ما معدل أخذ العينات اللازم لقياس أنواع مختلفة من الإشارات باستخدام راسم الذبذبات؟
نقوم بإدخال إشارة إلى راسم الذبذبات من خلال المسبار. بعد مرور الإشارة المقاسة عبر التضخيم والتوهين ودوائر تكييف الإشارة الأخرى في الطرف الأمامي من راسم الذبذبات، يقوم محول ADC التناظري إلى الرقمي عالي السرعة بإجراء أخذ عينات الإشارة والتكميم الرقمي. معدل أخذ العينات من راسم الذبذبات هو التحويل التناظري إلى الرقمي لإشارة الدخل. إن تردد ساعة أخذ العينات أثناء التحويل هو، بمصطلحات الشخص العادي، الفاصل الزمني لأخذ العينات. يتم جمع نقطة أخذ عينات واحدة في كل فترة أخذ العينات. على سبيل المثال، يعني معدل أخذ العينات 1GSa/s أن راسم الذبذبات لديه القدرة على جمع مليار نقطة أخذ عينات في الثانية. في هذا الوقت، الفاصل الزمني لأخذ العينات هو 1 نانو ثانية.
بالنسبة لراسمات الذبذبات في الوقت الفعلي، تُستخدم حاليًا طريقة أخذ العينات في الوقت الفعلي بشكل شائع. ما يسمى بأخذ العينات في الوقت الحقيقي هو إجراء أخذ عينات مستمر عالي السرعة على فترات متساوية على إشارة الشكل الموجي المقاسة، ثم إعادة بناء أو استعادة شكل الموجة بناءً على نقاط العينة التي تم أخذ عينات منها بشكل مستمر. في عملية أخذ العينات في الوقت الفعلي، من المهم جدًا التأكد من أن معدل أخذ العينات في راسم الذبذبات أسرع بكثير من تغيير الإشارة التي يتم قياسها.
إذن ما مدى سرعة ذلك؟ ينص قانون نيكويست في معالجة الإشارات الرقمية على أنه إذا كان عرض النطاق الترددي للإشارة التي يتم قياسها محدودًا، فعند أخذ عينات الإشارة وتقديرها، إذا كان معدل أخذ العينات أكثر من ضعف عرض النطاق الترددي للإشارة التي يتم قياسها، فيمكن إعادة بنائها بالكامل أو استعادة المعلومات المحمولة في الإشارة دون تعرجات.
بعد ذلك، سنجعل نغمة الوقت أصغر، بحيث يصبح معدل أخذ العينات أكبر. سنقوم بضبط معدل أخذ العينات حتى يصبح معدل أخذ العينات مرتين و10 أضعاف تردد الإشارة لمراقبة تغيرات الإشارة، أي 2MSa/s و10MSa/s. الإشارة الموجودة على اليسار في الشكل أدناه هي بمعدل أخذ عينات قدره 2MSa/s. يمكنك أن ترى أن تردد الإشارة قد تغير مرة أخرى إلى 1 ميجاهرتز، وهي قيمة التردد الصحيحة للإشارة. لكن الموجة الجيبية الأصلية أصبحت موجة مثلثة، وتم تشويه شكل الموجة. عندما يتغير معدل أخذ العينات إلى 10MSa/s، وهي الإشارة الموجودة على الجانب الأيمن من الشكل أدناه، يمكنك أن ترى أن الإشارة تقترب أكثر فأكثر من موجة جيبية، لكنها لا تزال ليست جميلة جدًا.
