等等，來配置觸發選項，例如邏輯高或邏輯低。
以下是常見的觸發條件設置選擇：
無觸發 No trigger：
無觸發時，由手動按下「開始」或「運行」按鈕，命令邏輯分析儀開始採樣和記錄資料。
邊緣觸發 Edge Trigger：
將邏輯分析儀設定為監視單一通道上的上升沿或下降沿，由此開始觸發記錄訊號過程。
碼型觸發 Pattern Trigger：
如果正在擷取多個通道，則可以將邏輯分析儀設定為在多個通道上看到特定 1 和 0 的碼型時，啟動捕獲程序。
複合式觸發 Complex Trigger：
一些進階邏輯分析儀可以設定一系列 if-then-else 語法，來建立觸發器，這類觸發器有助於尋找總線上特定位址的傳輸。
4. 獲取訊號
按下開始捕獲、設置觸發器、或滿足觸發條件時，邏輯分析儀將開始抓取資料，直到內存滿為止。一些邏輯分析儀保留並顯示觸發點之前的部分資料，這些資料稱為「負時間」（negative time）。若分析儀設定「重複」或「連續」抓取模式，可以不間斷地連續抓取和即時顯示資料。
5. 顯示和分析波形
大多數邏輯分析儀會將資料顯示為波形，範例如下圖。其中 x 軸為時間，y 軸為邏輯狀態（1 或 0）。這種顯示方式利於查看一段時域中，多個訊號之間的相關性。
當邏輯分析儀解碼各種通訊協定，例如 UART、SPI、I2C 時，可能呈現以下：
顯示波型的畫面可以透過滑鼠滾動、縮放，以及查看數據細節；還可以透過輸入數字或 ASCII 字元來搜尋模式。某些高級的邏輯分析儀，甚至配備能夠分析機器語言，並將其轉換成程式碼的解碼器和軟體。
邏輯分析儀是分析數位訊號的強大工具，了解不同的模式和操作，可以幫助人們更輕鬆快速地獲取精準的資料及分析結果。本篇文章介紹現代邏輯分析儀的特色、優勢，以及基礎使用方法，希望對於觀望選購邏輯分析儀或示波器的使用者有所幫助。《翔宇科技》代理 Saleae 系列 PC-baesd 邏輯分析儀，如果您有興趣，歡迎隨時與我們聯繫。
延伸閱讀：
其他參考資源：
