Hvad er Butterworth-filteret?
Ofte brugt til signalbehandling anvendes et Butterworth-filter generelt i lydkredsløb til kommercielle installationer, huse og i bilstereoer. Typisk lavet af en række induktorer og kondensatorer på et kredsløb skaber filteret ikke en ringvirkende effekt i frekvenserne og bølgelængderne, der passerer gennem det, som vist i en grafisk analyse. Systemet kaldes derfor også et maksimalt fladstørrelsesfilter. Det er opkaldt efter ingeniør og matematiker Stephen Butterworth, der først skrev om filteret i 1930.
Butterworth-filtre bruges i mange typer lydhøjttalere. De giver generelt lydovergang, hvilket er filtrering af lydsignaler til forskellige frekvenser, mens der afspilles musik. Filtrerne holder disse frekvenser adskilt fra hinanden under lydbehandling. Volumen- og forvrængningskontrol for både analoge og digitale systemer er typisk resultatet af uafhængig behandling af disse forskellige lydfrekvenser.
Der er forskellige typer Butterworth-filterdesign, typisk defineret af konfigurationer kaldet topologier. Shuntkondensatorer og serieinduktorer er fastlagt i Cauer-topologien, mens en Sallen-Key-topologi bruger modstande og kondensatorer samt elektroniske komponenter kaldet operationelle forstærkere og buffere. De forskellige konfigurationer i kredsløb udvikles normalt gennem matematiske formler, der inkorporerer koncepter som polynomer, logaritmer og trigonometri.
Forskellige ligninger kan bruges til at bestemme størrelsen på frekvensrespons, den elektriske fase og timingen mellem input og output. Kondensatorer og induktorer kan fysisk omskiftes for at skabe et highpass Butterworth-filter. En anden konfiguration af kredsløbet skaber generelt et båndpasfilter, mens det også er muligt at fremstille en båndstopindretning. Kondensatorerne og induktorerne kan blandes på forskellige måder for at konstruere den ønskede type filter. Der er adskillige andre slags filtre, såsom Bessel og Chebychev, som er kendetegnet ved forskellige reaktionshastigheder og tab af frekvensintensitet eller dæmpning.
Matematiske færdigheder er generelt nødvendige for at opbygge forskellige mønstre, såsom et lavpas Butterworth-filter. Numeriske formler hjælper typisk med at bestemme, hvad filterets karakteristika, såsom cutoff-frekvens, vil være. Der er dog værktøjer på Internettet, der kan foretage disse beregninger automatisk for alle, der bygger et Butterworth-filter for første gang. Lavpas-typen kan oprettes ved hjælp af prototype kredsløb til design af elektroniksystemer, og det meste af tiden er der ingen erfaring med at opbygge et sådant filter for at fremstille et.