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​ = ?10 kHz

Ein Sensorsignal enthält Frequenzen bis 10 kHz. Bestimme die minimale Abtastrate fs,min, die es ohne Aliasing erfasst.

fmax = 10 kHz
fs,min = kHz
2.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
3.Mittel
Vin​N = 10VFSR​2ᴺ − 101 LSB

Bestimme das ideale Signal-Quantisierungsrausch-Verhältnis SQNR eines 10-Bit-ADC für eine vollausgesteuerte Sinuswelle.

N = 10
SQNR = dB
4.Mittel
Vin​N = ?100 kPa2ᴺ − 10≤ 0,5 kPa

Ein Sensor misst Druck über einen Bereich von 100 kPa, und sein Ausgang füllt den gesamten Eingangsbereich eines ADC aus. Die Messung soll 0,5 kPa auflösen. Bestimme die kleinste Bitanzahl N, die der ADC braucht.

Bereich = 100 kPaAuflösung = 0,5 kPa
N =
5.Schwer
f0fs​/2fs​300 Hz5f₁?

Eine Rechteckwelle mit 300 Hz wird ohne Anti-Aliasing-Filter mit 1 kHz abgetastet. Ein Rechtecksignal enthält die ungeraden Oberschwingungen 3f₁, 5f₁, 7f₁, … Bei welcher Frequenz fa erscheint seine Oberschwingung 5f₁ in den abgetasteten Daten? Gib sie in Hz an.

f₁ = 300 Hzfs = 1 kHzOberschwingung: 5f₁
fa = Hz
6.Schwer
SD0​D1​D2​D3​D4​D5​D6​D7​Tb​10·Tb​115200 Bd, 8N1

Ein 12-Bit-ADC streamt jeden Abtastwert über einen UART mit 115200 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 = 115200 BdN = 128N1
fmax = Hz

Lösungsschlüssel

  1. 1. fs,min = 20 kHz
  2. 2. fs,min = 16 kHz
  3. 3. SQNR = 61,96 dB
  4. 4. N = 8
  5. 5. fa = 500 Hz
  6. 6. fmax = 2880 Hz

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