サンプリング・レート：これだけは知っておきたいアナログ用語

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サンプリング・レート

　サンプリング・レート（sampling rate）とは、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータにおいて、1秒間に実行する標本化（サンプリング）処理の回数のこと。サンプリング周波数、標本化周波数、サンプル・レートとも呼ばれる。単位にはサンプル/秒（sps）、もしくはHzが使われる。

　A/Dコンバータには、極めて重要な性能が2つある。1つは分解能。もう1つが、このサンプリング・レートである。分解能は電圧軸（縦軸）方向の変換の細かさ、サンプリング・レートは時間軸（横軸）方向の変換の細かさを表す。従って、それぞれの性能ともに、大きければ大きいほど（高ければ高いほど）優れていることになる。

fs/2以下の入力信号なら標本化できる

　サンプリング・レートが高ければ、より高速なアナログ入力信号をデジタル値に変換できる。ただし、変換できるアナログ入力信号の周波数には制限がある。サンプリング・レートをfsとすると、標本化可能な周波数はfs/2となる。この周波数以下であれば、標本化後に、元のアナログ入力信号を復元することが可能だ。この関係を標本化定理（サンプリング定理）、fs/2の周波数をナイキスト周波数と呼ぶ。

　どの程度のサンプリング・レートが必要なのか。それは、A/Dコンバータを適用する用途によって異なる。例えば、オーディオ機器であれば数十k〜数Mサンプル/秒（Hz）、画像処理機器であれば数十〜数百Mサンプル/秒（Hz）、通信機器であれば数十〜数Gサンプル/秒（Hz）、高精度計測器であれば数k〜数Mサンプル/秒（Hz）、高速計測器であれば数十M〜数Gサンプル/秒（Hz）のA/Dコンバータが使われる。

　現在、高速なA/Dコンバータとしては、サンプリング・レートが数Gサンプル/秒と高いICが製品化されている。例えば、テキサス・インスツルメンツ（TI）の「ADC12D1800RF」がある。分解能は12ビット。サンプリング・レートが1.8Gサンプル/秒と高いA/Dコンバータを2つ集積している。これをインターリーブ（時分割）動作させることで、3.6Gサンプル/秒のA/Dコンバータとして使えるほか、1.8Gサンプル/秒で動作するデュアルのA/Dコンバータとしても利用できる。広帯域通信機器やレーダー機器、テスト/計測機器などに向ける。

提供：日本テキサス・インスツルメンツ株式会社
アイティメディア営業企画／制作：EDN Japan 編集部／掲載内容有効期限：2014年3月31日