混合信号示波器能够替代逻辑分析仪吗？

时间： 2024-07-07 来源：鼎阳硬件智库公众号

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随着电子产品速度和复杂度不断提升，其设计、检验和调试的难度也随之增加。为了保证产品可靠运行，设计人员必须进行全面检验，尤其是在嵌入式电路设计领域，面临着许多新技术的挑战。例如更多的总线应用、更高速的时钟和数字信号、集成度更高的PCB设计等，在面对这样的设计工作时，工程师需要使用相应的测试工具来完成比以往更为复杂的测试任务。

逻辑分析仪

逻辑分析仪能够按照一定的时间间隔将数字信号的逻辑状态转换为可视化的波形或数据流，用于监测和分析数字电路中的信号。

通常，逻辑分析仪只显示两种电压，即逻辑1和0，因此在设定门限后，逻辑分析仪会通过比较器对被测信号进行判定，若信号高于门限，则视为High，即逻辑1；若低于参考电压，则视为Low，即逻辑0，在High与Low之间形成数字波形。

逻辑分析仪能够同时捕获多个信号的逻辑状态，可用于验证电路功能、分析时序关系、检测潜在问题，帮助设计人员确定和排除电路故障。

混合信号示波器

为了深入了解系统的整体工作特性，工程师需要同时分析模拟信号、数字信号，甚至包括总线信号，如此才能找出引起系统故障的原因并掌握信号和指令的时序以及逻辑关系。

传统的示波器显然无法满足这一需求，只有带有数字逻辑通道的示波器才能完成此类工作，混合信号示波器（MSO）应运而生。

混合信号示波器其实是专门针对当今技术中流行的嵌入式混合信号系统而设计的。比如汽车电子系统通常包含数字控制的模拟马达控制器和传感器，过去人们常常使用传统示波器来分析这类系统，但是示波器往往缺乏足够的触发能力和输入通道，因此人们不得不使用逻辑分析仪，而混合信号示波器（MSO）则能够解决这一问题。

混合信号示波器（MSO）的优势在于增加了8~32个数字通道，提供了相对模拟通道独立的采样和存储系统。数字通道不能提供类似于模拟通道那样的信号分析和显示能力，一般只有1 bit ADC，也就是说需要针对被测信号设定门限。混合信号示波器（MSO）可以同时测试多路信号，其次多路信号在总线上与时间相关，可以利用总线数据的特征作为触发条件，捕获数据指令产生前的系统状态以及数据发出后的变化情况，有利于工程师做系统级的分析和调试。

混合信号示波器(MSO)还有个明显优势——使用方式更加简单容易。

设计和测试工程师往往不愿意使用逻辑分析仪的一大原因就是掌握逻辑分析仪的使用方法要耗费大量时间，在进行特定测量时，逻辑分析仪的设置步骤比示波器要复杂得多，而且先进的测量功能对于MCU、FPGA和DSP的设计调试也过于复杂，相比之下，混合信号示波器（MSO）的使用方法与传统示波器（研发环境中最常用的测试仪器）相同，上手快，对待用户比较友好。

MSO能替代逻辑分析仪吗?

根据以上介绍再回到文章标题，可以得出结论：混合信号示波器（MSO）不能完全替代逻辑分析仪。

第一，混合信号示波器（MSO）数字通道数量是有限的，而逻辑分析仪可以通过模块化堆叠甚至机箱扩展提供上千路数字通道，能够针对复杂的并行总线系统如高速存储总线DDR4/5进行全方位的调试分析。

第二，逻辑分析仪支持的数字触发类型、协议种类、显示形式往往会更丰富。

总结

混合信号示波器（MSO）和逻辑分析仪在某些方面具有相似的功能，但它们的侧重点还是有所不同。

混合信号示波器主要还是用于测量和显示各种电压信号的波形，包括模拟信号和数字信号，它通常用于观察信号的幅值、频率、相位等特征，适用于模拟电路和数字电路的调试、故障排除以及信号分析。逻辑分析仪则帮助用户观察和分析数字电路中逻辑信号的状态、时序关系、进行通信协议分析以及嵌入式系统调试等。工程师可根据具体需求和测试对象选择适合的仪器。