混合信号示波器（Mixed Signal Oscilloscope, MSO）结合了传统模拟示波器和数字逻辑分析仪的功能，能同时采集、显示和分析模拟信号与数字信号，广泛应用于嵌入式系统、电源设计、通信接口、传感器调试等场景。以下是其应用及操作指南：

一、典型应用场景

1. 嵌入式系统调试

   • 同时监控MCU的模拟传感器输入（如温度、光敏）和数字通信（UART、SPI、I²C）。
   • 示例：观察ADC采样电压的波动与SPI命令的时序关系。

2. 电源完整性分析

   • 测量电源纹波（模拟通道）与数字负载变化（数字通道）的关联性。
   • 示例：CPU高速运行时，数字信号切换导致电源电压跌落。

3. 数字协议解析

   • 通过内置协议解码器（如CAN、USB、I²S）直接解析总线数据。
   • 示例：抓取I²C传输的地址、数据，并标记ACK/NACK错误。

4. 混合信号时序验证

   • 验证数字控制信号（如PWM）与模拟输出（如电机驱动电压）的同步性。
   • 示例：检查电机驱动电路中PWM占空比变化与电流响应的延迟。

二、操作步骤详解（以泰克/Keysight MSO为例）

1. 连接信号

• 模拟通道：使用电压探头连接待测模拟信号（如电源输出）。
• 数字通道：用逻辑探头连接数字信号线（D0-D15），注意共地（所有探头接地夹接电路参考地）。

  ⚠️ 提示：数字通道阻抗高（1MΩ），需避免高频信号反射，线长不宜超过30cm。

2. 基本设置

• 通道配置：
  • 模拟通道：设置垂直量程（V/div）和耦合方式（DC/AC）。
  • 数字通道：设置阈值电压（如TTL 1.4V、CMOS 2.5V）。
• 时基调整：设置水平时间基准（s/div），确保信号周期完整显示。

3. 触发设置（关键步骤）

• 混合触发：结合模拟和数字条件触发捕获。
  • 示例：当模拟电压 >3.3V 且 数字信号D0=1时触发。
• 协议触发：针对特定总线设置触发条件（如I²C地址0x50+写命令）。

4. 数据捕获与分析

• 总线解码：
  1. 按【Decode】键，选择总线类型（如SPI）。
  2. 分配通道：SCK→D0, MOSI→D1, CS→D2。
  3. 屏幕自动显示十六进制或ASCII格式的数据包。
• 时序测量：
  • 用光标测量数字信号上升沿与模拟响应的延迟。
  • 自动统计脉冲宽度（如PWM占空比）。

5. 高级功能

• 波形数学运算：
  • 对模拟通道做FFT分析电源噪声频谱。
  • 公式计算：Ch1 × Ch2（功率计算）。
• 分段存储：捕获偶发异常（如毛刺），设置长存储深度分段保存触发事件。

三、操作技巧与注意事项

• 消除接地环路：使用探头接地弹簧代替长接地夹，减少高频噪声。
• 数字通道分组：将关联信号（如8位数据线）设为总线（Bus），减少视觉干扰。
• 协议错误诊断：开启协议表的“错误标记”功能，自动高亮CRC错误或超时。
• 混合信号查看：使用分层显示（Layers）分开叠加模拟与数字波形。

四、常见问题解决

掌握MSO的核心在于灵活利用混合触发与协议解码，快速定位跨域信号故障。实际应用中，建议先设置触发条件隔离异常事件，再结合模拟波形与数字逻辑综合分析，可极大提升调试效率。