如今無(wú)論是在計算機領(lǐng)域通信領(lǐng)域還是消費電子領(lǐng)域當我們隨手拿來(lái)一塊電路板時(shí)都會(huì )發(fā)現其中所使用的器件是多種多樣的往往是混合了模擬器件和數字器件模擬部分包括光、聲、音、溫度、壓力等現實(shí)世界物理信號、電源信號、視頻信號、AM/FM等調制信號等數字部分則包括單片機微處理器可編程邏輯器件DSP等而象ADCDAC,某些單片機等則集模擬信號和數字信號于一個(gè)器件上。這樣的混合結構給我們的設計帶來(lái)了強大的靈活性但同時(shí)也給調試和測試帶來(lái)了復雜性：
１、模擬信號的測試和驗證需要仍然存在但同時(shí)存在很多路的數字信號需要進(jìn)行同時(shí)顯示驗證和測試尤其是需要驗證控制信號有無(wú)在正確的時(shí)間正確的控制相關(guān)的信號。
２、孤立信號越來(lái)越少多路信號的關(guān)聯(lián)性調試和驗證在很多情況下是必須的而模擬信號的速度往往低于數字信號要求儀器在捕獲一個(gè)慢信號完整周期的同時(shí)還能支持很高的采樣率這就要求儀器有很深的存儲深度和很多個(gè)通道價(jià)位還可要可以被接受。
３、高速數字信號本身呈現模擬特征（如過(guò)沖、振鈴等）需要進(jìn)行信號完整性測試。
４、不同器件或芯片間的通信大量使用串行總線(xiàn)如I2C,SPI,CAN,LIN,USB,SATA,PCI-E等儀器要和串行通信協(xié)議同步才能更好的調試驗證電路。
５、BGA等特殊封裝形式使得很多信號無(wú)法直接測量可編程器件的使用使得很多關(guān)鍵信號沒(méi)有在管腳處引出。
　　安捷倫近年來(lái)一直致力于混合電路測試技術(shù)的研究從而開(kāi)發(fā)了混合信號示波器該儀器與專(zhuān)業(yè)數碼相機的功能類(lèi)似：
１、廣角鏡頭能捕獲全方位的景色拍下突發(fā)事件時(shí)也清楚地記錄下周?chē)�人物和環(huán)境。混合信號示波器（MSO）可全方位捕獲模擬和數字信號多達18路和20路判知異常信號和其他多路數字信號或模擬信號有沒(méi)有關(guān)系。
２、800萬(wàn)CCD,一次成像不僅可記下全景而且可以對局部細節進(jìn)行放大而不失真。對應混合信號示波器（MSO）,標準配置的快響應深存儲可在一個(gè)屏幕上同時(shí)捕獲或顯示多達18或20個(gè)通道對每一路的信號都是深度捕獲存儲深度可達8MB,因此可放大幾萬(wàn)倍來(lái)觀(guān)察和分析細節。
　　自動(dòng)快速對焦讓相機和所拍攝物迅速同步完成對焦。對應混合信號示波器的靈活觸發(fā)功能可以讓你把混合信號示波器（MSO)和被測對象的運行狀態(tài)同步起來(lái)比如可與I2C,SPI等串行總線(xiàn)的協(xié)議同步可與SDRAM控制命令PCI總線(xiàn)命令LCD驅動(dòng)電路命令等同步。
　　下面我們來(lái)看一下混合信號示波器（MSO）到底是一種什么樣的測試儀器：
一、由于混合信號電路本身的復雜性即使您只需要觀(guān)察一路信號的質(zhì)量數字示波器和模擬示波器也無(wú)法完成比如當你需要觀(guān)察DDR SDRAM的某根數據線(xiàn)信號質(zhì)量時(shí)眼圖分析是常用的手段在分析時(shí)示波器要首先和DDR SDRAM的讀寫(xiě)操作同步根據DDR SDRAM的命令（參見(jiàn)下表）這需要占用五個(gè)通道分別連接到RAS,CAS,CS,WE,CLK信號上同時(shí)再使用另外一個(gè)通道來(lái)觀(guān)察你所關(guān)心的數據信號眼圖結果如下圖所示混合信號示波器（MSO）輕松獲取DDR SDRAM的連續８個(gè)讀操作（８個(gè)眼圖）這對于普通數字存儲示波器（DSO）來(lái)說(shuō)是不可能的因為他沒(méi)有足夠多的通道鎖定SDRAM的操作（為讓整個(gè)顯示更加清楚我們故意沒(méi)有顯示那５路作觸發(fā)用的信號）。
