在现代电子设计中，工程师经常面临复杂的测试挑战，尤其是在高速数字和精密模拟信号并存的系统中。例如，一个高速数据传输系统的测试，可能需要同时监测多路高速数字信号和精确的模拟信号，如时钟信号或模拟传感器输出。在这种情况下，传统的模拟示波器或数字存储示波器可能难以胜任，因为它们无法同时有效地捕获和分析模拟和数字信号。
考虑一个具体的场景：在高速通信设备的研发过程中，工程师需要验证数据传输的完整性和时序准确性。这不仅涉及到数字信号的逻辑分析，还需要监测模拟信号的质量，如信号的幅度、噪声和失真。此外，为了确保数据包的正确传输，可能还需要分析信号的建立和保持时间，以及检查是否存在由于信号反射或串扰引起的时序违规。
在这种复杂的测试环境中，混合信号示波器（MSO）的优势就显得尤为重要。MSO不仅提供了多个模拟和数字通道，允许工程师同时观察和分析不同类型的信号，而且还具备高级触发功能，能够基于复杂的逻辑条件或模拟参数来同步捕获信号。例如，MSO可以设置触发条件，仅在特定的数字数据模式出现时才捕获模拟波形，从而帮助工程师准确地定位问题源头。
总之，随着电子技术的飞速发展，对电子测量设备的要求也越来越高。混合信号示波器以其独特的能力，解决了传统示波器在面对高速复杂电子系统测试时的局限性，为工程师提供了一个强大的工具，已经成为工程师在电路设计、研发和故障诊断中不可或缺的工具。
本文将重点介绍两款国产高性能混合示波器：MSO5000系列和MSO8000系列，分析它们的产品参数、优势以及适用的应用场景。
MSO5000系列混合示波器
产品参数：
- 模拟通道带宽：350 MHz、200 MHz、100 MHz和70 MHz，支持带宽升级。
- 通道配置：2或4个模拟通道，标配16个数字通道。
- 实时采样率：最高达8 GSa/s。
- 存储深度：最高可达200 Mpts。
- 波形捕获率：高于500,000个波形每秒。
- 显示屏：9英寸多点触控电容屏，256级波形灰度显示。
MSO8000系列混合示波器
产品参数：
- 模拟通道带宽：600 MHz、1 GHz和2 GHz（单通道和半通道模式）。
- 通道配置：4个模拟通道，1个EXT通道，标配16个数字通道。
- 实时采样率：最高达10 GSa/s。
- 存储深度：标配500 Mpts。
- 波形捕获率：高于600,000个波形每秒。
- 显示屏：10.1英寸多点触控电容屏，256级波形灰度显示。
混合示波器（MSO）的优势：
- 高采样带宽比：
混合信号示波器（MSO）的高采样带宽比是指示波器在单位时间内能够采样的信号点数与其带宽的比值。这个比值越高，意味着示波器能够更精确地捕获和分析信号，尤其是在高速信号的应用中。例如，RIGOL MSO8000系列示波器提供了高达 2 GHz 的带宽和 10 GS/s 的采样率，这样的高采样带宽比确保了即使是微小的波形细节也能被准确地捕获和分析，这对于查看高速数字信号和精密模拟信号的完整性至关重要。
高采样带宽比对于精确测量信号特性，如抖动、上升时间、下降时间和信号的整体时序特性，都是非常重要的。在高速数字电路设计和测试中，这些参数的精确测量对于确保电路性能和可靠性是必不可少的。此外，高采样带宽比还有助于在复杂的信号环境中识别和隔离问题，例如在多信号同步和复杂的通信协议分析中。
在实际应用中，混合信号示波器的高采样带宽比使得工程师能够：捕获高速数据传输中的信号细节：例如，在USB2.0、以太网等高速通信接口的测试中，能够精确捕获数据包的传输和识别错误。进行精确的时序分析：在嵌入式系统设计中，能够确保时钟信号和其他同步信号的准确对齐。分析复杂的信号完整性问题：在电源管理电路和高速信号传输路径中，能够识别和解决信号失真和噪声问题。进行高级信号处理：利用示波器内置的高级数学运算和FFT分析功能，对信号进行深入分析，如频谱分析和调制分析。
出色的带宽及采样率
- 多功能集成：
混合信号示波器（MSO）是一种高度集成的测试设备，它不仅具备传统示波器对模拟信号的捕获和分析能力，还集成了逻辑分析仪的功能，能够对数字信号进行测量和分析。这种多功能集成的设计，使得混合信号示波器在面对现代电子系统的复杂测试需求时，展现出其独特的优势。
