Mikä näytteenottotaajuus tarvitaan erilaisten signaalien mittaamiseen oskilloskoopilla?
Syötämme signaalin oskilloskooppiin anturin kautta. Kun mitattu signaali kulkee oskilloskoopin etupäässä olevien vahvistus-, vaimennus- ja muiden signaalinkäsittelypiirien läpi, nopea ADC-analogi-digitaali-muunnin suorittaa signaalin näytteenoton ja digitaalisen kvantisoinnin. Oskilloskoopin näytteenottotaajuus on tulosignaalin analogia-digitaalimuunnos. Näytteenottokellon taajuus muunnoksen aikana on maallikon termein näytteenottoväli. Jokaisella näytteenottovälillä kerätään yksi näytteenottopiste. Esimerkiksi näytteenottotaajuus 1GSa/s tarkoittaa, että oskilloskooppi pystyy keräämään 1 miljardi näytteenottopistettä sekunnissa. Tällä hetkellä sen näytteenottoväli on 1 nanosekunti.
Reaaliaikaisissa oskilloskoopeissa käytetään tällä hetkellä yleisesti reaaliaikaista näytteenottomenetelmää. Ns. reaaliaikainen näytteenotto on jatkuvan nopean näytteenoton suorittaminen tasavälein mitatulle aaltomuotosignaalille ja sitten aaltomuodon rekonstruoiminen tai palauttaminen näiden jatkuvasti näytteistettyjen näytepisteiden perusteella. Reaaliaikaisessa näytteenottoprosessissa on erittäin tärkeää varmistaa, että oskilloskoopin näytteenottotaajuus on paljon nopeampi kuin mitattavan signaalin muutos.
Kuinka paljon nopeampi se on? Digitaalisen signaalinkäsittelyn Nyquistin laki sanoo, että jos mitattavan signaalin kaistanleveys on rajoitettu, niin signaalia näytteistettäessä ja kvantisoitaessa, jos näytteenottotaajuus on yli kaksi kertaa mitattavan signaalin kaistanleveys, se voidaan täysin rekonstruoida tai rekonstruoida. palauttaa signaalin sisältämät tiedot ilman aliasointia.
Seuraavaksi pienennämme aikaääntä, jotta näytteenottotaajuus kasvaa. Säädämme näytteenottotaajuutta, kunnes näytteenottotaajuus on 2-kertainen ja 10-kertainen signaalitaajuuteen nähden signaalin muutosten havaitsemiseksi, eli 2MSa/s ja 10MSa/s. Alla olevan kuvan vasemmalla oleva signaali on näytteenottotaajuudella 2MSa/s. Voit nähdä, että signaalin taajuus on muuttunut takaisin 1MHz:iin, joka on signaalin oikea taajuusarvo. Mutta alkuperäisestä siniaallosta on tullut kolmioaalto, ja aaltomuoto on vääristynyt. Kun näytteenottotaajuus muuttuu arvoon 10MSa/s, joka on signaali alla olevan kuvan oikealla puolella, voit nähdä, että signaali lähestyy ja lähempänä siniaaltoa, mutta se ei silti ole kovin kaunis.
