Ποιος ρυθμός δειγματοληψίας χρειάζεται για τη μέτρηση διαφόρων τύπων σημάτων με παλμογράφο;
Εισάγουμε ένα σήμα στον παλμογράφο μέσω του καθετήρα. Αφού το μετρούμενο σήμα περάσει από τα κυκλώματα ενίσχυσης, εξασθένησης και άλλα κυκλώματα ρύθμισης σήματος στο μπροστινό άκρο του παλμογράφου, ο μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό ADC υψηλής ταχύτητας εκτελεί δειγματοληψία σήματος και ψηφιακή κβαντοποίηση. Ο ρυθμός δειγματοληψίας του παλμογράφου είναι η μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό του σήματος εισόδου. Η συχνότητα του ρολογιού δειγματοληψίας κατά τη μετατροπή είναι, με απλούς όρους, το διάστημα δειγματοληψίας. Ένα σημείο δειγματοληψίας συλλέγεται σε κάθε διάστημα δειγματοληψίας. Για παράδειγμα, ένας ρυθμός δειγματοληψίας 1GSa/s σημαίνει ότι ο παλμογράφος έχει τη δυνατότητα να συλλέγει 1 δισεκατομμύριο σημεία δειγματοληψίας ανά δευτερόλεπτο. Αυτή τη στιγμή, το διάστημα δειγματοληψίας του είναι 1 νανοδευτερόλεπτο.
Για παλμογράφους σε πραγματικό χρόνο, η μέθοδος δειγματοληψίας σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιείται επί του παρόντος συνήθως. Η λεγόμενη δειγματοληψία σε πραγματικό χρόνο είναι η εκτέλεση συνεχούς δειγματοληψίας υψηλής ταχύτητας σε ίσα διαστήματα στο μετρούμενο σήμα κυματομορφής και, στη συνέχεια, η ανακατασκευή ή η επαναφορά της κυματομορφής με βάση αυτά τα σημεία δείγματος συνεχούς δειγματοληψίας. Στη διαδικασία δειγματοληψίας σε πραγματικό χρόνο, είναι πολύ σημαντικό να διασφαλιστεί ότι ο ρυθμός δειγματοληψίας του παλμογράφου είναι πολύ ταχύτερος από την αλλαγή του σήματος που μετράται.
Πόσο πιο γρήγορο είναι λοιπόν; Ο νόμος Nyquist στην ψηφιακή επεξεργασία σήματος λέει ότι εάν το εύρος ζώνης του σήματος που μετράται είναι περιορισμένο, τότε κατά τη δειγματοληψία και τον κβαντισμό του σήματος, εάν ο ρυθμός δειγματοληψίας είναι μεγαλύτερος από το διπλάσιο του εύρους ζώνης του σήματος που μετράται, μπορεί να ανακατασκευαστεί πλήρως ή ανακτήστε τις πληροφορίες που μεταφέρονται στο σήμα χωρίς ψευδώνυμο.
Στη συνέχεια, θα κάνουμε τον τόνο του χρόνου μικρότερο, έτσι ώστε ο ρυθμός δειγματοληψίας να γίνει μεγαλύτερος. Θα προσαρμόσουμε τον ρυθμό δειγματοληψίας έως ότου ο ρυθμός δειγματοληψίας είναι 2 φορές και 10 φορές η συχνότητα σήματος για να παρατηρήσουμε τις αλλαγές του σήματος, δηλαδή 2MSa/s και 10MSa/s. Το σήμα στα αριστερά στο παρακάτω σχήμα είναι σε ρυθμό δειγματοληψίας 2MSa/s. Μπορείτε να δείτε ότι η συχνότητα του σήματος έχει αλλάξει ξανά στο 1MHz, που είναι η σωστή τιμή συχνότητας του σήματος. Αλλά το αρχικό ημιτονοειδές κύμα έχει γίνει τριγωνικό κύμα και η κυματομορφή έχει παραμορφωθεί. Όταν ο ρυθμός δειγματοληψίας αλλάζει σε 10MSa/s, που είναι το σήμα στη δεξιά πλευρά του παρακάτω σχήματος, μπορείτε να δείτε ότι το σήμα πλησιάζει όλο και πιο κοντά σε ένα ημιτονοειδές κύμα, αλλά και πάλι δεν είναι πολύ όμορφο.
