Sin波をAD変換ボードを通してAD変換したときの波形図。

質問

Sin波をAD変換ボードを通してAD変換したときの波形図。
AD変換ボードの操作に慣れようと思って、周波数発信機を用いて60Hz、600Hz、6kHz、60ｋHz、600kHzのsin波を測定しているのですが、60Hz、6kHzのときは、きれいなsin波が測定できるのですが、それ以外の周波数の場合には、sin波が測定できません。一応サンプリング周波数を変えてやってみたのですが、それでもダメでした。60Hzと6kHzの測定はサンプリング周波数1000Hzで取ることができました。こんな現象が起きるのにはサンプリング周波数以外にも何か理由があるのでしょうか？
なお、供給する電圧は、2～3V程度の信号を使用しています。
使用しているAD変換ボード：分解能16bit、最高サンプリング速度100kSPS、バイポーラ:±10V

添付図は、電圧は違いますが同じ回路を使用した場合の60Hzと600Hzの波形です。

回答No.3

noname#221368 · ベストアンサー

#2さんへの補足ですが、エリアシングという現象は、一般にはほとんど流布せれていませんが、デジタル処理特有の現象です。だから余り知られていないわけです。
　デジタル処理万能と思われているような昨今ですが、デジタル処理特有の現象だからこそ、実際の測定では、エリアシングが出ないように、電気回路による物理フィルター（アナログ・フィルター）をかけます。現場の測定業務に関わった人達は、この物理フィルターの重要性を（秘かに）わかっています。

回答No.2

phobos

こんにちは。

> 入力信号600Hzのとき、サンプリング周波数1500Hzと1300Hzでも同じようにかくかくの波形になってしまいました。

周波数ｆ＝600Hzの波形は、サイン波１周期の時間Ｔ＝１／ｆ＝1/600≒1.67msecです。

質問者さんはこの信号をサンプリング周波数ｆｓ＝1000Hzで測定しました。
従って、データを取り込む時間間隔（サンプリング・インターバル）は
　Ｔｓ＝１／ｆｓ＝1.0msec刻みで読み込んだわけです。

1.67msecで１周期を描くサイン波を1ms毎に読み込むわけですから、
サイン波１周期につき１個半しかデータが取れないことになります。
このデータを線で結んでもきれいなサイン波を描けるはずはありませんよね。

サンプリング周波数を1300Hz、1500Hzにしたところでサンプリング・インターバルは
それぞれ　0.77msec、0.67msecなので、１周期のデータ点数は２個半程度にすぎません。

サイン波をなめらかに表示したかったら、一周期につき２０点くらいのデータがほしいところです。

例えば600Hzのサイン波をキレイに表示したかったら、サンプリング周波数ｆｓを
　ｆｓ＝１／Ｔｓ＝１／（0.00167/20）≒12000Hz＝12kHz
程度に上げてやる必要があるわけです。

測定したい信号の周波数とＡＤ変換のサンプリング周波数との関係を知る事は、とても大切です。
場合によっては波形がきれいに表示されないどころか、実際には存在しない幽霊データを表示してしまうこともあります。
これをエリアシングといいます。

ANo.1のご回答の「サンプリング定理」とあわせてこの機会にぜひお読み下さい。
　http://www2.oninet.ne.jp/ts0905/deeg/deeg11.htm
　http://www.katch.ne.jp/~hasida/speaker/impulse/speaker22.htm
おそらく６kHzの波形がサイン波として表示されたのは、このエリアシング現象ではないかと思われます。

回答No.1

takepon256

サンプリング定理というものをご存知でしょうか？
簡単に言うと、正常に波形を取り込むには入力信号の倍以上のサンプリング周波数でサンプリングする必要があるという定理です。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%A8%99%E6%9C%AC%E5%8C%96%E5%AE%9A%E7%90%86
http://www.cqpub.co.jp/term/samplingtheorem.htm
http://laputa.cs.shinshu-u.ac.jp/~yizawa/InfSys1/basic/chap5/index.htm

6kHzの時に正常に波形として見えたのはたまたまでしょう。
波形を良く見ると6kHzになっていない可能性が高いです。

補足

入力信号600Hzのとき、サンプリング周波数1500Hzと1300Hzでも同じようにかくかくの波形になってしまいました。
どうしてこうなるのか自分もまったく不明です。