令和7年秋期試験問題 午前問25

0kHz~20kHzの帯域幅のオーディオ信号をデジタル信号に変換するのに必要な最大のサンプリング周期を標本化定理によって求めると,何マイクロ秒か。

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分野 :テクノロジ系
中分類:基礎理論
小分類:情報に関する理論
解説
標本化定理は、アナログ信号をデジタル信号に変換するとき、元の信号を完全に再現するためには、信号の最高周波数の2倍より大きい周波数でサンプリング(標本化)する必要があるという定理です。

信号というのは波形です。1Hzの信号は下図のようになります。上弦と下弦が合わさって1回の波なので、この1Hzの信号を正しく記録するには、2回の記録をしなければならないのです。
25.png

本問では信号の帯域幅が0~20kHzなので、最高周波数は20kHzです。標本化定理に従えば、その2倍の40kHz=40,000回/秒のサンプリングが必要ということになります。

1Hzは1秒間に1回の動作を示すため、40kHzのサンプリング周期は1秒を40,000回で割って、

 1秒÷40,000回=25マイクロ秒

したがって「ウ」が正解です。

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