Qu'est-ce que le filtre Butterworth?

Souvent utilisé dans le traitement du signal, un filtre Butterworth est généralement utilisé dans les circuits audio pour les installations commerciales, les maisons et dans les stéréos automobiles.Généralement composé d'une série d'inductances et de condensateurs sur un circuit, le filtre ne crée pas d'effet ondulant dans les fréquences et les longueurs d'onde qui le traversent, comme le montre une analyse graphique.Le système est donc également appelé filtre d'amplitude maximale.Il porte le nom de l'ingénieur et mathématicien Stephen Butterworth qui a écrit pour la première fois sur le filtre en 1930.

Les filtres Butterworth sont utilisés dans de nombreux types de haut-parleurs audio.Ils fournissent généralement un crossover audio, qui est le filtrage des signaux audio à différentes fréquences pendant que la musique est jouée.Les filtres gardent ces fréquences séparées les unes des autres pendant le traitement audio.Le volume et la contrôle de la distorsion, pour les systèmes analogiques et numériques, sont généralement le résultat du traitement indépendant de ces différentes fréquences audio.

Il existe différents types de conception de filtre Butterworth, généralement définis par des configurations appelées topologies.Des condensateurs de shunt et des inductances en série sont disposés dans la topologie de Cauer, tandis qu'une topologie clé de Sallen utilise des résistances et des condensateurs ainsi que des composants électroniques appelés amplificateurs et tampons opérationnels.Les différentes configurations dans les circuits sont généralement développées à travers des formules mathématiques incorporant des concepts tels que les polynômes, les logarithmes et la trigonométrie.

Différentes équations peuvent être utilisées pour déterminer l'ampleur de la réponse en fréquence, la phase électrique et le moment entre l'entrée et la sortie.Les condensateurs et les inductances peuvent être changés physiquement pour créer un filtre Butterworth haut passage.Une autre configuration du circuit crée généralement un filtre de passe-bande, alors qu'il est également possible de créer un dispositif d'arrêt de bande.Les condensateurs et les inductances peuvent être mélangés de différentes manières pour construire le type de filtre souhaité.Il existe plusieurs autres types de filtres, tels que Bessel et Chebychev, qui se caractérisent par différents taux de réponse et perte d'intensité de fréquence, ou atténuation.

Les compétences mathématiques sont généralement nécessaires pour construire divers conceptions telles qu'un filtre Butterworth à faible passe.Les formules numériques aident généralement à déterminer quelles seront les caractéristiques du filtre, comme la fréquence de coupure.Il existe cependant des outils sur Internet qui peuvent faire ces calculs automatiquement pour quiconque construit un filtre Butterworth pour la première fois.Le type passe-bas peut être créé en utilisant des circuits prototypes pour la conception de systèmes électroniques, et la plupart du temps, aucune expérience dans la construction d'un tel filtre n'est nécessaire pour en faire un.