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
f0fN​ = ?20 kHz

Ein ADC tastet mit 20 kHz ab. Bestimme die Nyquist-Frequenz fN, die höchste Signalfrequenz, die er ohne Aliasing darstellen kann.

fs = 20 kHz
fN = kHz
2.Leicht
123⋮3 ch∿01N = 242 kHz? kbit/s

Ein Datenlogger tastet 3 Kanäle ab, jeden mit 2 kHz und 24-Bit-Auflösung. Bestimme die rohe Datenrate Rb in kbit/s.

n = 3fs = 2 kHzN = 24
Rb = kbit/s
3.Mittel
124⋮4 ch∿01N = 2410 kHz? MB

Ein Recorder tastet 4 Kanäle mit je 10 kHz mit einem 24-Bit-ADC ab. Jeder Abtastwert wird in ganzen Bytes gespeichert. Bestimme den Speicher M, der für eine Aufzeichnung von 10 min nötig ist, in MB (1 MB = 10⁶ Bytes).

n = 4fs = 10 kHzN = 24t = 10 min
M = MB
4.Mittel
Vin​N = 6VFSR​2ᴺ − 101 LSB

Bestimme das ideale Signal-Quantisierungsrausch-Verhältnis SQNR eines 6-Bit-ADC für eine vollausgesteuerte Sinuswelle.

N = 6
SQNR = dB
5.Schwer
Vin​N = ?VFSR​2ᴺ − 101 LSB

Eine Audiomessung braucht ein ideales Signal-Quantisierungsrausch-Verhältnis von mindestens 40 dB für eine vollausgesteuerte Sinuswelle. Bestimme die kleinste Anzahl an ADC-Bits N.

SQNR ≥ 40 dB
N =
6.Schwer
SD0​D1​D2​D3​D4​D5​D6​D7​Tb​10·Tb​19200 Bd, 8N1

Ein 16-Bit-ADC streamt jeden Abtastwert über einen UART mit 19200 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 = 19200 BdN = 168N1
fmax = Hz

Lösungsschlüssel

  1. 1. fN = 10 kHz
  2. 2. Rb = 144 kbit/s
  3. 3. M = 72 MB
  4. 4. SQNR = 37,88 dB
  5. 5. N = 7
  6. 6. fmax = 480 Hz

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