La velocidad de muestreo, expresada en Megamuestras ("MegaSamples") por segundo (Ms/sg), especifica con qué frecuencia un osciloscopio digital tomará una instantánea, o una muestra, de la señal; cuanto más rápida sea, mayores serán la resolución y el detalle de la forma de onda reproducida, y menor la probabilidad de que se pierda información crítica o eventos de interés, como se muestra en la Figura siguiente.

La velocidad de muestreo mínima también puede ser importante si se necesita ver señales que cambien lentamente a lo largo de grandes períodos de tiempo.

Típicamente, la velocidad de muestreo utilizada cambia al modificar el control de la escala horizontal (base de tiempos) con el fin de mantener un número constante de puntos en el registro de la forma de onda presentada.

¿Cómo se pueden calcular los requisitos de velocidad de muestreo?

El método difiere en función del tipo de forma de onda que se está midiendo y del método de reconstrucción de señal utilizado por el osciloscopio.

Con el fin de reconstruir con precisión una señal y evitar el aliasing (presentación de señales no existentes), el teorema de Nyquist dice que  hay que muestrear la señal al menos dos veces más rápido que su componente de frecuencia más elevada . Este teorema, sin embargo, da por supuesto una longitud de registro infinita y una señal continua, pero dado que ningún osciloscopio ofrece una longitud de registro infinita y, por definición, los espurios no son continuos, el muestreo a solamente dos veces la  velocidad de la componente de frecuencia más elevada, generalmente no será suficiente.

En realidad, la reconstrucción precisa de una señal, depende de la velocidad  de muestreo y del método de interpolación utilizado para rellenar los espacios entre las muestras. Algunos osciloscopios permiten seleccionar una interpolación seno (x)/x para la medida de señales sinusoidales, o bien una interpolación lineal para señales cuadradas, pulsos y otros tipos de señal.

Para una reconstrucción precisa utilizando la interpolación senoidal, el osciloscopio deberá tener una velocidad de muestreo de al menos 2,5 veces la componente de frecuencia más elevada de la señal.

Utilizando  la interpolación lineal, la velocidad de muestreo, deberá ser al menos 10 veces la componente de frecuencia más elevada de la señal.

La  velocidad de captura  expresada en formas de onda por segundo (wfm/sg), representa la rapidez con la que un osciloscopio adquiere formas de onda completas, a diferencia de la  velocidad de muestreo,  que indica con qué frecuencia, el osciloscopio toma muestras de la señal de entrada dentro de una forma de onda

Las velocidades de captura de forma de onda variarán ampliamente, dependiendo  del tipo y nivel de prestaciones del osciloscopio. Los osciloscopios con altas velocidades de captura de forma de onda ofrecen una sensación  visual más completa acerca del comportamiento de la señal, y aumenta  extraordinariamente la probabilidad de que el osciloscopio capture rápidamente  anomalías transitorias tales como inestabilidades, espurios o errores de transición.

Los osciloscopios de memoria digital (DSO) utilizan una arquitectura de procesamiento en serie que permite capturar entre 10 y 5.000 wfms/s.  Algunos DSO tienen un modo especial que captura una ráfaga de múltiples señales sobre una gran memoria, proporcionando temporalmente velocidades muy elevadas de captura de formas de onda, seguidas por largos períodos de tiempo de procesamiento, que reducen la probabilidad de capturar eventos esporádicos e intermitentes.

En el osciloscopio de almacenamiento digital tradicional (DSO), el procesamiento y la visualización de datos de la forma de onda se completan dentro de la CPU que es el cuello de botella de toda la adquisición, procesamiento y visualización de los datos, pues para comenzar la adquisición del siguiente cuadro, habrá un gran intervalo de tiempo de espera a que la CPU termine de completar el procesamiento del cuadro anterior. 

Con referencia a la Figura 2, el tiempo entre dos fotogramas adquiridos se denomina tiempo muerto de adquisición del osciloscopio. El tiempo muerto de los osciloscopios de almacenamiento digital tradicionales es muy largo, de modo que los fallos ocasionales son difíciles de capturar, ya que caen con facilidad dentro del periodo de tiempo muerto.

Con tecnologías como la DPO de TEKTRONIX o la SPO de SIGLENT, el problema de los tiempos muertos se ha minimizado, pues gracias a nuevas arquitecturas de procesamiento se consiguen velocidades de hasta 170.000 wfm/sg, en aplicaciones en las que los equipos tradicionales no pasaban de las 200 wfm/seg.

En particular, la tecnología SPO hace uso de un motor de procesamiento de imágenes en base a un grupo de FPGA para completar el procesamiento y la visualización de las formas de onda.