Ce rată de eșantionare este necesară pentru a măsura diferite tipuri de semnale cu un osciloscop?
Introducem un semnal osciloscopului prin sonda. După ce semnalul măsurat trece prin circuitele de amplificare, atenuare și alte circuite de condiționare a semnalului de la capătul frontal al osciloscopului, convertorul analog-digital ADC de mare viteză realizează eșantionarea semnalului și cuantificarea digitală. Rata de eșantionare a osciloscopului este conversia analog-digitală a semnalului de intrare. Frecvența ceasului de eșantionare în timpul conversiei este, în termeni simpli, intervalul de eșantionare. Un punct de prelevare este colectat la fiecare interval de prelevare. De exemplu, o rată de eșantionare de 1GSa/s înseamnă că osciloscopul are capacitatea de a colecta 1 miliard de puncte de eșantionare pe secundă. În acest moment, intervalul său de eșantionare este de 1 nanosecundă.
Pentru osciloscoapele în timp real, metoda de eșantionare în timp real este utilizată în mod obișnuit. Așa-numita eșantionare în timp real este de a efectua eșantionare continuă de mare viteză la intervale egale pe semnalul de formă de undă măsurată și apoi de a reconstrui sau de a restaura forma de undă pe baza acestor puncte de eșantionare eșantionate continuu. În procesul de eșantionare în timp real, este foarte important să ne asigurăm că rata de eșantionare a osciloscopului este mult mai rapidă decât modificarea semnalului măsurat.
Deci, cu cât este mai rapid? Legea Nyquist în procesarea semnalului digital spune că, dacă lățimea de bandă a semnalului măsurat este limitată, atunci când eșantionează și cuantifică semnalul, dacă rata de eșantionare este mai mult de două ori mai mare decât lățimea de bandă a semnalului măsurat, aceasta poate fi complet reconstruită sau recuperați informațiile transportate în semnal fără alias.
În continuare, vom micșora tonul de timp, astfel încât rata de eșantionare va deveni mai mare. Vom ajusta rata de eșantionare până când rata de eșantionare este de 2 ori și de 10 ori frecvența semnalului pentru a observa modificările semnalului, adică 2MSa/s și 10MSa/s. Semnalul din stânga în figura de mai jos este la o rată de eșantionare de 2MSa/s. Puteți vedea că frecvența semnalului s-a schimbat înapoi la 1MHz, care este valoarea corectă a frecvenței semnalului. Dar unda sinusoidală originală a devenit o undă triunghiulară, iar forma de undă a fost distorsionată. Când rata de eșantionare se schimbă la 10MSa/s, care este semnalul din partea dreaptă a figurii de mai jos, puteți vedea că semnalul se apropie din ce în ce mai mult de o undă sinusoidală, dar încă nu este foarte frumos.
