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​ = ?15 kHz

Ein Sensorsignal enthält Frequenzen bis 15 kHz. Bestimme die minimale Abtastrate fs,min, die es ohne Aliasing erfasst.

fmax = 15 kHz
fs,min = kHz
2.Leicht
Vin​N = 163,3 V2ᴺ − 101 LSB

Ein 16-Bit-ADC, der auf den nächsten Code rundet, hat einen Eingangsbereich von 0 bis 3,3 V. Bestimme mit 1 LSB = VFSR/2ᴺ den größten Quantisierungsfehler eq,max in mV.

N = 16VFSR = 3,3 V
eq,max = mV
3.Mittel
Vin​N = 18VFSR​2ᴺ − 101 LSB

Bestimme das ideale Signal-Quantisierungsrausch-Verhältnis SQNR eines 18-Bit-ADC für eine vollausgesteuerte Sinuswelle.

N = 18
SQNR = dB
4.Mittel
Vin​N = ?1 V2ᴺ − 10≤ 0,2 mV

Ein ADC mit einem Eingangsbereich von 0 bis 1 V soll Schritte von 0,2 mV oder kleiner auflösen. Bestimme die kleinste Bitanzahl N.

VFSR = 1 VAuflösung = 0,2 mV
N =
5.Schwer
SD0​D1​D2​D3​D4​D5​D6​D7​Tb​10·Tb​38400 Bd, 8N1

Ein 24-Bit-ADC streamt jeden Abtastwert über einen UART mit 38400 Baud im Format 8N1 (Startbit, 8 Datenbits, 1 Stoppbit). Jeder Abtastwert wird als 3 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 = 248N1
fmax = Hz
6.Schwer
128⋮8 ch∿01tc​ = 20 µstset​ = 2,5 µsfs​ = ?

Ein 8-Kanal-Multiplexer speist einen ADC. Jede Wandlung dauert 20 µs, und nach jedem Kanalwechsel braucht der Eingang 2,5 µs zum Einschwingen. Die Kanäle werden ohne Pause nacheinander abgefragt. Bestimme die Abtastrate fs jedes Kanals in kHz.

n = 8tc = 20 µstset = 2,5 µs
fs = kHz

Lösungsschlüssel

  1. 1. fs,min = 30 kHz
  2. 2. eq,max = 0,02518 mV
  3. 3. SQNR = 110,1 dB
  4. 4. N = 13
  5. 5. fmax = 640 Hz
  6. 6. fs = 5,556 kHz

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