ロジックアナライザの選び方(2021年6月)

概要

ロジックアナライザについていろいろ調べていたので、一旦まとめてみました。実際のところ、無いと不便ですがちょっと高いので手が出にくいですよね。

ロジックアナライザとオシロスコープの違い

ロジックアナライザは主にデジタルデータの変化を測定する機材です。オシロスコープはアナログデータの変化を測定する機材です。とはいえ、ロジックアナライザでもアナログ測定できるものもありますし、オシロスコープでもデジタルが測定できるものがあります。

ざっくりと信号の変化を全部記録して確認する場合にはロジックアナライザが便利です。繰り返す信号をリアルタイムで確認するのはオシロスコープが便利です。

実際のところ、電子工作で基板を自作する場合人はオシロスコープが必要ですが、それ以外の場合にはアナログ対応のロジックアナライザで十分な場合が多いです。

信号について

プロトコル周波数チャンネル
UART(MIDI)31.25Kbps2
PWM1.2Kbps~312.5Kbps1
UART(RS-232C)300bps~1.5Mbps2
I2C100KHz~400KHz2
CAN10Kbps~1Mbps2
USB 1.112Mbps2
SPI1MHz~80MHz4
USB 2.01.5Mbps~480Mbps2
パラレルまちまち8(4-16)

ロジックアナライザやオシロスコープを選択する場合に重要なのはチャンネル数と対応周波数です。上記がざっくりとよく使うプロトコルの一覧になります。通常の電子工作ユーザーですとI2Cなどをよく使います。この場合2チャンネルで400KHzぐらいまでの比較的低速なプロトコルとなります。高速なものはSPIでして、4チャンネルで数十MHzになります。

USBは多くの場合速度が早すぎて個人では手がでないと思います。WiresharkのUSBPcapなどを使うことが一般的な気もします。

デバイス動作周波数
M5StickC(内蔵パネル)80MHz
ILI934140MHz
ILI948627MHz
ILI948116MHz
SD(デフォルト値)4MHz

さて、上記がSPIで使われている通信速度の一例です。ESP32の場合には内蔵画面の場合には80MHzなどの高速動作が可能ですが、自分で配線をした場合には40MHzやより低い速度でしか安定しません。SDカードの場合には4MHzとかなり低速です。

ロジックアナライザやオシロスコープで信号を計測する場合には、目標となる周波数の3倍から10倍程度が必要と言われています。

つまり100MHzのオシロスコープの場合10MHzから33MHzぐらいまでの信号を測定することができます。I2Cの場合には400KHzですので1.2MHzから4MHzぐらいは必要になりますね。

チャンネル数ですが、最低でも2チャンネルですが、できれば4チャンネルぐらいはほしいです。パラレル転送の場合8チェンネル+制御信号で16チャンネル必要な場合がありますが、必要になる人はかなり限られると思います。

アナログ対応ロジックアナライザ(万能型)

価格型番アナログ帯域デジタル帯域備考
120,000Logic Pro1616ch50Msps16ch500Mspsアナログ対応16chロジアナ
84,280Logic Pro88ch50Msps8ch500Mspsアナログ対応8chロジアナ
48,500Logic88ch10Msps8ch100Mspsアナログ対応8chロジアナ
45,000Analog Discovery 22ch30MHz16ch100Msps16chロジアナ+2chアナログ
20,100ADALM20002ch100Msps16ch100Msps16chロジアナ+2chアナログ
5,749LHT00SU11ch3MHz8ch16Msps8chロジアナ+1chアナログ

万能型のロジックアナライザの紹介です。アナログ対応のロジックアナライザになります。

Logic 8(ブラック)- Saleae 8チャンネルロジックアナライザ
Saleae
¥62,389(2021/06/29 21:17時点)
8点デジタル/アナログ入力(マルチユース)

Saleae社のLogicシリーズが一番有名で、アプリなどもかなり使いやすいと思います。とはいえ値段的にはちょっと手が出にくいですね。性能的にはピカイチなのですが、どちらかというとプロ用の機材です。また、Logic8の場合は8チャンネルあって、全チャンネルアナログとデジタルが同時利用可能です。

すべての機材に共通していますが、帯域などに関してはチャンネル数によって上限が下がります。Logic8の場合3チェンネルまで100Mspsで、それ以上のチャンネル数では下がっていき、8チャンネルの場合には25Mspsになります。Logic Pro16でも4チャンネルまで500Mspsでそれ以上は100Mspsになります。このへんの情報はデータシートやマニュアルなどのすぐに出てこないところに書かれているので注意してください。

※追記 Twitterでディスカウントが可能との情報を教えてもらいました。

上記に詳細がありましたが、特別なフォームでリクエストすることで安くしてくれるようです。ただしアメリカからの直接購入になると思いますので、日本でのサポートは受けれません。

