¿Qué frecuencia de muestreo se necesita para medir varios tipos de señales con un osciloscopio?
Introducimos una señal al osciloscopio a través de la sonda. Después de que la señal medida pasa a través de los circuitos de amplificación, atenuación y otros circuitos de acondicionamiento de señal en el extremo frontal del osciloscopio, el convertidor analógico a digital ADC de alta velocidad realiza el muestreo de la señal y la cuantificación digital. La frecuencia de muestreo del osciloscopio es la conversión de analógico a digital de la señal de entrada. La frecuencia del reloj de muestreo durante la conversión es, en términos sencillos, el intervalo de muestreo. Se recoge un punto de muestreo en cada intervalo de muestreo. Por ejemplo, una tasa de muestreo de 1GSa/s significa que el osciloscopio tiene la capacidad de recopilar mil millones de puntos de muestreo por segundo. En este momento, su intervalo de muestreo es de 1 nanosegundo.
Para los osciloscopios en tiempo real, actualmente se utiliza comúnmente el método de muestreo en tiempo real. El llamado muestreo en tiempo real consiste en realizar un muestreo continuo de alta velocidad a intervalos iguales en la señal de forma de onda medida y luego reconstruir o restaurar la forma de onda en función de estos puntos de muestra muestreados continuamente. En el proceso de muestreo en tiempo real, es muy importante garantizar que la frecuencia de muestreo del osciloscopio sea mucho más rápida que el cambio de la señal que se está midiendo.
Entonces, ¿cuánto más rápido es? La ley de Nyquist en el procesamiento de señales digitales dice que si el ancho de banda de la señal que se está midiendo es limitado, entonces, al muestrear y cuantificar la señal, si la frecuencia de muestreo es más del doble del ancho de banda de la señal que se está midiendo, se puede reconstruir completamente o recuperar la información transportada en la señal sin aliasing.
A continuación, reduciremos el tono de tiempo para que la frecuencia de muestreo aumente. Ajustaremos la frecuencia de muestreo hasta que la frecuencia de muestreo sea 2 veces y 10 veces la frecuencia de la señal para observar los cambios de la señal, es decir, 2MSa/s y 10MSa/s. La señal de la izquierda en la figura siguiente tiene una frecuencia de muestreo de 2 MSa/s. Puede ver que la frecuencia de la señal ha vuelto a cambiar a 1 MHz, que es el valor de frecuencia correcto de la señal. Pero la onda sinusoidal original se ha convertido en una onda triangular y la forma de onda se ha distorsionado. Cuando la frecuencia de muestreo cambia a 10 MSa/s, que es la señal en el lado derecho de la figura siguiente, se puede ver que la señal se acerca cada vez más a una onda sinusoidal, pero todavía no es muy hermosa.
