HTWG - SSS
HTWG - Konstanz SSS - Signale, Systeme und Sensoren WS 15/16
HTWG - Konstanz SSS - Signale, Systeme und Sensoren WS 15/16
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Lernkarten
Wie hoch ist die Verstärkung (Amplitudengang) bei -20dB?
-20dB = 0.1
Was versteht man unter dem Einschwingvorgang?
Viele Systeme sind selbst schwingungsfähig (z.B. Schwingkreise) und schwingen mit ihrer Eigenfrequenz, wenn sie angeregt werden. Klingt jedoch wieder (exponentiell) ab
Da diese Schwingungen beim Einschalten zusätzliche Frequenzen erzeugen könen, sollten diese ingoriert und nicht beachtet werden bei der Messung
Was bezeichnet man mit einem stationären Zustand?
Nachdem der Einschwingvorgang vollständig abgeklungen ist befindet sich ein System in einem stationären Zustand
Was sind Schwebungen?
Eine Schwebung entsteht durch Überlagerung zweier Sinusschwingungen annähernd gleicher Frequenz.
("Der Umriss der Schwingungen sieht selbst wieder aus wie ein Sinus")
Was ist die Impulsantwort bzw. Gewichtsfunktion?
Das ist die Antwort (also das Ergebnis bzw. der Ausgang) eines System auf den Dirac-Impuls als Eingang.
>> Kurz an und sofort wieder aus
>> z.B. Fahrzeugfeder bei Schlagloch
Was ergibt die FT der Impulsantwort?
Die FT der Impulsantwort ist der Frequenzgang (Amplituten-, Phasengang)
Was ist die Sprungantwort bzw. Übertragungsfunktion?
Das ist die Antwort (also das Ergebnis bzw. der Ausgang) eines System auf die Sprungfunktion als Eingang.
Das System kommt nach kurzem Einschwingen in einem stationären Endwert zur Ruhe (ungleich 0)
>> Erst 0 -> dann an, also auf 1 -> bleibt auf 1
>> z.B. Fahrzeugfeder bei Bordsteinkante
Was ist die Beziehung zwischen Sprungfunktion und Dirac-Impuls?
Die Ableitung der Sprungfunktion ergibt den Dirac-Impuls
"In jeder Sprungfunktion steckt ein Delta Impuls"
Systemanalyse mit Dirac-Impuls?
1) Impulsantwort messen
2) Impulsantwort numerisch in den Frequenzbereich transformieren
=> Nachteil: Dirac hat wenig Energie. Wenn man ihn aber aufdreht, zerstört es die Elektronik...
Systemanalyse mit Sprungfunktion?
1) Sprungantwort messen
2) Sprungantwort numerisch differenzieren ergibt Impulsantwort
3) Impulsantwort numerisch in den Frequenzbereich transformieren ergibt den Frequenzgang
=> Vorteil: Sprungfunktion hat genügend Energie
Was macht ein Tiefpass?
Er unterdrückt hohe Frequenzen (d.h. schnell veränderliche Signalanteile) und lässt tiefe Frequenzen durch
Was macht ein Hochpass?
Unterdrückt niedrige Frequenzen (d.h. langsam veränderliche Signalteile) und lässt hohe Frequenzen durch
Was macht ein Bandpass?
Er lässt nur einen bestimmten Ausschnitt (ein Band) des Spektrums durch
Was ist ein idealer Filter?
Ideale Filter lassen bestimmte Frequenzen komplett unverändert durch und andere werden komplett ausgeblendet.
Sie haben extrem scharfe Übergänge.
Man spricht vom Durchlassbereich und Sperrbereich.
Den Übergang markiert die Grenzfrequenz
Was macht ein AD-Wandler (grob)?
Die von einem Sensor gelieferten analogen Spannungen werden in eine digitale Form gebracht. D.h. sie werden in eine binäre Zeichenkette umgewandelt
Was ist die Abtastfrequenz?
Das sind die Anzahl an Abtastwerte - Samples - pro Sekunde bzw. Hz mit denen ein bestimmter Abschnitt eines Signals abgetastet wird
Was versteht man unter einem Jitter?
