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​ = ?20 kHz

Ein Sensorsignal enthält Frequenzen bis 20 kHz. Bestimme die minimale Abtastrate fs,min, die es ohne Aliasing erfasst.

fmax = 20 kHz
fs,min = kHz
2.Leicht
f0fN​ = ?40 kHz

Ein ADC tastet mit 40 kHz ab. Bestimme die Nyquist-Frequenz fN, die höchste Signalfrequenz, die er ohne Aliasing darstellen kann.

fs = 40 kHz
fN = kHz
3.Mittel
Vin​N = ?3,3 V2ᴺ − 10≤ 10 mV

Ein ADC mit einem Eingangsbereich von 0 bis 3,3 V soll Schritte von 10 mV oder kleiner auflösen. Bestimme die kleinste Bitanzahl N.

VFSR = 3,3 VAuflösung = 10 mV
N =
4.Mittel
Vin​N = ?10 V2ᴺ − 10≤ 2 mV

Ein ADC mit einem Eingangsbereich von 0 bis 10 V soll Schritte von 2 mV oder kleiner auflösen. Bestimme die kleinste Bitanzahl N.

VFSR = 10 VAuflösung = 2 mV
N =
5.Schwer
SD0​D1​D2​D3​D4​D5​D6​D7​1/fbaud​32 MHz / (16·D)

Ein Mikrocontroller mit 32 MHz Takt stellt seine UART-Baudrate als fclk/(16·D) ein, wobei D eine ganze Zahl ist, die auf den nächsten Wert gerundet wird. Die Zielbaudrate beträgt 115200 Baud. Bestimme den prozentualen Fehler der tatsächlichen Baudrate (positiv, wenn sie zu schnell ist).

fclk = 32 MHzZiel = 115200 Bd
e = %
6.Schwer
T20 mV/°C×20∿01N = 10, 10 V? °C/LSB

Ein Temperatursensor liefert 20 mV/°C (0 V bei 0 °C). Sein Signal wird 20-fach verstärkt und einem 10-Bit-ADC mit einem Bereich von 0 bis 10 V zugeführt (1 LSB = VFSR/2ᴺ). Bestimme die Temperaturänderung ΔTLSB, die einem LSB entspricht.

S = 20 mV/°CG = 20N = 10VFSR = 10 V
ΔTLSB = °C

Lösungsschlüssel

  1. 1. fs,min = 40 kHz
  2. 2. fN = 20 kHz
  3. 3. N = 9
  4. 4. N = 13
  5. 5. e = 2,124 %
  6. 6. ΔTLSB = 0,02441 °C

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