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​ = ?3 kHz

Ein Sensorsignal enthält Frequenzen bis 3 kHz. Bestimme die minimale Abtastrate fs,min, die es ohne Aliasing erfasst.

fmax = 3 kHz
fs,min = kHz
2.Leicht
Vin​N = 82,5 V2ᴺ − 101 LSB = ?

Ein 8-Bit-ADC hat einen Eingangsbereich von 0 bis 2,5 V. Bestimme mit 1 LSB = VFSR/2ᴺ die Größe eines LSB in mV.

N = 8VFSR = 2,5 V
1 LSB = mV
3.Mittel
Vin​N = 20VFSR​2ᴺ − 101 LSB

Bestimme das ideale Signal-Quantisierungsrausch-Verhältnis SQNR eines 20-Bit-ADC für eine vollausgesteuerte Sinuswelle.

N = 20
SQNR = dB
4.Mittel
∿01N = 121 kHz? MB

Ein Recorder tastet einen Kanal mit 1 kHz mit einem 12-Bit-ADC ab. Jeder Abtastwert wird in ganzen Bytes gespeichert. Bestimme den Speicher M, der für eine Aufzeichnung von 30 min nötig ist, in MB (1 MB = 10⁶ Bytes).

n = 1fs = 1 kHzN = 12t = 30 min
M = MB
5.Schwer
SD0​D1​D2​D3​D4​D5​D6​D7​PTb​11·Tb​57600 Bd, 8E1

Ein 10-Bit-ADC streamt jeden Abtastwert über einen UART mit 57600 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 = 57600 BdN = 108E1
fmax = Hz
6.Schwer
SD0​D1​D2​D3​D4​D5​D6​D7​1/fbaud​20 MHz / (16·D)

Ein Mikrocontroller mit 20 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 4800 Baud. Bestimme den prozentualen Fehler der tatsächlichen Baudrate (positiv, wenn sie zu schnell ist).

fclk = 20 MHzZiel = 4800 Bd
e = %

Lösungsschlüssel

  1. 1. fs,min = 6 kHz
  2. 2. 1 LSB = 9,766 mV
  3. 3. SQNR = 122,2 dB
  4. 4. M = 3,6 MB
  5. 5. fmax = 1309 Hz
  6. 6. e = 0,1603 %

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