Ποιο είναι το φίλτρο Butterworth;

Χρησιμοποιείται συχνά στην επεξεργασία σήματος, ένα φίλτρο Butterworth χρησιμοποιείται γενικά σε κυκλώματα ήχου για εμπορικές εγκαταστάσεις, σπίτια και σε στερεοφωνικά αυτοκινητοβιομηχανία.Τυπικά κατασκευασμένο από μια σειρά επαγωγέων και πυκνωτών σε ένα κύκλωμα, το φίλτρο δεν δημιουργεί ένα κυματοειδές αποτέλεσμα στις συχνότητες και τα μήκη κύματος που περνούν μέσα από αυτό, όπως φαίνεται σε μια γραφική ανάλυση.Επομένως, το σύστημα ονομάζεται επίσης ένα φίλτρο μέγιστου επίπεδου μεγέθους.Ονομάστηκε για τον μηχανικό και τον μαθηματικό Stephen Butterworth, ο οποίος έγραψε για πρώτη φορά το φίλτρο το 1930.

Τα φίλτρα Butterworth χρησιμοποιούνται σε πολλούς τύπους ηχείων ήχου.Παρέχουν γενικά crossover ήχου, το οποίο είναι το φιλτράρισμα των σημάτων ήχου σε διαφορετικές συχνότητες ενώ η μουσική παίζεται.Τα φίλτρα διατηρούν αυτές τις συχνότητες ξεχωριστές μεταξύ τους κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας ήχου.Ο έλεγχος όγκου και παραμόρφωσης, τόσο για αναλογικά όσο και για ψηφιακά συστήματα, είναι συνήθως το αποτέλεσμα από την ανεξάρτητη επεξεργασία αυτών των διαφορετικών συχνοτήτων ήχου.

Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι σχεδιασμού φίλτρου Butterworth, που συνήθως ορίζονται από διαμορφώσεις που ονομάζονται τοπολογίες.Οι πυκνωτές διακλάδωσης και οι επαγωγείς της σειράς είναι τοποθετημένοι στην τοπολογία Cauer, ενώ μια τοπολογία Sallen-Key χρησιμοποιεί αντιστάσεις και πυκνωτές καθώς και ηλεκτρονικά εξαρτήματα που ονομάζονται λειτουργικοί ενισχυτές και ρυθμιστές.Οι διαφορετικές διαμορφώσεις σε κυκλώματα αναπτύσσονται συνήθως μέσω μαθηματικών τύπων που ενσωματώνουν έννοιες όπως πολυώνυμα, λογαρίθμους και τριγωνομετρία.Οι πυκνωτές και οι επαγωγείς μπορούν να μετατραπούν φυσικά για να δημιουργήσουν ένα φίλτρο Butterworth υψηλής διέλευσης.Μια άλλη διαμόρφωση του κυκλώματος δημιουργεί γενικά ένα φίλτρο διέλευσης ζώνης, ενώ είναι επίσης δυνατό να δημιουργηθεί και μια συσκευή-stop band.Οι πυκνωτές και οι επαγωγείς μπορούν να αναμιχθούν με διαφορετικούς τρόπους για να κατασκευαστούν το επιθυμητό είδος φίλτρου.Υπάρχουν πολλά άλλα είδη φίλτρων, όπως οι Bessel και Chebychev, τα οποία χαρακτηρίζονται από διαφορετικούς ρυθμούς απόκρισης και απώλεια έντασης συχνότητας ή εξασθένησης.Οι αριθμητικοί τύποι συμβάλλουν συνήθως στον προσδιορισμό ποια θα είναι τα χαρακτηριστικά του φίλτρου, όπως η συχνότητα αποκοπής.Υπάρχουν ωστόσο εργαλεία στο Διαδίκτυο, που μπορούν να κάνουν αυτούς τους υπολογισμούς αυτόματα για όσους κατασκευάζουν ένα φίλτρο Butterworth για πρώτη φορά.Ο τύπος χαμηλής διέλευσης μπορεί να δημιουργηθεί χρησιμοποιώντας πρωτότυπα κυκλώματα για το σχεδιασμό συστημάτων ηλεκτρονικών ειδών και τις περισσότερες φορές καμία εμπειρία στην κατασκευή ενός τέτοιου φίλτρου είναι απαραίτητη για να γίνει ένα.