O que é o filtro Butterworth?
Geralmente usado no processamento de sinais, um filtro Butterworth é geralmente usado em circuitos de áudio para instalações comerciais, residências e aparelhos de som automotivos. Normalmente feito de uma série de indutores e capacitores em um circuito, o filtro não cria um efeito de ondulação nas frequências e comprimentos de onda que passam por ele, como mostra uma análise gráfica. Portanto, o sistema também é chamado de filtro de magnitude máxima plana. É nomeado para o engenheiro e matemático Stephen Butterworth, que escreveu sobre o filtro pela primeira vez em 1930.
Os filtros Butterworth são usados em muitos tipos de alto-falantes de áudio. Eles geralmente fornecem crossover de áudio, que é a filtragem de sinais de áudio em diferentes frequências enquanto a música é tocada. Os filtros mantêm essas frequências separadas umas das outras durante o processamento de áudio. O controle de volume e distorção, para sistemas analógicos e digitais, geralmente é o resultado do processamento independente dessas diferentes frequências de áudio.
Existem diferentes tipos de design de filtro Butterworth, geralmente definidos por configurações chamadas topologias. Capacitores de derivação e indutores de série são apresentados na topologia de Cauer, enquanto uma topologia da Sallen-Key usa resistores e capacitores, além de componentes eletrônicos chamados amplificadores e buffers operacionais. As diferentes configurações em circuitos geralmente são desenvolvidas por meio de fórmulas matemáticas que incorporam conceitos como polinômios, logaritmos e trigonometria.
Diferentes equações podem ser usadas para determinar a magnitude da resposta em frequência, a fase elétrica e o tempo entre a entrada e a saída. Os capacitores e indutores podem ser trocados fisicamente para criar um filtro Butterworth passa-alto. Outra configuração do circuito geralmente cria um filtro de passagem de banda, enquanto também é possível criar um dispositivo de parada de banda. Os capacitores e indutores podem ser misturados de diferentes maneiras para construir o tipo de filtro desejado. Existem vários outros tipos de filtros, como Bessel e Chebychev, que são caracterizados por diferentes taxas de resposta e perda de intensidade de frequência ou atenuação.
Geralmente, são necessárias habilidades matemáticas para a construção de vários projetos, como um filtro Butterworth passa-baixo. As fórmulas numéricas geralmente ajudam a determinar quais serão as características do filtro, como a frequência de corte. Existem ferramentas na Internet, no entanto, que podem fazer esses cálculos automaticamente para quem cria um filtro Butterworth pela primeira vez. O tipo passa-baixo pode ser criado usando circuitos protótipos para projetar sistemas eletrônicos, e na maioria das vezes não é necessária experiência na construção de um filtro para criar um filtro.