Analog Discovery 2 100-MSPS USB Oscilloscope, Logic Analyzer and Variable Power Supply
Digilent
¥55,997(2021/07/31 22:43時点)
100MSPS USBオシロスコープ、ロジックアナライザ、可変電源、および多機能計測器

Analog Discovery 2はまさに万能ツールでいろいろなことができます。どちらかというと学生向けのオールインワンのツールとなります。とりあえずこれを持っていれば大抵の用途では問題ないと思います。

ほぼ同じスペックなのに半額ぐらいの機材もあります。こちらのほうが情報は少ないので使うのはちょっと大変かもしれませんが、安く手に入ります。ソフト自体はAnalog Discovery 2の方がお金がかかっているのか直感的に感じました。

バーチャルオシロスコープロジックアナライザ 多機能信号発生器 デジタルオシロスコープ 8チャンネルロジックアナライザ
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【高品質的な素材で作る】本バーチャルオシロスコープロジックアナライザは高品質の電子素材で作られており、長寿命を持っています。頑丈で壊れにくいのであんしんで使用できます。そして、防湿性、耐腐食と高硬度性の機能性が優れています。

上記が私おすすめの機材です。アナログが1チャンネルと、デジタル8チャンネルで性能的にはかなり低いですが、値段の桁が違います。

上記で紹介していますが、AliExpressなどで購入すると3週間ぐらい届くまでかかりますが3千円ぐらいで手に入ります。個人的にはこれをメインで使っていて、性能が足りない場合にはオシロスコープを使っています。

I2CやSDカードの低速モードぐらいであればこれでもなんとか利用できると思います。

オシロスコープ(デコード付き)

価格型番アナログ帯域デジタル帯域備考
115,060SDS1104X-E+OP4ch100MHz16ch1Gsps4chオシロスコープ+16chロジアナ
59,800SDS1104X-E4ch100MHz0ch4chオシロスコープ
39,800SDS1104X-U4ch100MHz0ch4chオシロスコープ(廉価版)

こちらはオシロスコープで、ロジックアナライザ的な機能がついているものです。

ピックアップしたのはSIGLENTの製品になります。この製品の特徴としてロジックアナライザ的な使い方ができる機能が無料で使えます。オシロスコープ単体ではRIGOLのものが評判がいいのですが、ものによってデコード機能が別売りで3万円ぐらいすることがあります。

個人的には4万円の一番安いものでも十分で、それで足りなくなってから更に上位に買い換えればと思っています。

RIGOL ミックスドシグナルオシロスコープ MSO5074 70MHz 4ch 8GSa/s 6月限定無償提供キャンペーン【88,800円分のバンドルオプション+最大レコード長200Mポイント拡張】【3年間保証付き】
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※【製品説明】MSO5000シリーズ・デジタル・オシロスコープは、ウルトラビジョンIIテクノロジ世代の高性能で高コスパなデジタル・オシロスコープです。コンパクトでポータブルなデザイン、さらにチャンネル数や周波数帯域、 シリアル解析などがアップグレード可能です。

純粋なオシロスコープであれば、上記の黒いRIGOLとかが人気ですがちょっと高いですよね。

USBオシロスコープ(デコード付き)

価格型番アナログ帯域デジタル帯域備考
141,900PicoScope 3403D MSO4ch50MHz16ch1GspsUSB4chオシロスコープ+16chロジアナ
70,290PicoScope 2206B MSO2ch50MHz16ch1GspsUSB2chオシロスコープ+16chロジアナ
61,490PicoScope 2405A4ch25MHz0chUSB4chオシロスコープ
53,790PicoScope 2205A MSO2ch25MHz16ch500MspsUSB2chオシロスコープ+16chロジアナ

USBタイプのオシロスコープです。いろいろ安いのもあるのですが、基本的にデコード機能がついているものは非常に少ないです。PicoScopeシリーズはプロ向けのシリーズで、アプリケーションがよくできているみたいです。基本的に最上位機種と入門機種で同じアプリケーションが使えるので帯域やチャンネルの差のみで、デコードなどの機能差はありません。

ただし、ちょっとシリーズが多すぎて帯域やチャンネル数などで細かく値段が違うのでなかなか選びにくい気もします。

ロジックアナライザ

価格型番アナログ帯域デジタル帯域備考
20,260ZEROPLUS LAP-C(16064)0ch16ch100Msps16chロジアナ
1,000EZ-USB FX2LP0ch8ch16Msps8chロジアナ

一般的なロジックアナライザです。なぜ最後に紹介するかというとあまりおすすめしないからです。

ZEROPLUSのロジックアナライザは定番でして、私も2台持っています。かなり使いやすいのですが、標準だとアナログのデータを見ることができません。1万2800円でアナログを追加するオプションがあるのですが、LAP-C(16032)につけるとアナログ1チャンネルに、デジタル7チャンネルと微妙なスペックとなります。

