Arbeitsblatt Messdatenerfassung und Abtastung mit Lösungen

Ein 12-Bit-ADC hat einen Eingangsbereich von 0 bis 1 V. Bestimme mit 1 LSB = V_FSR/2ᴺ die Größe eines LSB in mV.

Ein ADC tastet mit 50 kHz ab. Bestimme die Nyquist-Frequenz f_N, die höchste Signalfrequenz, die er ohne Aliasing darstellen kann.

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

Ein 12-Bit-ADC mit einem Eingangsbereich von 0 bis 10 V schneidet ab: Sein Ausgangscode ist ⌊V_in/LSB⌋ mit 1 LSB = V_FSR/2ᴺ. Bestimme den dezimalen Ausgangscode D für eine Eingangsspannung von 0,885 V.

Ein 10-Bit-ADC streamt jeden Abtastwert über einen UART mit 9600 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 f_max, die ohne Aliasing abgetastet werden kann, in Hz.

Ein Mikrocontroller mit 16 MHz Takt stellt seine UART-Baudrate als f_clk/(16·D) ein, wobei D eine ganze Zahl ist, die auf den nächsten Wert gerundet wird. Die Zielbaudrate beträgt 115200 Baud. Bestimme den prozentualen Fehler der tatsächlichen Baudrate (positiv, wenn sie zu schnell ist).