隨著電子產品的功能變得日益復雜，混合信號越來越多地出現在工程師設計的產品中。雖然混合信號可以給設計帶來靈活性，但由于模擬和數字信號有著不同的頻率和幅度特性，因而工程師調試和測試產品的難度也增大了。本文詳細介紹了如何利用安捷倫的混合信號示波器來完成設計調試和測試。

如今，無論是在計算機領域，通信領域還是消費類電子領域，當你信手捻來一塊電路板時，就會發(fā)現其中所使用的器件是多樣性的，往往是混合著模擬器件和數字器件，其中模擬部分包括光、聲音、溫度、壓力等現實世界物理信號，以及電源信號、視頻信號、AM/FM等調制信號等，而數字部分則包括單片機、微處理器、可編程邏輯器件、DSP等，而像ADC、DAC、某些單片機等則集模擬信號和數字信號于一身。這樣的混合結構固然給我們的設計帶來了靈活性，但同時也給調試和測試帶來了復雜性。其復雜性表現在：

1、模擬信號的測試和驗證需求仍然存在，但同時存在很多路數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是否在正確的時間、正確地控制著相關信號。

2、孤立信號越來越少，多路信號的關聯性調試和驗證在很多情況下是必須的，而模擬信號速度往往遠遠低于數字信號，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多個通道，同時價位還要能被接受。

3、高速數字信號本身呈現模擬特征(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)議同步來調試驗證電路的需求迅速增加。

BGA等特殊封裝形式使得很多信號無法測量，可編程器件的使用使得很多關鍵信號沒有在管腳處引出。

領先的測試設備制造商一直致力于混合電路測試技術的研究，新開發(fā)的混合信號示波器(MSO)有助于工程師解決混合信號調試和測試方面的難題，有些用戶把這種儀器和數碼相機做了個比較，發(fā)現有很多相似之處，例如：

1、有廣角鏡頭能力，能捕獲全方位景色，拍下突發(fā)事件時，也記錄下周圍的人物和環(huán)境。混合信號示波器可全方位捕獲模擬和混合信號多達18路或20路，判知異常信號和其它多路數字信號或模擬信號有沒有關系。

2、像素高，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。混合信號示波器標準配置有快響應深存儲，可在一個屏幕上同時捕獲并顯示多達18路信號或20個通道，對每一路的信號都是深度捕獲，標配存儲深度為1MB～8MB，還有選件可配置為更深，能夠放大幾萬倍來觀察和分析細節(jié)。

3、快門抓拍瞬間與所關注的焦點同步。靈活的觸發(fā)功能可以讓您把混合信號示波器和被測對象的運行狀態(tài)同步起來，比如可與I2C、SPI等串行總線協(xié)議同步，還可與SDRAM控制命令、PCI總線命令、LCD驅動電路命令等同步。

混合信號示波器測量方案

由于混合信號電路本身的復雜性，即使您只需要觀察一路信號質量，數字示波器和模擬示波器也無法完成，比如，當您需要觀察DDR SDRAM的某根數據線信號質量時，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DDR SDRAM的命令(參見表1)，這需要占用5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您所關心的數據信號眼圖，結果如圖1所示，混合信號示波器可輕松獲取DDR SDRAM的連續(xù)8個讀操作(即8個眼圖)。

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候變得不正常的，也就是說，它不能幫助你驗證在電路特定的運作狀態(tài)下，關鍵信號的質量是否過關，而這對于混合信號示波器來說卻是很簡單的事情。如圖2所示，工程師用混合信號示波器可以發(fā)現PCI總線數采插卡在DMA控制器將總線控制權交回CPU后，采插內部的固化軟件偶爾會跑飛，根本原因是這時時鐘會出現不應該的幅值跌落，導致電路誤認為新的時鐘周期到來，從而產生誤動作，據此工程師又進一步發(fā)現導致該幅值跌落的原因，從而解決了這個問題。使用時，只需注意把控制信號連接到邏輯通道上，根據PCI總線命令設定觸發(fā)條件即可。

上面的功能實質上是混合信號示波器可以與并行總線的控制命令同步，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總線僅由兩根線(時鐘線SCL和數據線SDA)組成，如何判斷和驗證電路是否能正確完成向某個地址(如0x50)讀出某個數據(如0x07)呢?混合信號示波器可根據I2C協(xié)議來判斷兩個器件是否通過I2C總線完成通信，對于其它總線如SPI、CAN也是同樣方法。也就是說，混合信號示波器能夠先將串性總線的協(xié)議解出來，然后再與之同步。

混合信號示波器解決的第四個難題是對捕獲的深存儲數據直接進行高清晰顯示處理(圖3)。脈寬調制(PWM)信號中偶爾可能會出現異常信號，混合信號示波器可直接以亮點或其它醒目的形式將異常信號與深存儲器中其它信號直接區(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觀察、測量和分析。從圖4種可以看到，對其中的一個亮點進行放大后，發(fā)現該異常是正脈沖末尾處有一短暫的幅值跌落，工程師然后可以具體測量該異常信號的時間和幅值信息。