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邏輯分析儀是分析數字系統邏輯關系的儀器。邏輯分析儀是屬于數據域測試儀器中的一種總線分析儀，即以總線(多線)概念為基礎，同時對多條數據線上的數據流進行觀察和測試的儀器，這種儀器對復雜的數字系統的測試和分析十分有效。
邏輯分析儀是利用時鐘從測試設備上采集和顯示數字信號的儀器，最主要作用在于時序判定。由于邏輯分析儀不像示波器那樣有許多電壓等級，通常只顯示兩個電壓(邏輯1和0)，因此設定了參考電壓后，邏輯分析儀將被測信號通過比較器進行判定，高于參考電壓者為High,低于參考電壓者為Low，在High與 Low之間形成數字波形。
例如:一個待測信號使用200Hz采樣率的邏輯分析儀，當參考電壓設定為1.5V時，在測量時邏輯分析儀就會平均每5ms采取一個點，超過1.5V者為High(邏輯1)，低于1.5V者為Low(邏輯0)，而后的邏輯1和0可連接成一個簡單波形，工程師便可在此連續波形中找出異常錯誤(bug)之處。
整體而言，邏輯分析儀測量被測信號時，并不會顯示出電壓值，只是High跟Low的差別;如果要測量電壓就一定需要使用示波器。
除了電壓值的顯示不同外，邏輯分析儀與示波器的另一個差別在于通道數量。一般的示波器只有2個通道或4個通道，而邏輯分析儀可以擁有從16個通道、32個通道、64個通道和上百個通道數不等，因此邏輯分析儀具備同時進行多通道測試的優勢。
根據硬件設備設計上的差異，市面上邏輯分析儀大致上可分為獨立式(或單機型)邏輯分析儀和需結合電腦的PC-based卡式虛擬邏輯分析儀。
獨立式邏輯分析儀是將所有的測試軟件、運算管理元件以及整合在一臺儀器之中;卡式虛擬邏輯分析儀則需要搭配電腦一起使用，顯示屏也與主機分開。
就整體規格而言，獨立式邏輯分析儀已發展到相當高標準的產品，例如采樣率可達8GHz、通道數可擴充到300個通道以上，存儲深度相對也高，獨立式邏輯分析儀以往價格昂貴，從幾萬到數十萬人民幣不等，一般用戶很少用得起。
基于計算機接口的卡式虛擬邏輯分析儀，以較小的成本提供了相應的性能，但是卡式虛擬邏輯分析儀需要配備電腦才能使用。
技術的發展也逐漸把示波器和邏輯分析儀的功能融合在一起，成為混合式的儀器(MSO)，也稱混合信號測試儀器。
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