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Grundlagen der Biosignalverarbeitung - Prüfungsvorbereitung.pdf
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\begin{questions}
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\question Biosignale
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\begin{parts}
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\part Welche Arten von Signalen existieren?
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\part Störung duch Biosignale, wie beheben?
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\end{parts}
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\question Übertragung
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\begin{parts}
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\part Warum muss man bei der Übertragung von Biosignale über größere Distanz das Signal modulieren?
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\part Welche Form der analogen Modulation ist besonders Störungsresistent und warum?
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\end{parts}
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\question Elektroden
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\begin{parts}
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\part Welche chemischen/elektrische Vorgänge an Elektroden
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\part Probleme bei Signalauswertung
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\part Elektroden auf Haut erzeugen Gleichspannung. Wie entsteht diese Gleichspannung?
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\part Wie kann man diese Gleichspannung reduzieren?
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\end{parts}
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\question Störungen
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\begin{parts}
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\part Welche Arten von Störungen existieren? Mit Erklärungen
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\begin{solution}
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transiente, periodische und biologische
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\end{solution}
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\part Entstehung von biologischen Störungen
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\part Methoden zur Eindämmung von Störungen
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\end{parts}
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\question Gradiometer
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\begin{parts}
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\part Was ist ein Gradiometer?
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\part Aufbau, Funktionsweise?
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\part Warum stört Erdmagnetfeld nicht? Gradiometerprinzip reicht nicht aus für Erklärung
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\end{parts}
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\question EKG
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\begin{parts}
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\part Wie sieht EKG aus? Zeichnen
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\part Was bedeutet welche Zacke?
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\part Wie und wo abgeleitet (Standardableitung)?
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\part Standardsysteme - Arten der Ableitung (typische Frequenzen/Phasen)?
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||||
\part Anwendungsbeispiele
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\end{parts}
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\question EEG
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\begin{parts}
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\part Welche Frequenzbänder?
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\part Zuordnung Kanal zu Spektrum mit Begründung
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\part Nach welchem Prinzip ableiten?
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\part Spektralanalyse EEG (Leitungsspektrum, Auflösung berechnen)
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\part Fenster festlegen, wenn Arzt 0,4Hz Auflösung will
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\end{parts}
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\question Guarding-Technik beschreiben
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\question Messverstärker
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\begin{parts}
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\part Welcher Phasenfrequenzgang bei Messverstärker?
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\part Warum? Was passiert bei Nichteinhaltung?
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\part Eigenrauschen qualitativ beschreiben, aus welchen Komponenten besteht es
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\end{parts}
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\question AKF periodisch $\leftrightarrow$ aperiodisch (FFT-Shift)
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\question Signal mit $f(t)=2*cos(t*2*\pi *f)$, die Frequenz war 9Hz, das Signal war im Bereich von 0 bis 4,5s gegeben. Gegeben TM,...?
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\begin{parts}
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\part $f=fs:df:fe\rightarrow fs,df,fe$ berechnen
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\part Welcher Effekt verursacht viele Spektralteile? Leckeffekt erklären
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\part Welche Eigenschaft muss eine Fensterfunktion haben damit dieser Effekt verringert wird?
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\part Wie muss man die Eigenschaft der Fensterfunktion wählen, damit 1. Dynamischer Amplitudengang und 2. Gute Auflösung im Spektralbereich entsteht?
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\end{parts}
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\question Filter
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\begin{parts}
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||||
\part Anhand welcher Merkmale kann man einen Filter klassifizieren, ob er FIR oder IIR ist?
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\part Können FIR instabil werden? Begründen Sie Ihre Vermutung.
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||||
\part Wie kann man schnell die Koeffizienten eines FIR Filters ausrechnen?
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\end{parts}
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\question Filtertypen (nicht für Informatiker)
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\begin{parts}
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\part Filtertypen anhand ihres Amplitudengangs klassifizieren.
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\part Welcher ist am besten für Biosignale geeignet und warum?
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||||
\part Filtertypen die nach Namen ihres Erfinders heißen? Tscheby, Butter, Bessel
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\end{parts}
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\question Adaptive Noise Cancelller
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\begin{parts}
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||||
\part Erläutern Sie anhand eines Blockschaltbilds die Funktionsweise eines adaptiven noise Cancellers
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||||
\part Was muss für das Rauschen gelten, damit das LMS Prinzip angewendet werden kann? Welche Signale müssen korellieren und welche dürfen nicht in Korrelationsbeziehung stehen?
