如今無(wú)論是在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域通信領(lǐng)域還是消費(fèi)電子領(lǐng)域當(dāng)我們隨手拿來(lái)一塊電路板時(shí)都會(huì)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(shí)世界物理信號(hào)、電源信號(hào)、視頻信號(hào)、AM/FM等調(diào)制信號(hào)等數(shù)字部分則包括單片機(jī)微處理器可編程邏輯器件DSP等而象ADCDAC,某些單片機(jī)等則集模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)于一個(gè)器件上。這樣的混合結(jié)構(gòu)給我們的設(shè)計(jì)帶來(lái)了強(qiáng)大的靈活性但同時(shí)也給調(diào)試和測(cè)試帶來(lái)了復(fù)雜性：
１、模擬信號(hào)的測(cè)試和驗(yàn)證需要仍然存在但同時(shí)存在很多路的數(shù)字信號(hào)需要進(jìn)行同時(shí)顯示驗(yàn)證和測(cè)試尤其是需要驗(yàn)證控制信號(hào)有無(wú)在正確的時(shí)間正確的控制相關(guān)的信號(hào)。
２、孤立信號(hào)越來(lái)越少多路信號(hào)的關(guān)聯(lián)性調(diào)試和驗(yàn)證在很多情況下是必須的而模擬信號(hào)的速度往往低于數(shù)字信號(hào)要求儀器在捕獲一個(gè)慢信號(hào)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(chǔ)深度和很多個(gè)通道價(jià)位還可要可以被接受。
３、高速數(shù)字信號(hào)本身呈現(xiàn)模擬特征（如過(guò)沖、振鈴等）需要進(jìn)行信號(hào)完整性測(cè)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(yàn)證電路。
５、BGA等特殊封裝形式使得很多信號(hào)無(wú)法直接測(cè)量可編程器件的使用使得很多關(guān)鍵信號(hào)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(cè)試技術(shù)的研究從而開(kāi)發(fā)了混合信號(hào)示波器該儀器與專業(yè)數(shù)碼相機(jī)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(shí)也清楚地記錄下周圍人物和環(huán)境。混合信號(hào)示波器（MSO）可全方位捕獲模擬和數(shù)字信號(hào)多達(dá)18路和20路判知異常信號(hào)和其他多路數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)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(duì)局部細(xì)節(jié)進(jìn)行放大而不失真。對(duì)應(yīng)混合信號(hào)示波器（MSO）,標(biāo)準(zhǔn)配置的快響應(yīng)深存儲(chǔ)可在一個(gè)屏幕上同時(shí)捕獲或顯示多達(dá)18或20個(gè)通道對(duì)每一路的信號(hào)都是深度捕獲存儲(chǔ)深度可達(dá)8MB,因此可放大幾萬(wàn)倍來(lái)觀察和分析細(xì)節(jié)。
　　自動(dòng)快速對(duì)焦讓相機(jī)和所拍攝物迅速同步完成對(duì)焦。對(duì)應(yīng)混合信號(hào)示波器的靈活觸發(fā)功能可以讓你把混合信號(hào)示波器（MSO)和被測(cè)對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)同步起來(lái)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(dòng)電路命令等同步。
　　下面我們來(lái)看一下混合信號(hào)示波器（MSO）到底是一種什么樣的測(cè)試儀器：
一、由于混合信號(hào)電路本身的復(fù)雜性即使您只需要觀察一路信號(hào)的質(zhì)量數(shù)字示波器和模擬示波器也無(wú)法完成比如當(dāng)你需要觀察DDR SDRAM的某根數(shù)據(jù)線信號(hào)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的讀寫操作同步根據(jù)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(hào)上同時(shí)再使用另外一個(gè)通道來(lái)觀察你所關(guān)心的數(shù)據(jù)信號(hào)眼圖結(jié)果如下圖所示混合信號(hào)示波器（MSO）輕松獲取DDR SDRAM的連續(xù)８?jìng)�(gè)讀操作（８?jìng)�(gè)眼圖）這對(duì)于普通數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）來(lái)說(shuō)是不可能的因?yàn)樗麤](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(hào)）。
二、混合信號(hào)示波器解決的另一個(gè)難題是數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）或模擬示波器可以判別信號(hào)是否正常卻不能告訴你信號(hào)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(yàn)證在電路特定的運(yùn)作狀態(tài)下關(guān)鍵信號(hào)的質(zhì)量是否過(guò)關(guān)而這對(duì)混合信號(hào)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(hào)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(huì)跑飛根本原因是這時(shí)時(shí)鐘會(huì)出現(xiàn)不應(yīng)該的幅值跌落導(dǎo)致電路誤認(rèn)為新的時(shí)鐘周期到來(lái)從而產(chǎn)生誤動(dòng)作據(jù)此工程師又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)導(dǎo)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(hào)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(shí)質(zhì)上是混合信號(hào)示波器可以與并行總線的控制命令相同步混合信號(hào)示波器可以解決的第三個(gè)難題是與串行總線同步比如I2C僅由兩根線（時(shí)鐘線SCL,數(shù)據(jù)線SDA）組成如何判斷和驗(yàn)證電路可以正確的完成某個(gè)地址（如0x50）讀出某個(gè)數(shù)據(jù)（如0x50）混合信號(