로직 애널라이저란?
로직 애널라이저 (영어: Logic analyzer) 는 디지털 신호 전용 애널라이저 (분석 장치) 로, 디지털 회로의 동작 검증을 주 목적으로 하는 측정기입니다.
신호를 분석하는 장치로서 주로 아날로그 신호 분석에 사용되는 오실로스코프와 비교되기도 합니다.
로직 애널라이저의 사용 용도
로직 애널라이저는 디지털 회로의 검증과 트러블슈팅에 필수적인 도구로, 제품 개발 및 제조 현장에서 사용되고 있습니다.
여러 신호의 입력에 대해 아날로그 특성은 측정하지 않고, 임계값을 이용하여 0과 1로 변환하여 처리합니다. 신호를 디지털 데이터로 취급하기 때문에 디지털 회로에서 다음과 같은 용도로 사용됩니다.
- 시스템 동작의 디버깅 및 검증
- 여러 디지털 신호의 동시 추적 및 상관관계 분석
- 버스의 타이밍 위반 및 과도 현상 감지
- 임베디드 소프트웨어의 실행 추적
로직 애널라이저의 원리
테스트 대상 시스템 (SUT: System under test) 의 측정 지점에 프로브를 설치하여 신호를 로직 애널라이저에 입력합니다. 입력된 신호는 먼저 비교기에 입력됩니다.
비교기에서는 사용자가 임의로 설정한 임계전압 (임계값) 과 비교하여 이보다 높으면 “1”, 낮으면 “0”으로 후단으로 전달됩니다. 즉, 비교기를 통과한 후에는 디지털 신호로 취급됩니다.
비교기의 출력은 클럭과 트리거 조건에 따라 디지털 신호로 출력됩니다. 클럭은 로직 애널라이저의 내부 샘플링 클럭을 사용하는 경우와 SUT의 외부 클럭을 준용하는 경우가 있으며, 용도에 따라 구분하여 사용합니다.
전자는 각 신호 간의 타이밍 정보를 얻기 위해, 후자는 상태를 얻기 위한 것입니다. 트리거 조건은 특정 로직 패턴, 임의의 이벤트 수 카운트, 이벤트 지속시간 등 다양한 항목을 설정할 수 있습니다.
테스트 대상 회로의 신호 레벨에서 적절한 임계값을 설정하고, 얻고자 하는 정보에 대해 적절한 클럭, 트리거 조건을 설정하는 것이 중요합니다.
로직 애널라이저 사용법
프로브를 SUT에 연결하고 개별 입력 신호에 이름을 설정합니다. 이때 버스 등 여러 신호를 측정할 경우, 그룹화하여 등록하면 측정 결과를 쉽게 관찰할 수 있습니다.
다음으로 신호를 샘플링할 시간을 결정합니다. 샘플링 클럭의 주파수가 높을수록 더 세밀한 신호 측정이 가능합니다. 반면, 수집할 수 있는 데이터 양은 일정하기 때문에 관찰할 수 있는 시간 폭은 좁아집니다. 신호의 샘플링 간격은 다음 식을 통해 구할 수 있습니다.
샘플링 간격(초)=1/주파수(Hz)
마지막으로 트리거 조건 설정입니다. 트리거 조건 설정에서는 측정 시작 이외에도 트리거 발생 시 화면 표시 방법을 지정할 수 있습니다. 화면 표시 방법에서는 트리거가 3회 발생하면 중지할 것인지, 트리거가 발생할 때마다 측정 결과를 갱신할 것인지 지정할 수 있습니다.
로직 애널라이저의 기타 정보
1. 로직 애널라이저와 오실로스코프의 차이점
오실로스코프가 신호의 파형 등 아날로그 특성을 관찰할 수 있는 반면, 로직 애널라이저는 신호에서 디지털 데이터 (정보) 를 처리합니다.
하나의 신호에서 얻을 수 있는 정보량은 오실로스코프가 더 많지만, 동시에 관찰할 수 있는 신호는 4개 (4채널) 정도로 제한되는 반면, 로직 애널라이저는 동시에 다수의 입력 신호를 처리할 수 있는 것이 특징입니다.
2. 로직 애널라이저 사용 시 주의 사항
로직 애널라이저에는 몇 가지 주의 사항이 있는데, SUT와 로직 애널라이저의 고장을 방지하고 올바른 측정 결과를 얻기 위해 알아두면 도움이 될 것입니다.
SUT의 전원이 꺼져 있는지 확인합니다.
SUT에 프로브를 연결할 때 측정 부위와 그 주변부가 프로브를 통해 접촉할 수 있는데, SUT에 전원이 공급되면 그 순간 큰 전류가 흐르게 되어 고장이 발생할 수 있습니다. 따라서 항상 프로브 연결이 끝난 후 SUT에 전원을 공급하도록 주의해야합니다.
용도에 맞는 프로브 선택하기
프로브에는 측정하는 신호마다 리드를 개별적으로 연결하는 플라잉 리드 프로브, 로직 애널라이저 전용 커넥터와 연결하는 커넥터 프로브, 기판 풋프린트에 직접 연결하는 커넥터리스 프로브 등이 있습니다. 용도에 따라 프로브를 선택해야 합니다.
용도에 따라 측정 조건 설정하기
측정하고자 하는 신호의 변화 빈도나 측정 범위에 따라 샘플링 클럭과 기록 시간을 설정합니다. 로직 애널라이저의 성능에 따라 다르지만, 분해능과 메모리 용량을 고려하여 올바른 측정 결과를 얻을 수 있도록 설정과 기종을 선택해야 합니다.