混合信号示波器的工作原理解析

普通的电压表是在其度盘上移动的指针或者数字显示来给出信号电压的测量读数。而示波器则与共不同。示波器具有屏幕，它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压随时间的变化，即波形。

示波器和电压表之间的主要区别是：

1.电压表可以给出祥测信号的数值，这通常是有效值即RMS值。但是电压表不能给出有关信号形状的信息。有的电压表也能测量信号的峰值电压和频率。然而，示波器则能以图形的方式显示信号随时间变化的历史情况。

2.电压表通常只能对一个信号进行测量，而示波器则能同时显示两个或多个信号。

逻辑分析仪有大量的输入，但不提供模拟能力，而且难使用。相反，示波器工作是直观的，但示波器通道数不超过4个。混合信号示波器(MSO)解决逻辑分析仪和示波器的基本难题。MSO以熟悉的示波器格式13提供模拟和数字通道。

数字通道可分为显示和触发总线。一个使用方便的特性是在一个以上的总线组中，包含给定通话。此特性允许对一些通道的定时与共同信号进行比较。

以故障总线的形式检查几个相关通道可较大地简化很多同时扫描的显示，而且不丢失信息。YokogawaMSO提供一组数字通道的计算DAC功能，产生逐次数字总线值的多电平波形表示。TektronixMSO提供跨并行总线的多通道配置和保持检验。

MSO为模拟和数字通道之间的定时关系提供有价值的信息。但需要考虑一些工作限制。

理想的MSO应提供至少20个尽可能一致的通道。模拟通道需要一个用于高输入阻抗、快速、高分辨率ADC的灵敏前置放大器。数字通道必须具有足够带宽、快速比较器。这种结构的目的是在ADC和比较器后，同等地处理数据信号。唯一的差别是数字输入的一位分辨率对模拟通道的n位分辨率。

现在，MSO的数字输入和模拟输入具有不同特点。TektronixMSO大所允许的电压范围是±15V;AgilentMSO是±40V峰值CAT1;此CAT1限定，意味着瞬态过压性能不包含在Yokogawa的非限定±40V额定值。LeCroy的MS-500具有大±30V额定值。

输入阻抗也不同于模拟通道1M。Tektronix标定为20K，Agilent为100K//8pF，LeCroy为100K//5pF。Yokogawa 100MHz带宽型701980提供1M//10pF阻抗，250MHz型701981提供10K//9pF。

Agilent和Tektronix标定可以采集的宽度脉冲为1.5ns(Tektronix)和2.5nx(Agilent Infiniium8000系列)。此宽度所对应的带宽分别为330MHz和200MHz。

LeCroy提供3个MS系列型号：MS-500具有18个数字通道，500MHz带宽，2Gs/s大取样率;MS-500-38提供500MHz带宽，1Gs/s大取样率和一半的存储器大小;MS-250具有250MHz带宽，1Gs/s大取样率和每个通道10M点存储器(MS-500和MS-500-36为50M点存储器)。

标准逻辑家族的不同阈值是可选择的，根据需要可以编程定制阈值。Agilent、yokogawa和LeCroy的MSO，每个逻辑通道仅一个阈值可选择。Tektronix支持每道阀值选择和编程。

除了这些特殊的硬件差别外，所有MSO结构在模拟和增加的数字通道间有一个缝接。MSO简化框图示于图1，但没有示出各个部分的相互影响。关于缝接和引起的问题取决于MSO的特殊型号和如何使用MSO。

MSO如何处理混合取样率，若同时希望显示模拟通道和数字通道，当模拟取样率增加到大于模拟通道和数字取样率时，会发生什么情况这对于Tektronix、Agilent Inflniium和LeCroy的MSO是一个共同的问题。Yokogawa的DL9710LMSO，对模拟和数字通道保持同样的大取样率和跨接所有通道的共同6.25MW存储器大小。

Agilent和Infiniinm8000系列MSO，以大1Gs/s速率取样数字通道、以2Gs/s或4Gs/s取样模拟通道。6000系列MSO以2Gs/s取样8个通道或以1Gs/s取样8个以上通道。6000系列MSO共用模拟和数字通道的存储器，但Infiniinm8000不能。这两款MSO系列，数字和模拟通道的捕获时间相同，而模拟和数字存储器大小之间的关系是自动调节的。