Quelle fréquence d'échantillonnage est nécessaire pour mesurer différents types de signaux avec un oscilloscope ?
Nous envoyons un signal à l'oscilloscope via la sonde. Une fois que le signal mesuré traverse les circuits d'amplification, d'atténuation et autres circuits de conditionnement du signal à l'extrémité avant de l'oscilloscope, le convertisseur analogique-numérique ADC haute vitesse effectue l'échantillonnage du signal et la quantification numérique. Le taux d'échantillonnage de l'oscilloscope est la conversion analogique-numérique du signal d'entrée. La fréquence de l'horloge d'échantillonnage pendant la conversion est, en termes simples, l'intervalle d'échantillonnage. Un point d'échantillonnage est collecté à chaque intervalle d'échantillonnage. Par exemple, un taux d'échantillonnage de 1GSa/s signifie que l'oscilloscope a la capacité de collecter 1 milliard de points d'échantillonnage par seconde. A ce moment, son intervalle d'échantillonnage est de 1 nanoseconde.
Pour les oscilloscopes temps réel, la méthode d'échantillonnage en temps réel est actuellement couramment utilisée. Ce que l'on appelle l'échantillonnage en temps réel consiste à effectuer un échantillonnage continu à grande vitesse à intervalles égaux sur le signal de forme d'onde mesuré, puis à reconstruire ou à restaurer la forme d'onde en fonction de ces points d'échantillonnage échantillonnés en continu. Dans le processus d'échantillonnage en temps réel, il est très important de s'assurer que la fréquence d'échantillonnage de l'oscilloscope est beaucoup plus rapide que la variation du signal mesuré.
Alors, à quel point est-ce plus rapide ? La loi de Nyquist dans le traitement du signal numérique dit que si la bande passante du signal mesuré est limitée, alors lors de l'échantillonnage et de la quantification du signal, si la fréquence d'échantillonnage est plus de deux fois la bande passante du signal mesuré, il peut être complètement reconstruit ou récupérer les informations transportées dans le signal sans alias.
Ensuite, nous réduirons la tonalité temporelle, de sorte que la fréquence d’échantillonnage devienne plus grande. Nous ajusterons le taux d'échantillonnage jusqu'à ce que le taux d'échantillonnage soit 2 fois et 10 fois la fréquence du signal pour observer les changements de signal, c'est-à-dire 2MSa/s et 10MSa/s. Le signal de gauche dans la figure ci-dessous est à un taux d'échantillonnage de 2 MSa/s. Vous pouvez voir que la fréquence du signal est revenue à 1 MHz, ce qui est la valeur de fréquence correcte du signal. Mais l’onde sinusoïdale d’origine est devenue une onde triangulaire et la forme d’onde a été déformée. Lorsque le taux d'échantillonnage passe à 10 MSa/s, qui est le signal sur le côté droit de la figure ci-dessous, vous pouvez voir que le signal se rapproche de plus en plus d'une onde sinusoïdale, mais ce n'est toujours pas très beau.
