Arbeitsblatt Messdatenerfassung und Abtastung mit Lösungen

Kostenloses Arbeitsblatt Messdatenerfassung und Abtastung zum Ausdrucken: 6 Aufgaben von leicht bis Prüfungsniveau, mit Lösungsschlüssel. Drucke es aus oder speichere es als PDF.

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1.Leicht
f0fs​/2fs​ = ?4 kHz

Ein Sensorsignal enthält Frequenzen bis 4 kHz. Bestimme die minimale Abtastrate fs,min, die es ohne Aliasing erfasst.

fmax = 4 kHz
fs,min = kHz
2.Leicht
Vin​N = 142,5 V2ᴺ − 101 LSB = ?

Ein 14-Bit-ADC hat einen Eingangsbereich von 0 bis 2,5 V. Bestimme mit 1 LSB = VFSR/2ᴺ die Größe eines LSB in mV.

N = 14VFSR = 2,5 V
1 LSB = mV
3.Mittel
tTs​ = 1/fs​f = 140 kHzfs​ = 100 kHz

Eine Sinuswelle mit 140 kHz wird ohne Anti-Aliasing-Filter mit 100 kHz abgetastet. Bei welcher Frequenz fa erscheint sie in den Abtastwerten? Gib sie in kHz an.

f = 140 kHzfs = 100 kHz
fa = kHz
4.Mittel
Vin​N = 105 V2ᴺ − 101 LSB1,605 V?

Ein 10-Bit-ADC mit einem Eingangsbereich von 0 bis 5 V schneidet ab: Sein Ausgangscode ist ⌊Vin/LSB⌋ mit 1 LSB = VFSR/2ᴺ. Bestimme den dezimalen Ausgangscode D für eine Eingangsspannung von 1,605 V.

N = 10VFSR = 5 VVin = 1,605 V
D =
5.Schwer
f0fs​/2fs​3 kHz3f₁?

Eine Rechteckwelle mit 3 kHz wird ohne Anti-Aliasing-Filter mit 10 kHz abgetastet. Ein Rechtecksignal enthält die ungeraden Oberschwingungen 3f₁, 5f₁, 7f₁, … Bei welcher Frequenz fa erscheint seine Oberschwingung 3f₁ in den abgetasteten Daten? Gib sie in kHz an.

f₁ = 3 kHzfs = 10 kHzOberschwingung: 3f₁
fa = kHz
6.Schwer
SD0​D1​D2​D3​D4​D5​D6​D7​Tb​10·Tb​9600 Bd, 8N1

Ein 16-Bit-ADC streamt jeden Abtastwert über einen UART mit 9600 Baud im Format 8N1 (Startbit, 8 Datenbits, 1 Stoppbit). Jeder Abtastwert wird als 2 ganze(s) Byte(s) gesendet, und die Verbindung ist dauernd belegt. Bestimme die höchste Signalfrequenz fmax, die ohne Aliasing abgetastet werden kann, in Hz.

baud = 9600 BdN = 168N1
fmax = Hz

Lösungsschlüssel

  1. 1. fs,min = 8 kHz
  2. 2. 1 LSB = 0,1526 mV
  3. 3. fa = 40 kHz
  4. 4. D = 328
  5. 5. fa = 1 kHz
  6. 6. fmax = 240 Hz

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