Kein Antialiasingfilter?

[Tom (Gast)]

Was passiert eigentlich wenn bis auf die vernachlässigbaren parasitären 
Kapazitäten und -Widerstände kein Antialiasingfilter vor dem Eingang des 
ADCs gelötet wurde? Welche Störungen sind dann praktisch zu erwarten?
Konkret habe ich eine Schaltung hier liegen mit einem Mega48 die eine 
Spannung von 0..10V messen soll und nur über einen Spannungsteiler mit 
30k und 10k am Eingang des ADCs verfügt. Abgetastet wird mit 1kHz.
BitteBitteBitte keine Antworten wie "Löte doch einen Kondensator 
drauf"... Mich würde wirklich interessieren was die theoretischen und 
praktischen Auswirkungen sind, habe aber leider weder ein Oszi noch eine 
saubere Testspannung verfügbbar.

[Kevin K. (nemon)]

Das hängt davon ab, welches Spektrum im Signal enthalten ist. Wenn du 
mit 1kHz abtastest und einen Teil bei 700Hz hast (200Hz über der 
Nyquist-Frequenz), wirst du es bei einer FFT bei 300Hz (200Hz unter der 
Nyquist-frequenz) wiederfinden.

[Tom (Gast)]

Das Signal ist eine sich kaum oder wenn nur langsam verändernde 
Gleichspannung (Versorgungsspannung)
Brauche ich in diesem Fall ein antialiasingfilter und wenn ja, warum und 
was sind die Konsequenzen, wenn ich keines habe?

[Ulrich (Gast)]

Wenn das Signal wenig Amplitude bei den zu hohen Frequenzen hat, dann 
gibt es auch nicht viele Störungen. Das mindeste wird ein etwas höheres 
Rauschen sein, aus dem Frequenzbereich oberhalb der Nyquistfrequenz bis 
etwa 40 kHz (Analoge Bandbreite des ADs). Bei 10 V ist das Rauschen eher 
nicht so das Problem und bei einer Überabtastung (1 kHz für ein 
langsames fast DC Signal) ist etwas Rauschen ggf. sogar hilfreich.

[M.A. S. (mse2)]

> ... Mich würde wirklich interessieren was die theoretischen und
> praktischen Auswirkungen sind, habe aber leider weder ein Oszi noch eine
> saubere Testspannung verfügbbar.

Das kannst du Dir leicht selbst überlegen. Stell Dir ein Sinussignal mit 
einer Frequenz von 10 kHz vor, das Du mit Deiner Abtastrate von 1kHz 
abtastest. Was mißt Du?
Im Extremfall, wenn Du immer bei der selben Phasenlage abtastest, mißt 
Du an jedem Punkt die gleiche Spannung. Du siehst also eine 
Gleichspannung, wo in Wirklichkeit eine 10kHz-Wechselspannung ist.
Wenn die Signalfrequenz nicht ganz genau ein Vielfaches der 
Abtastfrequenz ist, mißt Du eine langsame Sinusspannung, die in 
Wirklichkeit gar nicht da ist.
Um soetwas zu verhindern stellt man durch ein Tiefpaßfilter sicher, dass 
die Signalfrequenz (auch alle Oberwellenanteile) unterhalb der halben 
Abtastfrequenz liegen.

Wenn Du allerdings weißt, dass Dein zu messendes Signal sich langsamer 
ändert als die halbe Abtastfrequenz, dann kannst Du es quasi von 
vorneherein als gefiltert ansehen und es wird keine Auswirkung haben, 
wenn Du kein Filter einsetzt.
So, wie Du Deine Situation beschreibst, scheint das der Fall zu sein.

[Simon K. (simon)]

Wobei es good-practice ist, immer Filter vor ADCs zu schalten.
Sei es nur um Einstreuungen von Elektromagnetischen Interferenzen zu 
verringern oder das Rauschen zu minimieren.

[j. c. (jesuschristus)]

Kommt drauf an. Ist das Spektrum clean, hast Du kein Problem. Ist es das 
nicht, kommt nur Bullshit raus. Kann man nicht pauschal sagen.

[Shannon (Gast)]

>Brauche ich in diesem Fall ein antialiasingfilter...

Nein. Wenn du keine nennenswerten Signalanteile oberhalb 500Hz hast, 
kannst du dieses Filter komplett weglassen.

>was sind die Konsequenzen, wenn ich keines habe?

Du hast noch Breitdbandrauchen. 7k5 Quellimpedanz mit 5pF 
Eingangskapazität vom ADC rauscht mit rund 22µVeff. Das ist weit weniger 
als 1LSB. Also stört dich auch das Breitbandrauschen nicht.

[Martin (Gast)]

In eurer "idealen" Betrachtung fehlt leider die Realität mit 
Störeinstreuungen und vor auch der Einfluss der S&H-Stufe des ADCs. Kein 
Filter vor dem ADC = Anfängerpfusch!

[Axel J. (axeljaeger)]

Lehrmeinung hier an der Uni war, dass ein Tiefpass davor kommt und 
fertig. Es wird nicht entschieden, ob man einen braucht, sondern ohne 
ists falsch und mit richtig.