混合信号示波器的主要功能包括：模拟信号分析：提供模拟通道，用于捕获和分析模拟信号的波形，如电压、电流等。数字信号分析：集成数字通道，能够捕获和分析数字信号的时序和逻辑状态。总线分析：支持对多种通信协议的解码和分析，如I2C、SPI、CAN、LIN等，这对于嵌入式系统开发和调试尤为重要。频谱分析：部分高级混合信号示波器还具备频谱分析功能，能够对信号进行频域分析，这对于射频和无线通信系统的测试非常有用。触发和搜索：提供灵活的触发设置，可以基于模拟信号、数字信号或总线活动来触发波形捕获，以及在大量数据中快速搜索特定事件。自动测量：内置多种自动测量工具，如频率、周期、幅值、上升时间等，大大提高了测试效率。用户友好的操作界面：通常配备高分辨率的触摸屏，提供直观的操作体验，简化了测试和分析过程。
七合一集成示波器
- 超大存储深度：
混合示波器的超大存储深度是指示波器能够存储的采样点的数量，它决定了示波器可以捕获和分析的波形数据量。存储深度越大，示波器能够捕获的波形时间越长，能够保留的波形细节越多，这对于分析复杂或间歇性信号、捕获罕见事件或执行深入分析和故障排除非常重要。
存储深度与采样率和捕获时间有直接关系，可以用公式表示为：存储深度 = 采样率 × 捕获时间。这意味着在固定的存储深度下，如果要捕获更长的波形，可能需要降低采样率，但这可能会导致信号失真。因此，拥有更大的存储深度可以在不牺牲采样率的情况下捕获更长时间的波形，这对于确保测量精度和信号完整性至关重要。
例如，RIGOL MSO8000系列示波器提供了大容量内部固态波形存储器，可存储多达5亿点的波形数据，这使得用户能够更好地捕获并观测波形异常。这种大容量存储深度对于汽车工程师在测试汽车电子系统时非常有用，因为它们需要捕获和分析复杂的信号和事件。
超大存储深度的混合示波器在现代电子测试和测量中扮演着重要角色，它们提供了必要的工具来确保电子设备的设计和性能满足严格的工业标准。通过提供深存储能力，混合示波器允许工程师在更长的时间尺度上捕获和分析信号，这对于识别和解决电子系统中的复杂问题至关重要。
500Mpts深存储
4、实时眼图和抖动分析：
混合示波器的实时眼图和抖动分析是两种高级信号分析工具，它们对于高速数字通信系统中的信号完整性分析至关重要。
实时眼图是一种显示串行数据信号质量的图形方式，它通过在示波器屏幕上累积叠加显示采集到的多个数据位，形成类似眼睛的图形。眼图的张开程度可以反映信号的质量，其中眼图的开口越大，表示信号受到的干扰越小，系统误码率（BER）越低。眼图分析能够揭示码间串扰、噪声以及时钟数据偏差等影响信号完整性的因素。通过眼图，工程师可以调整接收滤波器的特性，以改善系统的传输性能。
抖动分析则关注信号的时序稳定性。抖动（Jitter）是数字信号中周期性变化的短期不稳定现象，它可以由多种因素引起，如电源噪声、热噪声、电磁干扰等。在高速数据传输中，抖动会导致数据包的时序偏差，增加误码率。混合示波器通过高级抖动分析（DJA）功能，可以测量并分析抖动的多种成分，包括随机抖动（RJ）、确定性抖动（DJ）、周期性抖动（PJ）、数据相关抖动（DDJ）等。这些分析有助于识别和解决高速通信系统中的时序问题。
混合示波器通过集成这些高级分析工具，提供了一个强大的平台，用于表征和调试高速串行数据链路，确保数据传输的可靠性和效率。例如，RIGOL公司的MSO8000系列混合信号示波器就提供了这些高级分析功能，能够帮助工程师在设计和测试高速数字系统时，对信号完整性和时序稳定性进行深入分析。
经济实用的眼图预测试
支持多样化显示的抖动分析
混合示波器（MSO）的应用场景：
电路设计和验证：适用于高速数字电路和电源电路的设计验证。
通信协议分析：如USB2.0、PCIe等高速通信协议的一致性测试。
教育和研究：高校和研究机构用于教学和前沿技术研究。
通信系统开发：4G/5G基站、卫星通信系统的开发与调试。
汽车电子：用于ADAS、电动汽车电力电子等汽车电子产品的测试。
国产混合示波器如MSO5000系列和MSO8000系列，以其高性能、多功能和高性价比，已经成为电子工程师在各种应用场景中的首选。它们不仅能够满足当前的测试需求，还具备足够的灵活性以适应未来技术的发展。随着国产测试设备的不断进步，我们有理由相信，它们将在更广泛的领域中发挥更大的作用。