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​ = ?8 kHz

Ein Sensorsignal enthält Frequenzen bis 8 kHz. Bestimme die minimale Abtastrate fs,min, die es ohne Aliasing erfasst.

fmax = 8 kHz
fs,min = kHz
2.Leicht
128⋮8 ch∿01N = 82 kHz? kbit/s

Ein Datenlogger tastet 8 Kanäle ab, jeden mit 2 kHz und 8-Bit-Auflösung. Bestimme die rohe Datenrate Rb in kbit/s.

n = 8fs = 2 kHzN = 8
Rb = kbit/s
3.Mittel
Vin​N = 12VFSR​2ᴺ − 101 LSB

Bestimme das ideale Signal-Quantisierungsrausch-Verhältnis SQNR eines 12-Bit-ADC für eine vollausgesteuerte Sinuswelle.

N = 12
SQNR = dB
4.Mittel
Vin​N = ?100 °C2ᴺ − 10≤ 0,2 °C

Ein Sensor misst Temperatur über einen Bereich von 100 °C, und sein Ausgang füllt den gesamten Eingangsbereich eines ADC aus. Die Messung soll 0,2 °C auflösen. Bestimme die kleinste Bitanzahl N, die der ADC braucht.

Bereich = 100 °CAuflösung = 0,2 °C
N =
5.Schwer
126⋮6 ch∿01tc​ = 8 µstset​ = 2,5 µsfs​ = ?

Ein 6-Kanal-Multiplexer speist einen ADC. Jede Wandlung dauert 8 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 = 6tc = 8 µstset = 2,5 µs
fs = kHz
6.Schwer
SD0​D1​D2​D3​D4​D5​D6​D7​PTb​11·Tb​460800 Bd, 8E1

Ein 12-Bit-ADC streamt jeden Abtastwert über einen UART mit 460800 Baud im Format 8E1 (Startbit, 8 Datenbits, gerade Parität, 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 = 460800 BdN = 128E1
fmax = Hz

Lösungsschlüssel

  1. 1. fs,min = 16 kHz
  2. 2. Rb = 128 kbit/s
  3. 3. SQNR = 74 dB
  4. 4. N = 9
  5. 5. fs = 15,87 kHz
  6. 6. fmax = 10473 Hz

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