二、混合信號示波器解決的另一個(gè)難題是數字存儲示波器（DSO）或模擬示波器可以判別信號是否正常卻不能告訴你信號是在什么時(shí)候變得不正常反過(guò)來(lái)講它不能幫助你驗證在電路特定的運作狀態(tài)下關(guān)鍵信號的質(zhì)量是否過(guò)關(guān)而這對混合信號示波器來(lái)講則是再簡(jiǎn)單不過(guò)的事如下圖所示安捷倫的研發(fā)工程師用混合信號示波器發(fā)現其PCI總線(xiàn)數采插卡在DMA控制器將總線(xiàn)控制權交回CPU后內部的固化軟件偶爾會(huì )跑飛根本原因是這時(shí)時(shí)鐘會(huì )出現不應該的幅值跌落導致電路誤認為新的時(shí)鐘周期到來(lái)從而產(chǎn)生誤動(dòng)作據此工程師又進(jìn)一步發(fā)現導致該幅值跌落的原因從而解決了問(wèn)題。使用時(shí)只需注意把控制信號連接到邏輯通道上根據PCI總線(xiàn)命令設定觸發(fā)條件即可。
三、上面的功能實(shí)質(zhì)上是混合信號示波器可以與并行總線(xiàn)的控制命令相同步混合信號示波器可以解決的第三個(gè)難題是與串行總線(xiàn)同步比如I2C僅由兩根線(xiàn)（時(shí)鐘線(xiàn)SCL,數據線(xiàn)SDA）組成如何判斷和驗證電路可以正確的完成某個(gè)地址（如0x50）讀出某個(gè)數據（如0x50）混合信號示波器（如MSO6054A）完全可以根據I2C的協(xié)議來(lái)判斷兩個(gè)器件是否透過(guò)I2C總線(xiàn)完成通信對于其他總線(xiàn)如SPI,CAN也是同樣的方法也就是說(shuō)混合信號示波器能先將串行總線(xiàn)的協(xié)議先解出來(lái)然后再與之同步。
四、上面說(shuō)的是無(wú)論針對并行總線(xiàn)還是串行總線(xiàn)混合信號示波器都可以做到與其命令或協(xié)議同步調試混合信號示波器解決的第四個(gè)難題是對捕獲的深存儲數據的直接高清晰顯示處理如下圖所示脈寬調制（PWM）信號中偶爾會(huì )出現異常信號混合信號示波器（MSO)可直接以亮點(diǎn)或其他醒目的形式將異常信號和深存儲器中其他信號直接區分開(kāi)來(lái)即使是單次采集也沒(méi)有問(wèn)題而且還可以對這些異常的亮點(diǎn)進(jìn)行放大來(lái)觀(guān)察測量和分析，如下圖對其中一個(gè)亮點(diǎn)進(jìn)行放大后發(fā)現該異常是正脈沖末尾處有一短暫的幅值跌落。您可具體測量該異常的時(shí)間和幅值信息。
五、對于BGA等特殊封裝形式以及使用FPGA的電路本身電路可測的管腳不是很多18個(gè)或20個(gè)通道往往已是不錯而且FPGA的供應商提供的開(kāi)發(fā)工具往往引出的管腳也是有限的若您使用的是Xilinx公司提供的芯片安捷倫的FPGA動(dòng)態(tài)探頭配合混合信號示波器使用可以同時(shí)觀(guān)察FPGA內部節點(diǎn)和外圍信號的互動(dòng)情況。