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\end{parts}
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\question Abtasttheorem: Welche notwendige und hinreichende Bedingung benötigt man für die Abtastung bei fc=100Hz und USB 0,1...1kHz
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\question LTI System
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\begin{parts}
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||||
\part Blockschaltbild -> daraus die Übertragungsfunktion ableiten,
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\part Z-Transformation,
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\part Stabilität $y(n)=x(n)+2x(n-1)-3(n-1)$?
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\end{parts}
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\question cos Funktion
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\begin{parts}
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||||
\part cos-Fkt. gegeben (Gleichung, Graph zu Original-Fkt. + ihrer DFT), Sample-Freq. 10Hz, Abtastung für 2sec:
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||||
\part Matlab-Befehl ermitteln für Parameter der $DFT(f_s, d_f, f_e)$
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\part Warum im DFT-Graph soviele Freq-Anteile?
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(vmtl. Leck-Effekt)
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||||
\part Ursachen dieses Effekts im Zeit~ und Freq-Bereich (Zeit: Signal nicht genau an Periodengrenze abgeschnitten)
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||||
\part Wie durch Fensterung beheben?
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||||
\part Wie muss Spektrum des Fenster beschaffen sein um:
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\begin{itemize}
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||||
\item hohe spektrale Auflösung
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\item hohe Amplitudendynamik
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\end{itemize}
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zu erreichen?
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\end{parts}
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\question Berechne mit $t_{ab}=10s$, $f_{s1}=9kHz$ und $f_{s2}=10kHz$, peaks gegeben
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\begin{parts}
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\part Abtasttheorem
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\part Welche Frequenzbereiche der Signale
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\part Fehler - Aliasing, graphisch erklären, wie vermeiden?
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\part wie sieht analoges Signal im Spektrum aus?
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\end{parts}
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\question Signalflussgraph
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\begin{parts}
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\part Zeitdiskretes vs. Analog?
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@ -117,134 +246,6 @@
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\part Eingangssignal als Graph gegeben, Ausgangssignal als Graph bestimmen (Faltung durchführen)
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\end{parts}
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\question Gradiometer
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\begin{parts}
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\part Was ist ein Gradiometer?
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\part Aufbau, Funktionsweise?
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\part Warum stört Erdmagnetfeld nicht? Gradiometerprinzip reicht nicht aus für Erklärung
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\end{parts}
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\question EKG
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\begin{parts}
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\part Wie sieht EKG aus? Zeichnen
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\part Was bedeutet welche Zacke?
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\part Wie und wo abgeleitet (Standardableitung)?
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\part Standardsysteme - Arten der Ableitung (typische Frequenzen/Phasen)?
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||||
\part Anwendungsbeispiele
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\end{parts}
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\question Biosignale
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\begin{parts}
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\part Welche Arten von Signalen existieren?
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||||
\part Störung duch Biosignale, wie beheben?
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\end{parts}
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||||
\question Guarding-Technik beschreiben
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\question Messverstärker
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\begin{parts}
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\part Welcher Phasenfrequenzgang bei Messverstärker?
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\part Warum? Was passiert bei Nichteinhaltung?
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\part Eigenrauschen qualitativ beschreiben, aus welchen Komponenten besteht es
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\end{parts}
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\question EEG
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\begin{parts}
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\part Welche Frequenzbänder?
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\part Zuordnung Kanal zu Spektrum mit Begründung
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\part Nach welchem Prinzip ableiten?
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\part Spektralanalyse EEG (Leitungsspektrum, Auflösung berechnen)
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\part Fenster festlegen, wenn Arzt 0,4Hz Auflösung will
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\end{parts}
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\question AKF periodisch $\leftrightarrow$ aperiodisch (FFT-Shift)
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\question Signal mit $f(t)=2*cos(t*2*\pi *f)$, die Frequenz war 9Hz, das Signal war im Bereich von 0 bis 4,5s gegeben. Gegeben TM,...?
