¿Qué es el filtro Butterworth?
A menudo se usa en el procesamiento de señales, un filtro Butterworth generalmente se usa en circuitos de audio para instalaciones comerciales, casas y en estereos automotrices. Típicamente hecho de una serie de inductores y condensadores en un circuito, el filtro no crea un efecto ondulante en las frecuencias y longitudes de onda que lo pasan a través de él, como se muestra en un análisis gráfico. Por lo tanto, el sistema también se llama un filtro de magnitud máxima. Lleva el nombre del ingeniero y matemático Stephen Butterworth, quien escribió sobre el filtro en 1930.
Los filtros de Butterworth se utilizan en muchos tipos de altavoces de audio. Generalmente proporcionan un crossover de audio, que es el filtrado de señales de audio en diferentes frecuencias mientras se reproduce la música. Los filtros mantienen estas frecuencias separadas entre sí durante el procesamiento de audio. El volumen y el control de distorsión, tanto para sistemas analógicos como digitales, son típicamente el resultado del procesamiento independiente de estas diferentes frecuencias de audio.
allíson diferentes tipos de diseño de filtro de Butterworth, típicamente definidos por configuraciones llamadas topologías. Los condensadores de derivación e inductores de la serie se establecen en la topología de Cauer, mientras que una topología de Key Sallen utiliza resistencias y condensadores, así como componentes electrónicos llamados amplificadores y amortiguadores operativos. Las diferentes configuraciones en circuitos generalmente se desarrollan a través de fórmulas matemáticas que incorporan conceptos como polinomios, logaritmos y trigonometría.
Se pueden usar ecuaciones diferentes para determinar la magnitud de la respuesta de frecuencia, la fase eléctrica y el momento entre la entrada y la salida. Los condensadores e inductores se pueden cambiar físicamente para crear un filtro Butterworth de paso alto. Otra configuración del circuito generalmente crea un filtro de paso de banda, mientras que también es posible hacer un dispositivo de parada de banda. Los condensadores e inductores puedenMezclarse de diferentes maneras para construir el tipo de filtro deseado. Hay varios otros tipos de filtros, como Bessel y Chebychev, que se caracterizan por diferentes tasas de respuesta y pérdida de intensidad de frecuencia o atenuación.
Las habilidades matemáticas generalmente son necesarias para construir varios diseños, como un filtro Butterworth de bajo pase. Las fórmulas numéricas generalmente ayudan a determinar cuáles serán las características del filtro, como la frecuencia de corte. Sin embargo, hay herramientas en Internet que pueden hacer estos cálculos automáticamente para cualquier persona que construya un filtro Butterworth por primera vez. El tipo de paso bajo se puede crear utilizando circuitos prototipo para diseñar sistemas electrónicos, y la mayoría de las veces no hay experiencia en la construcción de dicho filtro para hacer uno.