解答つきデータ収録とサンプリングワークシート

ADC が 20 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。

データロガーが 4 チャネルをそれぞれ 44.1 kHz、16 ビットの分解能でサンプリングします。生のデータレート R_b を kbit/s で求めなさい。

入力範囲 0〜10 V の 8 ビット ADC が切り捨てを行い、その出力コードは ⌊V_in/LSB⌋、1 LSB = V_FSR/2ᴺ です。入力 8.07 V に対する 10 進の出力コード D を求めなさい。

センサが 距離 を 500 mm の範囲で測定し、その出力が ADC の入力範囲全体を満たします。読み取りは 0.05 mm を分解できなければなりません。ADC に必要な最小のビット数 N を求めなさい。

クロック 16 MHz のマイクロコントローラが、UART のボーレートを f_clk/(16·D) に設定します。D は最も近い値に丸めた整数です。目標は 38400 baud です。実際のボーレートの誤差を百分率で求めなさい（速すぎる場合を正とします）。

6 チャネルのマルチプレクサが 1 つの ADC に接続されています。1 回の変換に 2.5 µs かかり、チャネルを切り替えるたびに入力の整定に 0.5 µs かかります。チャネルは休みなく順に走査されます。各チャネルのサンプリング周波数 f_s を kHz で求めなさい。