Arbeitsblatt Messdatenerfassung und Abtastung mit Lösungen

Ein ADC tastet mit 16 kHz ab. Bestimme die Nyquist-Frequenz f_N, die höchste Signalfrequenz, die er ohne Aliasing darstellen kann.

Eine UART-Verbindung läuft mit 38400 Baud. Bestimme die Dauer T_b eines Bits in µs.

Ein Recorder tastet einen Kanal mit 50 kHz mit einem 24-Bit-ADC ab. Jeder Abtastwert wird in ganzen Bytes gespeichert. Bestimme den Speicher M, der für eine Aufzeichnung von 15 min nötig ist, in MB (1 MB = 10⁶ Bytes).

Ein 10-Bit-ADC mit einem Eingangsbereich von 0 bis 10 V schneidet ab: Sein Ausgangscode ist ⌊V_in/LSB⌋ mit 1 LSB = V_FSR/2ᴺ. Bestimme den dezimalen Ausgangscode D für eine Eingangsspannung von 6,168 V.

Ein 10-Bit-ADC streamt jeden Abtastwert über einen UART mit 230400 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 f_max, die ohne Aliasing abgetastet werden kann, in Hz.

Ein Mikrocontroller mit 12 MHz Takt stellt seine UART-Baudrate als f_clk/(16·D) ein, wobei D eine ganze Zahl ist, die auf den nächsten Wert gerundet wird. Die Zielbaudrate beträgt 19200 Baud. Bestimme den prozentualen Fehler der tatsächlichen Baudrate (positiv, wenn sie zu schnell ist).