El teorema de Nyquist, también conocido como teorema de muestreo, es un principio que los ingenieros siguen en la digitalización de señales analógicas. Para que la conversión analógica-digital (ADC) dé como resultado una reproducción fiel de la señal, se deben tomar con frecuencia rebanadas, llamadas muestras, de la forma de onda analógica. El número de muestras por segundo se denomina tasa de muestreo o frecuencia de muestreo.
Cualquier señal analógica está formada por componentes a varias frecuencias. El caso más sencillo es la onda sinusoidal, en la que toda la energía de la señal se concentra en una frecuencia. En la práctica, las señales analógicas suelen tener formas de onda complejas, con componentes a muchas frecuencias. El componente de mayor frecuencia de una señal analógica determina el ancho de banda de esa señal. Cuanto más alta sea la frecuencia, mayor será el ancho de banda, si todos los demás factores se mantienen constantes.
Supongamos que la componente de frecuencia más alta, en hercios, para una señal analógica dada es fmax. Según el Teorema de Nyquist, la velocidad de muestreo debe ser al menos 2fmax, o el doble de la componente de frecuencia analógica más alta. El muestreo en un convertidor analógico-digital es accionado por un generador de pulsos (reloj). Si la frecuencia de muestreo es inferior a 2fmax, algunos de los componentes de frecuencia más altos de la señal de entrada analógica no se representarán correctamente en la salida digitalizada. Cuando una señal digital de este tipo se convierte de nuevo en forma analógica mediante un convertidor de digital a analógico, aparecen componentes de frecuencia falsos que no estaban en la señal analógica original. Esta condición indeseable es una forma de distorsión llamada aliasing.