解答つきデータ収録とサンプリングワークシート

ADC が 12 kHz でサンプリングしています。エイリアシングなしに表現できる最高の信号周波数であるナイキスト周波数 f_N を求めなさい。

センサ信号に最大 4 kHz の周波数が含まれています。エイリアシングなしに捉えられる最小サンプリング周波数 f_s,min を求めなさい。

レコーダが 4 チャネルを各 2 kHz、10 ビット ADC でサンプリングします。各サンプルは整数バイトで保存されます。5 分間の記録に必要なメモリ M を MB（1 MB = 10⁶ バイト）で求めなさい。

入力範囲が 0〜1 V の ADC が、1 mV 以下のステップを分解しなければなりません。最小のビット数 N を求めなさい。

16 ビット ADC がすべてのサンプルを UART で 9600 baud、8N1 形式（スタートビット、データ 8 ビット、ストップビット 1 個）で送ります。各サンプルは 2 バイトの整数バイトで送られ、通信路は常にふさがっています。エイリアシングなしにサンプリングできる最高の信号周波数 f_max を Hz で求めなさい。

200 Hz の方形波を、アンチエイリアシングフィルタなしで 2 kHz でサンプリングします。方形波には奇数次の高調波 3f₁、5f₁、7f₁、… が含まれます。サンプリングされたデータでは、高調波 7f₁ はどの周波数 f_a に現れますか。Hz で答えなさい。