Arbeitsblatt Messdatenerfassung und Abtastung mit Lösungen

Ein Sensorsignal enthält Frequenzen bis 5 kHz. Bestimme die minimale Abtastrate f_s,min, die es ohne Aliasing erfasst.

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

Ein 8-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 4,249 V.

Ein UART sendet Bytes mit 9600 Baud im Format 8N2: 8 Datenbits, keine Parität und 2 Stoppbit(s), plus das Startbit. Bestimme die größte Anzahl an Datenbytes pro Sekunde, die er übertragen kann.

Ein 4-Kanal-Multiplexer speist einen ADC. Jede Wandlung dauert 20 µs, und nach jedem Kanalwechsel braucht der Eingang 2,5 µs zum Einschwingen. Die Kanäle werden ohne Pause nacheinander abgefragt. Bestimme die Abtastrate f_s jedes Kanals in kHz.

Ein Mikrocontroller mit 10 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 9600 Baud. Bestimme den prozentualen Fehler der tatsächlichen Baudrate (positiv, wenn sie zu schnell ist).