Welke bemonsteringssnelheid is nodig om verschillende soorten signalen te meten met een oscilloscoop?
Via de sonde voeren we een signaal in naar de oscilloscoop. Nadat het gemeten signaal door de versterkings-, verzwakkings- en andere signaalconditioneringscircuits aan de voorkant van de oscilloscoop is gegaan, voert de snelle ADC analoog-digitaalomzetter signaalbemonstering en digitale kwantisering uit. De bemonsteringssnelheid van de oscilloscoop is de analoog-naar-digitaal-omzetting van het ingangssignaal. De frequentie van de bemonsteringsklok tijdens de conversie is, in termen van de leek, het bemonsteringsinterval. Bij elk bemonsteringsinterval wordt één bemonsteringspunt verzameld. Een bemonsteringssnelheid van 1GSa/s betekent bijvoorbeeld dat de oscilloscoop het vermogen heeft om 1 miljard bemonsteringspunten per seconde te verzamelen. Op dit moment bedraagt het bemonsteringsinterval 1 nanoseconde.
Voor real-time oscilloscopen wordt momenteel vaak de real-time samplingmethode gebruikt. De zogenaamde real-time bemonstering is bedoeld om continue hogesnelheidsbemonstering met gelijke intervallen uit te voeren op het gemeten golfvormsignaal, en vervolgens de golfvorm te reconstrueren of te herstellen op basis van deze continu bemonsterde bemonsteringspunten. Bij het realtime bemonsteringsproces is het erg belangrijk om ervoor te zorgen dat de bemonsteringssnelheid van de oscilloscoop veel sneller is dan de verandering van het signaal dat wordt gemeten.
Dus hoeveel sneller is het? De wet van Nyquist op het gebied van digitale signaalverwerking zegt dat als de bandbreedte van het gemeten signaal beperkt is, het bij het bemonsteren en kwantiseren van het signaal, als de bemonsteringssnelheid meer dan tweemaal de bandbreedte is van het gemeten signaal, volledig kan worden gereconstrueerd of de informatie in het signaal herstellen zonder aliasing.
Vervolgens maken we de tijdstoon kleiner, zodat de bemonsteringsfrequentie groter wordt. We zullen de bemonsteringssnelheid aanpassen totdat de bemonsteringssnelheid 2 keer en 10 keer de signaalfrequentie is om de signaalveranderingen waar te nemen, dat wil zeggen 2MSa/s en 10MSa/s. Het signaal links in de onderstaande figuur heeft een bemonsteringssnelheid van 2MSa/s. Je kunt zien dat de frequentie van het signaal terug is veranderd naar 1MHz, wat de juiste frequentiewaarde van het signaal is. Maar de oorspronkelijke sinusgolf is een driehoeksgolf geworden en de golfvorm is vervormd. Wanneer de bemonsteringssnelheid verandert naar 10MSa/s, wat het signaal is aan de rechterkant van de onderstaande figuur, kun je zien dat het signaal steeds dichter bij een sinusgolf komt, maar het is nog steeds niet erg mooi.