hào)示波器（如MSO6054A）完全可以根據(jù)I2C的協(xié)議來(lái)判斷兩個(gè)器件是否透過(guò)I2C總線完成通信對(duì)于其他總線如SPI,CAN也是同樣的方法也就是說(shuō)混合信號(hào)示波器能先將串行總線的協(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(duì)并行總線還是串行總線混合信號(hào)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(hào)示波器解決的第四個(gè)難題是對(duì)捕獲的深存儲(chǔ)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(hào)中偶爾會(huì)出現(xiàn)異常信號(hào)混合信號(hào)示波器（MSO)可直接以亮點(diǎn)或其他醒目的形式將異常信號(hào)和深存儲(chǔ)器中其他信號(hào)直接區(qū)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(duì)這些異常的亮點(diǎn)進(jìn)行放大來(lái)觀察測(cè)量和分析，如下圖對(duì)其中一個(gè)亮點(diǎn)進(jìn)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(cè)量該異常的時(shí)間和幅值信息。
五、對(duì)于BGA等特殊封裝形式以及使用FPGA的電路本身電路可測(cè)的管腳不是很多18個(gè)或20個(gè)通道往往已是不錯(cuò)而且FPGA的供應(yīng)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(hào)示波器使用可以同時(shí)觀察FPGA內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和外圍信號(hào)的互動(dòng)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(dāng)有大量數(shù)字信號(hào)需要被調(diào)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(shù)字示波器對(duì)混合信號(hào)電路的調(diào)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(zhí)行的驗(yàn)證往往牽扯到模擬信號(hào)和多路數(shù)字信號(hào)必須在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)按一定時(shí)序出現(xiàn)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(tǒng)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(tái)儀器并讓其中一臺(tái)儀器的光標(biāo)移動(dòng)時(shí)另一臺(tái)儀器的光標(biāo)也跟著移動(dòng)（即光標(biāo)聯(lián)動(dòng)功能）。
　　與混合信號(hào)示波器方案相比上述兩個(gè)方案都適合于可以將數(shù)十路甚至上百路信號(hào)測(cè)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(qiáng)大可以做反匯編甚至高級(jí)源代碼相關(guān)分析。缺陷是對(duì)只能引出十幾個(gè)被測(cè)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(hào)示波器復(fù)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(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(huì)很慢比如示波器若是每通道4M樣點(diǎn)的存儲(chǔ)深度將示波器的四個(gè)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(shí)間對(duì)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(wú)限余輝的方式才能發(fā)現(xiàn)偶發(fā)的時(shí)鐘信號(hào)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(duì)于觀察DDR SDRAM信號(hào)眼圖也是如此當(dāng)然你可以讓兩臺(tái)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(hào)就不太直觀。而且有些廠家的時(shí)間相關(guān)夾具不支持光標(biāo)聯(lián)動(dòng)功能使用起來(lái)就更不方便了。
　　對(duì)于上面提到的讓儀器與串行信號(hào)的協(xié)議同步然后調(diào)試如對(duì)I2C,SPI等常見(jiàn)總線即使你使用功能強(qiáng)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(xiàn)。
　　對(duì)于PWM等復(fù)雜信號(hào)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(duì)于管理者來(lái)講實(shí)現(xiàn)投資利用率的最大化是非常重要的對(duì)應(yīng)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(fèi)下載國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)很顯然混合信號(hào)示波器作為示波器的一種其價(jià)格和同類數(shù)字存儲(chǔ)示波器相差無(wú)幾其利用率遠(yuǎn)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(hào)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(fù)雜和數(shù)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(hào)示波器（MSO）是根據(jù)模擬和數(shù)字混合信號(hào)電路的特征和測(cè)試需求研發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品而且其價(jià)格定位適合數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）同檔次的。當(dāng)今可編程邏輯器件的電路的很多測(cè)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(gòu)買示波器的經(jīng)費(fèi)而沒(méi)有邏輯分析儀器經(jīng)費(fèi)的情況下混合信號(hào)示波器無(wú)疑是很好的選擇也被越來(lái)越多的設(shè)計(jì)人員所采用。