Vad är Butterworth-filtret?
Ofta används i signalbehandling, ett Butterworth-filter används vanligtvis i ljudkretsar för kommersiella installationer, hem och i bilstereon. Vanligtvis tillverkat av en serie induktorer och kondensatorer på en krets, skapar filtret inte en krusande effekt i frekvenser och våglängder som passerar genom den, såsom visas i en grafisk analys. Systemet kallas därför också ett filter med maximal platt storlek. Det heter efter ingenjör och matematiker Stephen Butterworth som först skrev om filtret 1930.
Butterworth-filter används i många typer av ljudhögtalare. De ger i allmänhet ljudkorsning, vilket är filtrering av ljudsignaler till olika frekvenser medan musik spelas. Filtrarna håller dessa frekvenser åtskilda från varandra under ljudbehandling. Volym- och distorsionskontroll, för både analoga och digitala system, är vanligen resultatet av oberoende bearbetning av dessa olika ljudfrekvenser.
Det finns olika typer av Butterworth-filterdesign, vanligtvis definierade av konfigurationer som kallas topologier. Shuntkondensatorer och serieinduktorer anges i Cauer-topologin, medan en Sallen-Key-topologi använder motstånd och kondensatorer samt elektroniska komponenter som kallas driftsförstärkare och buffertar. De olika konfigurationerna i kretsar utvecklas vanligtvis genom matematiska formler som innehåller begrepp som polynomier, logaritmer och trigonometri.
Olika ekvationer kan användas för att bestämma storleken på frekvenssvaret, den elektriska fasen och tidpunkten mellan ingången och utgången. Kondensatorerna och induktorerna kan fysiskt bytas för att skapa ett högpassat Butterworth-filter. En annan konfiguration av kretsen skapar vanligtvis ett bandpassfilter, medan det också är möjligt att göra en bandstoppanordning också. Kondensatorerna och induktorerna kan blandas på olika sätt för att konstruera den önskade typen av filter. Det finns flera andra typer av filter, till exempel Bessel och Chebychev, som kännetecknas av olika svarshastigheter och förlust av frekvensintensitet eller dämpning.
Matematiska färdigheter krävs generellt för att bygga olika mönster, till exempel ett lågpassat Butterworth-filter. Numeriska formler hjälper vanligtvis att bestämma vilka filteregenskaper, till exempel avstängningsfrekvens. Det finns dock verktyg på Internet som kan göra dessa beräkningar automatiskt för alla som bygger ett Butterworth-filter för första gången. Lågpassstypen kan skapas genom att använda prototypkretsar för att designa elektroniksystem, och för det mesta krävs ingen erfarenhet av att bygga ett sådant filter för att skapa ett sådant.