Jaká vzorkovací frekvence je potřebná pro měření různých typů signálů osciloskopem?
Přes sondu přivedeme signál do osciloskopu. Poté, co měřený signál projde obvody zesílení, zeslabení a dalších obvodů pro úpravu signálu na předním konci osciloskopu, provede vysokorychlostní analogově-digitální převodník ADC vzorkování signálu a digitální kvantizaci. Vzorkovací frekvence osciloskopu je analogově-digitální převod vstupního signálu. Frekvence vzorkovacích hodin při převodu je laicky řečeno vzorkovací interval. V každém vzorkovacím intervalu se odebírá jedno vzorkovací místo. Například vzorkovací frekvence 1GSa/s znamená, že osciloskop má schopnost shromáždit 1 miliardu vzorkovacích bodů za sekundu. V tomto okamžiku je jeho vzorkovací interval 1 nanosekunda.
U osciloskopů pracujících v reálném čase se v současnosti běžně používá metoda vzorkování v reálném čase. Takzvané vzorkování v reálném čase má provádět kontinuální vysokorychlostní vzorkování ve stejných intervalech na měřeném signálu tvaru vlny a poté rekonstruovat nebo obnovit tvar vlny na základě těchto souvisle vzorkovaných bodů vzorku. V procesu vzorkování v reálném čase je velmi důležité zajistit, aby vzorkovací frekvence osciloskopu byla mnohem rychlejší než změna měřeného signálu.
O kolik je to tedy rychlejší? Nyquistův zákon v digitálním zpracování signálu říká, že pokud je omezena šířka pásma měřeného signálu, pak při vzorkování a kvantování signálu, pokud je vzorkovací frekvence větší než dvojnásobek šířky pásma měřeného signálu, může být kompletně Rekonstruovat resp. obnovit informace přenášené v signálu bez aliasingu.
Dále zmenšíme časový tón, aby se zvýšila vzorkovací frekvence. Budeme upravovat vzorkovací frekvenci, dokud nebude vzorkovací frekvence 2krát a 10krát větší než frekvence signálu, abychom pozorovali změny signálu, tj. 2MSa/sa 10MSa/s. Signál vlevo na obrázku níže má vzorkovací frekvenci 2MSa/s. Můžete vidět, že frekvence signálu se změnila zpět na 1MHz, což je správná hodnota frekvence signálu. Ale původní sinusová vlna se stala trojúhelníkovou vlnou a tvar vlny byl zkreslený. Když se vzorkovací frekvence změní na 10MSa/s, což je signál na pravé straně obrázku níže, můžete vidět, že signál se stále více přibližuje sinusovce, ale stále to není příliš krásné.