Wenn die AD-Wandlung nicht immer in exakt gleichen Zeitabständen abgetastet wird, sondern die Abstände zufällig variieren
=> führt zu einer Verfälschung des digitalen Signals
Was ist der Quantisierungsfehler?
Die infolge der Quantisierung entstehende Abweichung
Wie ist der Dynamikumfang beschrieben?
Quotient aus dem größten und kleinsten darstellbaren Wert - in Dezibel
Wie funktioniert die Pulsabtastung?
Bei der Abtastung ist man nur an Signalwerten an diskreten Zeitpunkten interessiert
=> Dirac-Impulse
=> Dirac-Impuls-Kamm
Wie funktioniert Sample and Hold?
Das abgetastete Signal wird als Haltewert erzeugt
=> man bekommt Treppen
Was besagt die Nyquistfrequenz?
Alle Anteile in einem Signal müssen kleinere Frequenzen als die Nyquist-Frequenz haben, damit das abgetastete Signal beliebig genau rekonstruiert werden kann.
Was besagt das Abtasttheorem?
Das Abtasttheorem besagt, dass ein kontinuierliches Signal mit einer Maximalfrequenz fmax mit einer Frequenz mindestens 2×fmax abgetastet werden muss, damit man aus dem so erhaltenen zeitdiskreten Signal das Ursprungssignal ohne Informationsverlust wieder rekonstruieren kann.
Dabei muss aber beachtet werden, dass mit Hilfe der Fourier-Analyse die in einem Signal befindliche höchste Frequenz festgestellt werden muss und dann zwecks Digitalisierung mit der doppelten Frequenz dieser abgetastet werden muss. Eventuell enthaltene Signalanteile mit einer Frequenz größer der Hälfte der Abtastfrequenz müssen vor der Digitalisierung mit einem Tiefpass-Filter aus dem Signal herausgefiltert werden, da es sonst zu Artefakten kommt.
1.) Welcher Filter kommt zum Einsatz um das überlappen von abgetasteten spektren zu verhindern?
2.) welchen anderen Namen trägt dieser Filter?
3.) nennen Sie ein Gerät bei dem dieser Filter zum Einsatz kommt
1) Tiefpass
2) Anti-Aliasing-Filter
3) Monitor, Grafikkarte
Sind abgetastete Sinusschwingungen i.A. periodisch?
Nein.
Periodizität gibt es ur, wenn die Periode ein ganzzahliges Vilfaches der Abtastzeit ist
Welche Grundsignale kommen in Frage, um periodische Digitalsignale aufzubauen?
Sinusschwingungen, die eine ganzzahlige Periodenlänge N haben, oder die eine ganzzahlige Anzahl von Schwingungen k innerhlab der Periodenlänge N haben
Was für ein Spektrum haben abgetastete Signale?
ein periodisches Spektrum
Die Perioden des Spektrums sind Kopien des Spektrums des kontinuierlichen Originalsignals
Ist die Fourierriehe eines zeitdiskreten periodischen Signals immer endlich oder unendlich
endlich
(Wieso weshalb warum, wer nicht fragt bleibt dumm)
Was ist Zero-Padding?
Bei Zero-Padding wird ein Signal NACH dem Windowing mit Nullen soweit aufgefüllt, dass sich eine Zweierpotenz als Größe ergibt. Dadurch ist nämlich die FFT (Fast-Fourier-Transformation) besonders flink.
(Zero-Padding ist ausserdem nützlich zur weiteren Reduktion der durch die periodische Fortsetzung verursachten Artefakte.)
Nennen Sie 3 digitale Implementierungen von elementaren Systemen
- Proportionalsystem
- Verzögerungsglieder
- Addierer
- Differenzierer und Integrierer gibt es im digitalen nicht!
Wie lassen sich diskrete Signale durch Impulse darstellen?
Jedes diskrete Signal lässt sich als gewichtete Summe von Einheitsimpulsen darstellen
"Die Addition der einzelnen dirskreten Deltaimpulse ergibt wieder das Ausgangssignal"