　　目前被大量使用的數字示波器大都是２通道或４通道當有大量數字信號需要被調試時(shí)條件好的工程師會(huì )借助于邏輯分析儀但孤立的使用邏輯分析儀或數字示波器對混合信號電路的調試效率往往是很低的比如很多時(shí)候電路中的關(guān)鍵握手活動(dòng)或特定任務(wù)執行的驗證往往牽扯到模擬信號和多路數字信號必須在某個(gè)時(shí)間段內按一定時(shí)序出現因此你需要把示波器邏輯分析儀器同步起來(lái)一起使用目前的方案有：
１、在邏輯分析系統中允許使用示波器模塊；
２、使用時(shí)間相關(guān)夾具同步兩臺儀器并讓其中一臺儀器的光標移動(dòng)時(shí)另一臺儀器的光標也跟著(zhù)移動(dòng)（即光標聯(lián)動(dòng)功能）。
　　與混合信號示波器方案相比上述兩個(gè)方案都適合于可以將數十路甚至上百路信號測試點(diǎn)都引出來(lái)的電路優(yōu)點(diǎn)是其邏輯分析功能非常完善和強大可以做反匯編甚至高級源代碼相關(guān)分析。缺陷是對只能引出十幾個(gè)被測點(diǎn)的電路顯然有點(diǎn)大材小用而且價(jià)格比較昂貴使用起來(lái)較混合信號示波器復雜尤其是使用時(shí)間相關(guān)夾具的第二種方案若想將示波器的數據傳輸到邏輯分析儀的屏幕上和數字通道一起顯示屏幕刷新率會(huì )很慢比如示波器若是每通道4M樣點(diǎn)的存儲深度將示波器的四個(gè)通道的數據傳遞到邏輯分析儀器上顯示一次有可能需要１分鐘時(shí)間對于上面舉的PCI總線(xiàn)數采插卡的例子必須將示波器設置成無(wú)限余輝的方式才能發(fā)現偶發(fā)的時(shí)鐘信號幅值跌落情況若屏幕刷新率很慢是難以用來(lái)解決該問(wèn)題的，對于觀(guān)察DDR SDRAM信號眼圖也是如此當然你可以讓兩臺儀器各自顯示各自的波形這樣不影響示波器的波形刷新率但觀(guān)察多路混合信號就不太直觀(guān)。而且有些廠(chǎng)家的時(shí)間相關(guān)夾具不支持光標聯(lián)動(dòng)功能使用起來(lái)就更不方便了。
　　對于上面提到的讓儀器與串行信號的協(xié)議同步然后調試如對I2C,SPI等常見(jiàn)總線(xiàn)即使你使用功能強大的邏輯分析儀加上示波器和時(shí)間相關(guān)夾具也很難實(shí)現。
　　對于PWM等復雜信號中的異常很多示波器也有高清晰顯示技術(shù)但支持單次采集的高清晰顯示技術(shù)目前只有安捷倫能提供。
　　對于管理者來(lái)講實(shí)現投資利用率的最大化是非常重要的對應儀器的投資利用率我們可以從兩方面來(lái)看一是利用率二是使用率，免費下載國家標準很顯然混合信號示波器作為示波器的一種其價(jià)格和同類(lèi)數字存儲示波器相差無(wú)幾其利用率遠高于邏輯分析儀器也因其支持額外的邏輯通道以前用不起邏輯分析儀的用戶(hù)也可以高效的調試電路；混合信號示波器因其容易使用您可能會(huì )將其80％的功能全部發(fā)揮出來(lái)解決你80％的問(wèn)題。而邏輯分析加示波器的方案因操作復雜和數量有限（價(jià)格貴不可能擁有很多）使用效率和使用率都會(huì )較低。
　　由于混合信號示波器（MSO）是根據模擬和數字混合信號電路的特征和測試需求研發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品而且其價(jià)格定位適合數字存儲示波器（DSO）同檔次的。當今可編程邏輯器件的電路的很多測試點(diǎn)不能被觸及或引出幾十通道的邏輯分析儀器沒(méi)有充分的用武之地。在單位只有購買(mǎi)示波器的經(jīng)費而沒(méi)有邏輯分析儀器經(jīng)費的情況下混合信號示波器無(wú)疑是很好的選擇也被越來(lái)越多的設計人員所采用。