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\begin{parts}
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\part $f=fs:df:fe\rightarrow fs,df,fe$ berechnen
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\part Welcher Effekt verursacht viele Spektralteile? Leckeffekt erklären
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\part Welche Eigenschaft muss eine Fensterfunktion haben damit dieser Effekt verringert wird?
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\part Wie muss man die Eigenschaft der Fensterfunktion wählen, damit 1. Dynamischer Amplitudengang und 2. Gute Auflösung im Spektralbereich entsteht?
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\end{parts}
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\question Adaptive Noise Cancelller
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\begin{parts}
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\part Erläutern Sie anhand eines Blockschaltbilds die Funktionsweise eines adaptiven noise Cancellers
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\part Was muss für das Rauschen gelten, damit das LMS Prinzip angewendet werden kann? Welche Signale müssen korellieren und welche dürfen nicht in Korrelationsbeziehung stehen?
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\end{parts}
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\question Filter
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\begin{parts}
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\part Anhand welcher Merkmale kann man einen Filter klassifizieren, ob er FIR oder IIR ist?
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\part Können FIR instabil werden? Begründen Sie Ihre Vermutung.
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\part Wie kann man schnell die Koeffizienten eines FIR Filters ausrechnen?
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\end{parts}
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\question Übertragung
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\begin{parts}
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\part Warum muss man bei der Übertragung von Biosignale über größere Distanz das Signal modulieren?
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\part Welche Form der analogen Modulation ist besonders Störungsresistent und warum?
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\end{parts}
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\question Abtasttheorem: Welche notwendige und hinreichende Bedingung benötigt man für die Abtastung bei fc=100Hz und USB 0,1...1kHz
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\question Filtertypen (nicht für Informatiker)
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\begin{parts}
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\part Filtertypen anhand ihres Amplitudengangs klassifizieren.
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\part Welcher ist am besten für Biosignale geeignet und warum?
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\part Filtertypen die nach Namen ihres Erfinders heißen? Tscheby, Butter, Bessel
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\end{parts}
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\question LTI System
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\begin{parts}
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\part Blockschaltbild -> daraus die Übertragungsfunktion ableiten,
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\part Z-Transformation,
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\part Stabilität $y(n)=x(n)+2x(n-1)-3(n-1)$?
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\end{parts}
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\question chemische Vorgänge an Elektroden, Probleme bei Signalauswertung
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\question cos Funktion
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\begin{parts}
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\part cos-Fkt. gegeben (Gleichung, Graph zu Original-Fkt. + ihrer DFT), Sample-Freq. 10Hz, Abtastung für 2sec:
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\part Matlab-Befehl ermitteln für Parameter der $DFT(f_s, d_f, f_e)$
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\part Warum im DFT-Graph soviele Freq-Anteile?
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||||
(vmtl. Leck-Effekt)
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||||
\part Ursachen dieses Effekts im Zeit~ und Freq-Bereich (Zeit: Signal nicht genau an Periodengrenze abgeschnitten)
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\part Wie durch Fensterung beheben?
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\part Wie muss Spektrum des Fenster beschaffen sein um:
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\begin{itemize}
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\item hohe spektrale Auflösung
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\item hohe Amplitudendynamik
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\end{itemize}
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zu erreichen?
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\end{parts}
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\question Elektroden: Elektroden auf Haut erzeugen Gleichspannung
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\begin{parts}
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\part wie entsteht diese Gleichspannung?
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\part wie kann man sie reduzieren?
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\end{parts}
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\question Störungen
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\begin{parts}
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\part Welche Arten von Störungen existieren? Mit Erklärungen
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\begin{solution}
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transiente, periodische und biologische
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\end{solution}
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\part Entstehung von biologischen Störungen
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||||
\part Methoden zur Eindämmung von Störungen
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\end{parts}
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\question Berechne mit $t_{ab}=10s$, $f_{s1}=9kHz$ und $f_{s2}=10kHz$, peaks gegeben
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\begin{parts}
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\part Abtasttheorem
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\part Welche Frequenzbereiche der Signale
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\part Fehler - Aliasing, graphisch erklären, wie vermeiden?
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\part wie sieht analoges Signal im Spektrum aus?
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\end{parts}
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\question $H(z)=\frac{1-0,8z^{-1}}{1+0,3z^{-1}}$
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\begin{parts}
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\part Signalflussdiagram zeichnen
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