Hva er Butterworth-filteret?

Ofte brukt i signalbehandling, blir et Butterworth-filter vanligvis brukt i lydkretsløp for kommersielle installasjoner, hjem og i bilstereoer. Filteret er vanligvis laget av en serie induktorer og kondensatorer på en krets, og skaper ikke en krusende effekt i frekvensene og bølgelengdene som passerer gjennom det, som vist i en grafisk analyse. Systemet kalles derfor også et maksimalt flatstørrelsesfilter. Det er oppkalt etter ingeniør og matematiker Stephen Butterworth som først skrev om filteret i 1930.

Butterworth-filtre brukes i mange typer lydhøyttalere. De gir generelt lydovergang, som er filtrering av lydsignaler til forskjellige frekvenser mens det spilles av musikk. Filtrene holder disse frekvensene atskilt fra hverandre under lydbehandling. Volum- og forvrengningskontroll, både for analoge og digitale systemer, er vanligvis et resultat av uavhengig prosessering av disse forskjellige lydfrekvensene.

Det er forskjellige typer Butterworth-filterdesign, vanligvis definert av konfigurasjoner kalt topologier. Shuntkondensatorer og serieinduktorer er lagt opp i Cauer-topologien, mens en Sallen-Key-topologi bruker motstander og kondensatorer, så vel som elektroniske komponenter som kalles driftsforsterkere og buffere. De forskjellige konfigurasjonene i kretsløp blir vanligvis utviklet gjennom matematiske formler som inneholder begreper som polynomer, logaritmer og trigonometri.

Ulike ligninger kan brukes til å bestemme størrelsen på frekvensrespons, den elektriske fasen og tidspunktet mellom inngang og utgang. Kondensatorene og induktorene kan fysisk skiftes rundt for å lage et høyt passert Butterworth-filter. En annen konfigurasjon av kretsen skaper generelt et båndpassfilter, mens det også er mulig å lage en båndstoppinnretning. Kondensatorene og induktorene kan blandes på forskjellige måter for å konstruere den ønskede typen filter. Det finnes flere andre filtre, som Bessel og Chebychev, som er preget av forskjellige responsrater og tap av frekvensintensitet eller demping.

Matematiske ferdigheter er vanligvis nødvendige for å bygge forskjellige design som et lavt passert Butterworth-filter. Numeriske formler hjelper vanligvis til å bestemme hva som er egenskapene til filteret, for eksempel avskjæringsfrekvens. Det er imidlertid verktøy på Internett som kan gjøre disse beregningene automatisk for alle som bygger et Butterworth-filter for første gang. Lavpasstypen kan opprettes ved å bruke prototypekretser for å designe elektroniske systemer, og mesteparten av tiden er ingen erfaring med å bygge et slikt filter nødvendig for å lage et.