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
Vin​N = 162,5 V2ᴺ − 101 LSB = ?

Ein 16-Bit-ADC hat einen Eingangsbereich von 0 bis 2,5 V. Bestimme mit 1 LSB = VFSR/2ᴺ die Größe eines LSB in mV.

N = 16VFSR = 2,5 V
1 LSB = mV
2.Leicht
Vin​N = 82,5 V2ᴺ − 101 LSB

Ein 8-Bit-ADC, der auf den nächsten Code rundet, hat einen Eingangsbereich von 0 bis 2,5 V. Bestimme mit 1 LSB = VFSR/2ᴺ den größten Quantisierungsfehler eq,max in mV.

N = 8VFSR = 2,5 V
eq,max = mV
3.Mittel
tTs​ = 1/fs​f = 3 kHzfs​ = 5 kHz

Eine Sinuswelle mit 3 kHz wird ohne Anti-Aliasing-Filter mit 5 kHz abgetastet. Bei welcher Frequenz fa erscheint sie in den Abtastwerten? Gib sie in Hz an.

f = 3 kHzfs = 5 kHz
fa = Hz
4.Mittel
Vin​N = ?1 V2ᴺ − 10≤ 0,5 mV

Ein ADC mit einem Eingangsbereich von 0 bis 1 V soll Schritte von 0,5 mV oder kleiner auflösen. Bestimme die kleinste Bitanzahl N.

VFSR = 1 VAuflösung = 0,5 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 38400 Baud. Bestimme den prozentualen Fehler der tatsächlichen Baudrate (positiv, wenn sie zu schnell ist).

fclk = 32 MHzZiel = 38400 Bd
e = %
6.Schwer
SD0​D1​D2​D3​D4​D5​D6​D7​Tb​10·Tb​38400 Bd, 8N1

Ein 12-Bit-ADC streamt jeden Abtastwert über einen UART mit 38400 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 = 38400 BdN = 128N1
fmax = Hz

Lösungsschlüssel

  1. 1. 1 LSB = 0,03815 mV
  2. 2. eq,max = 4,883 mV
  3. 3. fa = 2000 Hz
  4. 4. N = 11
  5. 5. e = 0,1603 %
  6. 6. fmax = 960 Hz

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