如今無論是在計算機領(lǐng)域通信領(lǐng)域還是消費電子領(lǐng)域當我們隨手拿來一塊電路板時都會發(fā)現(xiàn)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(shù)字器件模擬部分包括光、聲、音、溫度、壓力等現(xiàn)實世界物理信號、電源信號、視頻信號、AM/FM等調(diào)制信號等數(shù)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(shù)字信號于一個器件上。這樣的混合結(jié)構(gòu)給我們的設(shè)計帶來了強大的靈活性但同時也給調(diào)試和測試帶來了復(fù)雜性：
１、模擬信號的測試和驗證需要仍然存在但同時存在很多路的數(shù)字信號需要進行同時顯示驗證和測試尤其是需要驗證控制信號有無在正確的時間正確的控制相關(guān)的信號。
２、孤立信號越來越少多路信號的關(guān)聯(lián)性調(diào)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(shù)字信號要求儀器在捕獲一個慢信號完整周期的同時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通道價位還可要可以被接受。
３、高速數(shù)字信號本身呈現(xiàn)模擬特征（如過沖、振鈴等）需要進行信號完整性測試。
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(diào)試驗證電路。
５、BGA等特殊封裝形式使得很多信號無法直接測量可編程器件的使用使得很多關(guān)鍵信號沒有在管腳處引出。
　　安捷倫近年來一直致力于混合電路測試技術(shù)的研究從而開發(fā)了混合信號示波器該儀器與專業(yè)數(shù)碼相機的功能類似：
１、廣角鏡頭能捕獲全方位的景色拍下突發(fā)事件時也清楚地記錄下周圍人物和環(huán)境�；旌闲盘柺静ㄆ鳎∕SO）可全方位捕獲模擬和數(shù)字信號多達18路和20路判知異常信號和其他多路數(shù)字信號或模擬信號有沒有關(guān)系。
２、800萬CCD,一次成像不僅可記下全景而且可以對局部細節(jié)進行放大而不失真。對應(yīng)混合信號示波器（MSO）,標準配置的快響應(yīng)深存儲可在一個屏幕上同時捕獲或顯示多達18或20個通道對每一路的信號都是深度捕獲存儲深度可達8MB,因此可放大幾萬倍來觀察和分析細節(jié)。
　　自動快速對焦讓相機和所拍攝物迅速同步完成對焦。對應(yīng)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)同步起來比如可與I2C,SPI等串行總線的協(xié)議同步可與SDRAM控制命令PCI總線命令LCD驅(qū)動電路命令等同步。
　　下面我們來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(fù)雜性即使您只需要觀察一路信號的質(zhì)量數(shù)字示波器和模擬示波器也無法完成比如當你需要觀察DDR SDRAM的某根數(shù)據(jù)線信號質(zhì)量時眼圖分析是常用的手段在分析時示波器要首先和DDR SDRAM的讀寫操作同步根據(jù)DDR SDRAM的命令（參見下表）這需要占用五個通道分別連接到RAS,CAS,CS,WE,CLK信號上同時再使用另外一個通道來觀察你所關(guān)心的數(shù)據(jù)信號眼圖結(jié)果如下圖所示混合信號示波器（MSO）輕松獲取DDR SDRAM的連續(xù)８個讀操作（８個眼圖）這對于普通數(shù)字存儲示波器（DSO）來說是不可能的因為他沒有足夠多的通道鎖定SDRAM的操作（為讓整個顯示更加清楚我們故意沒有顯示那５路作觸發(fā)用的信號）。
二、混合信號示波器解決的另一個難題是數(shù)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候變得不正常反過來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)量是否過關(guān)而這對混合信號示波器來講則是再簡單不過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(xiàn)其PCI總線數(shù)采插卡在DMA控制器將總線控制權(quán)交回CPU后內(nèi)部的固化軟件偶爾會跑飛根本原因是這時時鐘會出現(xiàn)不應(yīng)該的幅值跌落導致電路誤認為新的時鐘周期到來從而產(chǎn)生誤動作據(jù)此工程師又進一步發(fā)現(xiàn)導致該幅值跌落的原因從而解決了問題。使用時只需注意把控制信號連接到邏輯通道上根據(jù)PCI總線命令設(shè)定觸發(fā)條件即可。
