バターワースフィルターとは何ですか？

信号処理でよく使用されるバターワースフィルターは、一般に、商業用設置、家庭、および自動車のステレオのオーディオ回路で使用されます。通常、回路上の一連のインダクタとコンデンサで作られたこのフィルターは、グラフィカルな分析に示すように、それを通過する周波数と波長に波及効果を生成しません。したがって、システムは最大平坦なマグニチュードフィルターとも呼ばれます。 1930年にフィルターについて最初に書いたエンジニアと数学者のスティーブンバターワースにちなんで名付けられました。

バターワースフィルターは、多くのタイプのオーディオスピーカーで使用されます。一般に、音楽が再生されている間、オーディオ信号を異なる周波数にフィルタリングするオーディオクロスオーバーを提供します。フィルターは、オーディオ処理中にこれらの周波数を互いに分離します。アナログシステムとデジタルシステムの両方のボリュームと歪みの制御は、通常、これらの異なるオーディオ周波数の独立した処理の結果です。

そこに通常、トポロジーと呼ばれる構成によって定義されるバターワースフィルター設計のさまざまなタイプです。シャントコンデンサとシリーズインダクタはCauerトポロジーに配置されますが、Sallen-Keyトポロジは抵抗器とコンデンサ、および運用アンプとバッファーと呼ばれる電子コンポーネントを使用します。回路のさまざまな構成は、通常、多項式、対数、三角法などの概念を組み込んだ数式を通じて開発されます。

さまざまな方程式を使用して、周波数応答の大きさ、電気相、入力と出力の間のタイミングを決定できます。コンデンサとインダクタを物理的に切り替えて、ハイパスバターワースフィルターを作成できます。回路の別の構成は一般にバンドパスフィルターを作成しますが、バンドストップデバイスも作成することもできます。コンデンサとインダクタはできますさまざまな方法で混合して、目的の種類のフィルターを構築します。 BesselやChebychevなど、他のいくつかの種類のフィルターがあります。これらは、異なる応答率と周波数強度の損失、または減衰によって特徴付けられます。

ローパスバターワースフィルターなどのさまざまなデザインを構築するには、一般に数学的スキルが必要です。数値式は通常、カットオフ周波数などのフィルターの特性がどのようなものになるかを判断するのに役立ちます。しかし、インターネット上には、バターワースフィルターを初めて構築する人のためにこれらの計算を自動的に作成できるツールがあります。ローパスタイプは、電子システムを設計するためにプロトタイプ回路を使用することで作成できます。ほとんどの場合、そのようなフィルターを作成するためには、そのようなフィルターを構築するのには必要ありません。