オシロスコープを持っている人などが、純粋なロジックアナライザがほしい場合にはZEROPLUSはおすすめですが、オシロスコープを持っていない人であればLogicかAnalog Discovery 2が便利だと思います。

EZ-USB FX2LPは上記のようなUSB開発ボードになります。そこそこ高速なGPIOとして利用できますので、ロジックアナライザとしても利用可能です。

Ren He 24MHz 8チャンネル 8CHロジックアナライザ サポート USBロジックアナライザ MCU FPGA ARM対応
Ren He
¥999(2021/06/29 20:57時点)
デジタル回路の監視、解析、デバッグ用のUSBロジックアナライザ。

上記のものも中身はEZ-USB FX2LPになります。実は最初に紹介したLHT00SU1も実はEZ-USB FX2LPにアナログチャンネルを追加したものになります。

純粋なロジックアナライザとして、低速な信号を調べるのには十分ですが個人的にはアナログ対応しているものを持っていると便利だと思います。

アナログの必要性

ロジックアナライザな基本的には正常に動かないときに利用します。デジタル信号が対象になるので、アナログは必要ないように思えますが、実際にはアナログ信号を確認しないと解決できない問題が多いです。

よくある場合としてI2Cなどの場合に信号線を伸ばすと信号がなまりやすくなります。抵抗値などでデジタル信号にきれいになるように調整が必要です。このときオシロスコープなどのアナログを見る機材が必要なのですが、アナログとデジタル両方の信号をみながら作業したほうが安全です。

もちろん安いUSBオシロスコープと、EZ-USB FX2LPの組み合わせでもある程度は解決できます。使い分ければいいのですが、とりあえず一緒に見ることができる機材があると本当に楽です!

例えば上記だと上がアナログ信号で、下がデジタル信号になります。全部アナログ信号で確認する方が楽な場合もありますが、まずはデジタルで動作確認して気になったところをアナログで調べる方法でいまは調査しています。

一覧

価格型番アナログ帯域デジタル帯域備考
141,900PicoScope 3403D MSO4ch50MHz16ch1GspsUSB4chオシロスコープ+16chロジアナ
120,000Logic Pro1616ch50Msps16ch500Mspsアナログ対応16chロジアナ
115,060SDS1104X-E+OP4ch100MHz16ch1Gsps4chオシロスコープ+16chロジアナ
84,280Logic Pro88ch50Msps8ch500Mspsアナログ対応8chロジアナ
70,290PicoScope 2206B MSO2ch50MHz16ch1GspsUSB2chオシロスコープ+16chロジアナ
61,490PicoScope 2405A4ch25MHz0chUSB4chオシロスコープ
59,800SDS1104X-E4ch100MHz0ch4chオシロスコープ
53,790PicoScope 2205A MSO2ch25MHz16ch500MspsUSB2chオシロスコープ+16chロジアナ
48,500Logic88ch10Msps8ch100Mspsアナログ対応8chロジアナ
45,000AnalogDiscovery22ch30MHz16ch100Msps16chロジアナ+2chアナログ
39,800SDS1104X-U4ch100MHz0ch4chオシロスコープ(廉価版)
20,260ZEROPLUS LAP-C0ch16ch100Msps16chロジアナ
20,100ADALM20002ch100Msps16ch100Msps16chロジアナ+2chアナログ
5,749LHT00SU11ch3MHz8ch16Msps8chロジアナ+1chアナログ
1,000EZ-USB FX2LP0ch8ch16Msps8chロジアナ

全部の商品を値段でソートしています。ちなみに価格に関しては秋月電子やモノタロウなどで購入した場合の比較的安価なものを持ってきています。Amazonだとちょっと高いものが多いですね。

まとめ

時間に余裕がある人は3週間ぐらい届くのに時間かかりますが、AliExpressなどでLHT00SU1を購入するのをおすすめします。大抵のことはこれで問題ありません。性能的に物足りなくなってからちゃんとしたのを購入するのが良いと思います。

Analog Discovery 2が本当はおすすめですが、個人的には高くて手がでません。4万円予算があればオシロスコープを買うと思います。。。

オシロスコープは1チャンネルでもあると便利ですが、実際のところ私は低速の信号を見ることが多いので、LHT00SU1の3MHzで十分な事が多いです。アナログセンサなどの出力もLHT00SU1でみちゃう事が多いです。

作業机があって、オシロスコープとロジックアナライザがすぐに使える状態の場合には個別にあったほうが便利だと思いますが、この辺は作業環境と、見る信号によってわかると思います。

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