Muss ich filtern, bevor ich ein Signal an einen ADC sende?

Nyquist sagt mir, dass ich die Bandbreite des Sensors auf 12,5 kHz begrenzen muss, um ein Signal rekonstruieren zu können (und Aliasing zu vermeiden).

Nyquist sagt Ihnen das nicht. Das Abtasttheorem von Nyquist-Shannon besagt:

Wenn Sie ein Signal haben, das perfekt auf eine Bandbreite von f0 begrenzt ist, können Sie alle Informationen in diesem Signal sammeln, indem Sie es zu diskreten Zeiten abtasten, solange Ihre Abtastrate größer als 2f0 ist

Das Schlüsselstück, das fast jeder übersieht, ist perfekt bandlimitiert . Dies ist ein akausaler Filter und kann realisiert werden, wenn Daten nachbearbeitet werden und Sie einen Sinc-Impuls anlegen, der die gleiche Länge wie Ihre Daten hat.
Dies kann nicht in Echtzeit durchgeführt werden, kann aber (schlecht) über einen kaskadierten integralen Kammfilter angenähert werden, aber dies ist immer noch nicht perfekt bandbegrenzt

Das Nyquist-Theorem besagt nicht, dass Sie mit 100 Hz abtasten sollen, da Sie an einer 50-Hz-Hauptfrequenz interessiert sind. Wenn Sie mit der doppelten interessierenden Frequenz abtasten, haben Sie möglicherweise Informationen darüber, dass eine Komponente existiert, aber Sie können sie nicht rekonstruieren

Eine vernünftige Faustregel lautet: Erwerben Sie das 10-fache der Frequenz, an der Sie wirklich interessiert sind. Dies führt zu ~ 99,5% der Amplitude und einer Phasenverschiebung von 5 Grad (von der Quantisierung vorerst abgesehen ...). Der Schlüssel liegt darin, die maximale Häufigkeit zu bestimmen, auf die Sie reagieren möchten.

In deinem Beispiel

Sensor (200 kHz) -> ADC (25 kHz). Das sagt mir, dass Sie wirklich nicht an Signalen über 2,5 kHz interessiert sind und mit interessiert meine ich wirklich, sie zu nutzen (steuern, reagieren usw.). Wenn das akzeptabel ist, soll es so sein. Ein Anti-Aliasing-Filter um 12,5 kHz wäre also in Ordnung

Aber was ist mit Aliasing? Wenn Sie einen Sensor mit einer Bandbreite von 200 kHz in eine ADC-Abtastung mit 25 kHz einspeisen, treten unerwünschte Signale auf, da Aliasing auftreten kann. Es ist ratsam, einen LPF vor dem ADC zu haben, um als Anti-Alias-Filter zu fungieren. Jetzt hätte der bandbegrenzte Sensorausgang diesem Zweck dienen können, wenn Ihr ADC mit beispielsweise 400 kHz abgetastet wurde, aber das ist nicht der Fall . Es wäre ratsam, einen LPF vor den ADC zu stellen, um alle Komponenten abzurollen, die vom ADC gealiased werden könnten

1. http://www.ni.com/white-paper/2709/en/
2. http://www.wescottdesign.com/articles/Sampling/sampling.pdf
3. http://www.ti.com/lit/an/slyt626/slyt626.pdf

Es ist eine Entweder-Oder-Situation: Entweder das richtige Anti-Alias-Filter anwenden, um den Signalinhalt im 12,5-kHz-Basisband korrekt zu messen, oder kein Anti-Alias-Filter anwenden und Spitzenwerte messen, aber keine gleichzeitige Fähigkeit haben, einen Sinn zu erkennen das Basisbandsignal. Vorausgesetzt, Sie möchten nicht beides zusammen tun, können Sie einen Filter implementieren, der ein- und ausschaltbar ist und möglicherweise von einer IO-Leitung von Ihrer CPU gesteuert wird.

Ich möchte Sensorspitzenwerte messen und kann Spitzenwerte übersehen, wenn ich sie herausfiltere

Ich denke, es ist unmöglich, Spitzen nicht zu verpassen, selbst wenn kein LPF vorhanden ist. Wenn der Peak schmal genug ist (was aufgrund der hohen Bandbreite des Sensors möglich ist), ist es unwahrscheinlich, dass der Abtastzeitpunkt genau auf dem Peak auftritt. Wenn es jedoch vor oder nach dem Peak auftritt, erhalten Sie eine falsche "Peak" -Amplitude.

Also muss entweder das analoge Signal (auf gut kontrollierte Weise) durch LPF „verzerrt“ werden, damit der ADC alle im gefilterten Signal verbleibenden Informationen erfassen kann, oder es wird (auf unkontrollierte Weise) durch eine unangemessene Abtastrate verzerrt.