为了提高系统的功能和性能，工程师经常要在设计过程中同时与模拟信号和数字信号打交道。这样往往会使测试工作变得复杂，需要借助专业的测试工具去观测被测设备中各个测试点发生了什么情况。比如在模拟信号测试中，需要得到精确的伏值以执行诸如幅度，时序和眼图测量的物理层分析。示波器正是这种测试所需要的主要工具。数字系统测试只需要逻辑状态值并且可能仅需要时序信息。通过时间相关性，可以执行很多数字信号总线或协议层测试。数字系统测试和调试可能需要触发总线的特殊周期，比如内存的读写。逻辑分析仪的多总线测试能力，使其典型地运用于数字系统测试中。
混合信号示波器由于兼具模拟信号描述能力和数字总线事件和时序分析能力而成为理想的系统调试工具。混合信号以及数字设计和验证都得益于混合信号示波器的3个主要功能:时序相关性、状态可视性和数据判定性。