De acordo com o Teorema de Nyquist, a quantidade de amostras por unidade de tempo de um sinal, chamada taxa ou freqüência de amostragem, deve ser maior que o dobro da maior freqüência contida no sinal a ser amostrado, para que possa ser reproduzido integralmente sem distorção. A metade da freqüência de amostragem é chamada freqüência de Nyquist e corresponde ao limite máximo de freqüência do sinal que pode ser reproduzido. Como não é possível garantir que o sinal não contenha sinais acima deste limite ( distorções, interferências, ruídos, etc…), é necessário filtrar o sinal com um filtro passa baixo com freqüência de corte igual (ou menor) a freqüência de Nyquist.

O circuito que permite amostrar o sinal é uma simples chave que se fecha por um brevíssimo instante, na cadencia da freqüência de amostragem. Por ex. se a freqüência de amostragem for de 8 kHz, a chave se fecha 8000 vezes por segundo, ou seja, a cada 125 micro segundo. Como a chave se fecha por um tempo extremamente curto, teremos na sua saída um sinal em forma de pulsos estreitos, com amplitude igual ao valor instantâneo do sinal, chamados pulsos PAM (pulsos modulados em amplitude)

Em cima, amostragem com freqüência maior que duas vezes a do sinal : ha amostras suficientes para que o sinal possa ser reproduzido sem distorção. (lembramos que a freqüência de amostragem fam = 1 / Ta)
No meio, a taxa de amostragem é igual a duas vezes a freqüência do sinal : não é possível a sua reprodução pois o sinal PAM vale zero. ( obs.: se houvesse defasamento dos pontos de amostragem, haveria sinal PAM, porem com amplitude errada, a não ser que por coincidência os pontos caíssem nos picos da senoide, donde a necessidade do “maior que o dobro” no Teorema de Nyquist.
Em baixo, a freqüência de amostragem é menor que o dobro da freqüência do sinal : a quantidade de amostras é insuficiente e o sinal reproduzido estará errado, em vermelho na figura.