三、上面的功能實質(zhì)上是混合信號示波器可以與并行總線的控制命令相同步混合信號示波器可以解決的第三個難題是與串行總線同步比如I2C僅由兩根線（時鐘線SCL,數(shù)據(jù)線SDA）組成如何判斷和驗證電路可以正確的完成某個地址（如0x50）讀出某個數(shù)據(jù)（如0x50）混合信號示波器（如MSO6054A）完全可以根據(jù)I2C的協(xié)議來判斷兩個器件是否透過I2C總線完成通信對于其他總線如SPI,CAN也是同樣的方法也就是說混合信號示波器能先將串行總線的協(xié)議先解出來然后再與之同步。
四、上面說的是無論針對并行總線還是串行總線混合信號示波器都可以做到與其命令或協(xié)議同步調(diào)試混合信號示波器解決的第四個難題是對捕獲的深存儲數(shù)據(jù)的直接高清晰顯示處理如下圖所示脈寬調(diào)制（PWM）信號中偶爾會出現(xiàn)異常信號混合信號示波器（MSO)可直接以亮點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(qū)分開來即使是單次采集也沒有問題而且還可以對這些異常的亮點進行放大來觀察測量和分析，如下圖對其中一個亮點進行放大后發(fā)現(xiàn)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個或20個通道往往已是不錯而且FPGA的供應(yīng)商提供的開發(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動態(tài)探頭配合混合信號示波器使用可以同時觀察FPGA內(nèi)部節(jié)點和外圍信號的互動情況。
　　目前被大量使用的數(shù)字示波器大都是２通道或４通道當有大量數(shù)字信號需要被調(diào)試時條件好的工程師會借助于邏輯分析儀但孤立的使用邏輯分析儀或數(shù)字示波器對混合信號電路的調(diào)試效率往往是很低的比如很多時候電路中的關(guān)鍵握手活動或特定任務(wù)執(zhí)行的驗證往往牽扯到模擬信號和多路數(shù)字信號必須在某個時間段內(nèi)按一定時序出現(xiàn)因此你需要把示波器邏輯分析儀器同步起來一起使用目前的方案有：
１、在邏輯分析系統(tǒng)中允許使用示波器模塊；
２、使用時間相關(guān)夾具同步兩臺儀器并讓其中一臺儀器的光標移動時另一臺儀器的光標也跟著移動（即光標聯(lián)動功能）。
　　與混合信號示波器方案相比上述兩個方案都適合于可以將數(shù)十路甚至上百路信號測試點都引出來的電路優(yōu)點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被測點的電路顯然有點大材小用而且價格比較昂貴使用起來較混合信號示波器復(fù)雜尤其是使用時間相關(guān)夾具的第二種方案若想將示波器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭壿嫹治鰞x的屏幕上和數(shù)字通道一起顯示屏幕刷新率會很慢比如示波器若是每通道4M樣點的存儲深度將示波器的四個通道的數(shù)據(jù)傳遞到邏輯分析儀器上顯示一次有可能需要１分鐘時間對于上面舉的PCI總線數(shù)采插卡的例子必須將示波器設(shè)置成無限余輝的方式才能發(fā)現(xiàn)偶發(fā)的時鐘信號幅值跌落情況若屏幕刷新率很慢是難以用來解決該問題的，對于觀察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察多路混合信號就不太直觀。而且有些廠家的時間相關(guān)夾具不支持光標聯(lián)動功能使用起來就更不方便了。
　　對于上面提到的讓儀器與串行信號的協(xié)議同步然后調(diào)試如對I2C,SPI等常見總線即使你使用功能強大的邏輯分析儀加上示波器和時間相關(guān)夾具也很難實現(xiàn)。
　　對于PWM等復(fù)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。
　　對于管理者來講實現(xiàn)投資利用率的最大化是非常重要的對應(yīng)儀器的投資利用率我們可以從兩方面來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格和同類數(shù)字存儲示波器相差無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也可以高效的調(diào)試電路；混合信號示波器因其容易使用您可能會將其80％的功能全部發(fā)揮出來解決你80％的問題。而邏輯分析加示波器的方案因操作復(fù)雜和數(shù)量有限（價格貴不可能擁有很多）使用效率和使用率都會較低。
　　由于混合信號示波器（MSO）是根據(jù)模擬和數(shù)字混合信號電路的特征和測試需求研發(fā)出來的產(chǎn)品而且其價格定位適合數(shù)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不能被觸及或引出幾十通道的邏輯分析儀器沒有充分的用武之地。在單位只有購買示波器的經(jīng)費而沒有邏輯分析儀器經(jīng)費的情況下混合信號示波器無疑是很好的選擇也被越來越多的設(shè)計人員所采用。