آسیلوسکوپ کے ساتھ مختلف قسم کے سگنل کی پیمائش کرنے کے لیے نمونے لینے کی کیا شرح کی ضرورت ہے؟
ہم تحقیقات کے ذریعے آسیلوسکوپ کو ایک سگنل داخل کرتے ہیں۔ آکسیلوسکوپ کے سامنے والے سرے پر ناپے ہوئے سگنل کے ایمپلیفیکیشن، کشیدگی اور دیگر سگنل کنڈیشنگ سرکٹس سے گزرنے کے بعد، تیز رفتار ADC اینالاگ سے ڈیجیٹل کنورٹر سگنل کے نمونے لینے اور ڈیجیٹل کوانٹائزیشن انجام دیتا ہے۔ آسیلوسکوپ کے نمونے لینے کی شرح ان پٹ سگنل کی ینالاگ سے ڈیجیٹل تبدیلی ہے۔ تبادلوں کے دوران نمونے لینے کی گھڑی کی فریکوئنسی، عام آدمی کی شرائط میں، نمونے لینے کا وقفہ ہے۔ ہر نمونے لینے کے وقفے پر ایک نمونہ لینے کا نقطہ جمع کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، 1GSa/s کے نمونے لینے کی شرح کا مطلب ہے کہ آسیلوسکوپ میں 1 بلین سیمپلنگ پوائنٹس فی سیکنڈ جمع کرنے کی صلاحیت ہے۔ اس وقت، اس کے نمونے لینے کا وقفہ 1 نینو سیکنڈ ہے۔
ریئل ٹائم آسیلوسکوپس کے لیے، ریئل ٹائم سیمپلنگ کا طریقہ فی الحال عام طور پر استعمال ہوتا ہے۔ نام نہاد ریئل ٹائم سیمپلنگ یہ ہے کہ ناپے گئے ویوفارم سگنل پر مساوی وقفوں پر مسلسل تیز رفتار سیمپلنگ انجام دیں، اور پھر ان مسلسل نمونے کے نمونے کے پوائنٹس کی بنیاد پر ویوفارم کو دوبارہ تشکیل یا بحال کریں۔ ریئل ٹائم سیمپلنگ کے عمل میں، یہ یقینی بنانا بہت ضروری ہے کہ آسیلوسکوپ کے نمونے لینے کی شرح ناپے جانے والے سگنل کی تبدیلی سے کہیں زیادہ تیز ہو۔
تو یہ کتنا تیز ہے؟ ڈیجیٹل سگنل پروسیسنگ میں Nyquist قانون کہتا ہے کہ اگر ناپے جانے والے سگنل کی بینڈوڈتھ محدود ہے، تو جب سگنل کو نمونے اور مقدار کا تعین کیا جا رہا ہے، اگر نمونے لینے کی شرح ناپی جا رہی سگنل کی بینڈوتھ سے دوگنا سے زیادہ ہے، تو اسے مکمل طور پر دوبارہ تشکیل دیا جا سکتا ہے۔ بغیر نام کے سگنل میں کی جانے والی معلومات کو بازیافت کریں۔
اگلا، ہم ٹائم ٹون کو چھوٹا کریں گے، تاکہ نمونے لینے کی شرح زیادہ ہو جائے۔ ہم نمونے لینے کی شرح کو ایڈجسٹ کریں گے جب تک کہ نمونے لینے کی شرح سگنل کی تبدیلیوں کو دیکھنے کے لیے سگنل فریکوئنسی سے 2 گنا اور 10 گنا نہ ہو جائے، یعنی 2MSa/s اور 10MSa/s۔ نیچے دیے گئے اعداد و شمار میں بائیں طرف کا اشارہ 2MSa/s کے نمونے لینے کی شرح پر ہے۔ آپ دیکھ سکتے ہیں کہ سگنل کی فریکوئنسی واپس 1MHz میں تبدیل ہو گئی ہے، جو کہ سگنل کی درست فریکوئنسی ویلیو ہے۔ لیکن اصل سائن لہر ایک مثلث لہر بن گئی ہے، اور لہر کی شکل کو مسخ کر دیا گیا ہے. جب نمونے لینے کی شرح 10MSa/s میں تبدیل ہو جاتی ہے، جو نیچے دیے گئے اعداد و شمار کے دائیں طرف کا سگنل ہے، آپ دیکھ سکتے ہیں کہ سگنل سائن ویو کے قریب سے قریب تر ہوتا جا رہا ہے، لیکن یہ اب بھی زیادہ خوبصورت نہیں ہے۔
