Aká vzorkovacia frekvencia je potrebná na meranie rôznych typov signálov pomocou osciloskopu?
Cez sondu privádzame signál do osciloskopu. Potom, čo meraný signál prejde cez zosilňovacie, zoslabovacie a ďalšie obvody na úpravu signálu na prednej strane osciloskopu, vysokorýchlostný analógovo-digitálny prevodník ADC vykoná vzorkovanie signálu a digitálnu kvantizáciu. Vzorkovacia frekvencia osciloskopu je analógovo-digitálna konverzia vstupného signálu. Frekvencia vzorkovacích hodín pri prevode je laicky povedané vzorkovací interval. V každom intervale vzorkovania sa odoberá jedno vzorkovacie miesto. Napríklad vzorkovacia frekvencia 1GSa/s znamená, že osciloskop má schopnosť zhromaždiť 1 miliardu vzorkovacích bodov za sekundu. V tomto čase je jeho vzorkovací interval 1 nanosekunda.
Pre osciloskopy v reálnom čase sa v súčasnosti bežne používa metóda vzorkovania v reálnom čase. Takzvané vzorkovanie v reálnom čase má vykonávať nepretržité vysokorýchlostné vzorkovanie v rovnakých intervaloch na nameranom signáli tvaru vlny a potom rekonštruovať alebo obnoviť tvar vlny na základe týchto bodov nepretržite vzorkovaných vzoriek. V procese vzorkovania v reálnom čase je veľmi dôležité zabezpečiť, aby vzorkovacia frekvencia osciloskopu bola oveľa rýchlejšia ako zmena meraného signálu.
O koľko je to teda rýchlejšie? Nyquistov zákon v digitálnom spracovaní signálu hovorí, že ak je obmedzená šírka pásma meraného signálu, tak pri vzorkovaní a kvantovaní signálu, ak je vzorkovacia frekvencia väčšia ako dvojnásobok šírky pásma meraného signálu, môže byť kompletne Rekonštruovať resp. obnoviť informácie prenášané signálom bez aliasingu.
Ďalej zmenšíme časový tón, aby sa zväčšila vzorkovacia frekvencia. Nastavíme vzorkovaciu frekvenciu, kým vzorkovacia frekvencia nebude 2-násobok a 10-násobok frekvencie signálu, aby sme pozorovali zmeny signálu, to znamená 2MSa/sa 10MSa/s. Signál vľavo na obrázku nižšie má vzorkovaciu frekvenciu 2MSa/s. Môžete vidieť, že frekvencia signálu sa zmenila späť na 1 MHz, čo je správna hodnota frekvencie signálu. Ale pôvodná sínusová vlna sa zmenila na trojuholníkovú vlnu a tvar vlny bol skreslený. Keď sa vzorkovacia frekvencia zmení na 10MSa/s, čo je signál na pravej strane obrázku nižšie, môžete vidieť, že signál sa stále viac a viac približuje k sínusoide, ale stále nie je veľmi krásny.
