解答つきデータ収録とサンプリングワークシート

ADC が 5 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 10 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。

UART が 2400 baud で、8N2 形式（データ 8 ビット、パリティなし、ストップビット 2 個、さらにスタートビット）でバイトを送ります。毎秒転送できるデータバイト数の最大値を求めなさい。

レコーダが 1 チャネルを 20 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。30 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。

オーディオの測定で、フルスケールの正弦波に対する理想的な信号対量子化雑音比が少なくとも 85 dB 必要です。ADC の最小ビット数 N を求めなさい。

300 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。