Quale frequenza di campionamento è necessaria per misurare vari tipi di segnali con un oscilloscopio?
Inseriamo un segnale nell'oscilloscopio attraverso la sonda. Dopo che il segnale misurato passa attraverso i circuiti di amplificazione, attenuazione e altri circuiti di condizionamento del segnale nella parte anteriore dell'oscilloscopio, il convertitore analogico-digitale ADC ad alta velocità esegue il campionamento del segnale e la quantizzazione digitale. La frequenza di campionamento dell'oscilloscopio è la conversione da analogico a digitale del segnale di ingresso. La frequenza del clock di campionamento durante la conversione è, in parole povere, l'intervallo di campionamento. Viene raccolto un punto di campionamento ad ogni intervallo di campionamento. Ad esempio, una frequenza di campionamento di 1GSa/s significa che l'oscilloscopio ha la capacità di raccogliere 1 miliardo di punti di campionamento al secondo. In questo momento, il suo intervallo di campionamento è di 1 nanosecondo.
Per gli oscilloscopi in tempo reale, attualmente viene comunemente utilizzato il metodo di campionamento in tempo reale. Il cosiddetto campionamento in tempo reale consiste nell'eseguire un campionamento continuo ad alta velocità a intervalli uguali sul segnale della forma d'onda misurata, quindi ricostruire o ripristinare la forma d'onda sulla base di questi punti di campionamento campionati continuamente. Nel processo di campionamento in tempo reale, è molto importante garantire che la frequenza di campionamento dell'oscilloscopio sia molto più rapida della variazione del segnale misurato.
Quindi quanto è più veloce? La legge di Nyquist nell'elaborazione del segnale digitale afferma che se la larghezza di banda del segnale misurato è limitata, allora durante il campionamento e la quantizzazione del segnale, se la frequenza di campionamento è più del doppio della larghezza di banda del segnale misurato, può essere completamente ricostruita o recuperare l'informazione trasportata nel segnale senza aliasing.
Successivamente, ridurremo il tono temporale, in modo che la frequenza di campionamento diventi maggiore. Regoleremo la frequenza di campionamento finché la frequenza di campionamento non sarà 2 volte e 10 volte la frequenza del segnale per osservare i cambiamenti del segnale, ovvero 2MSa/s e 10MSa/s. Il segnale a sinistra nella figura seguente ha una frequenza di campionamento di 2MSa/s. Puoi vedere che la frequenza del segnale è tornata a 1 MHz, che è il valore di frequenza corretto del segnale. Ma l'onda sinusoidale originale è diventata un'onda triangolare e la forma d'onda è stata distorta. Quando la frequenza di campionamento cambia a 10MSa/s, che è il segnale sul lato destro della figura sotto, puoi vedere che il segnale si avvicina sempre di più a un'onda sinusoidale, ma non è ancora molto bello.
