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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Name: ____________________   Datum: ____________

1.Leicht
123⋮3 ch∿01N = 2444,1 kHz? kbit/s

Ein Datenlogger tastet 3 Kanäle ab, jeden mit 44,1 kHz und 24-Bit-Auflösung. Bestimme die rohe Datenrate Rb in kbit/s.

n = 3fs = 44,1 kHzN = 24
Rb = kbit/s
2.Leicht
Vin​N = 103,3 V2ᴺ − 101 LSB

Ein 10-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 = 10VFSR = 3,3 V
eq,max = mV
3.Mittel
Vin​N = ?250 kPa2ᴺ − 10≤ 0,2 kPa

Ein Sensor misst Druck über einen Bereich von 250 kPa, und sein Ausgang füllt den gesamten Eingangsbereich eines ADC aus. Die Messung soll 0,2 kPa auflösen. Bestimme die kleinste Bitanzahl N, die der ADC braucht.

Bereich = 250 kPaAuflösung = 0,2 kPa
N =
4.Mittel
SD0​D1​D2​D3​D4​D5​D6​D7​Tb​10·Tb​1200 Bd, 8N1

Ein UART sendet Bytes mit 1200 Baud im Format 8N1: 8 Datenbits, keine Parität und 1 Stoppbit(s), plus das Startbit. Bestimme die größte Anzahl an Datenbytes pro Sekunde, die er übertragen kann.

baud = 1200 Bd8N1
RB = B/s
5.Schwer
SD0​D1​D2​D3​D4​D5​D6​D7​Tb​10·Tb​57600 Bd, 8N1

Ein 16-Bit-ADC streamt jeden Abtastwert über einen UART mit 57600 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 = 57600 BdN = 168N1
fmax = Hz
6.Schwer
SD0​D1​D2​D3​D4​D5​D6​D7​1/fbaud​16 MHz / (16·D)

Ein Mikrocontroller mit 16 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 57600 Baud. Bestimme den prozentualen Fehler der tatsächlichen Baudrate (positiv, wenn sie zu schnell ist).

fclk = 16 MHzZiel = 57600 Bd
e = %

Lösungsschlüssel

  1. 1. Rb = 3175 kbit/s
  2. 2. eq,max = 1,611 mV
  3. 3. N = 11
  4. 4. RB = 120 B/s
  5. 5. fmax = 1440 Hz
  6. 6. e = 2,124 %

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