ตัวกรอง Butterworth คืออะไร?

มักใช้ในการประมวลผลสัญญาณโดยทั่วไปแล้วตัวกรองบัตเตอร์เวิร์ ธ มักใช้ในวงจรเสียงสำหรับการติดตั้งเชิงพาณิชย์บ้านและสเตอริโอยานยนต์โดยทั่วไปแล้วจะทำจากชุดของตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุในวงจรตัวกรองไม่ได้สร้างเอฟเฟกต์ระลอกคลื่นในความถี่และความยาวคลื่นที่ผ่านไปดังแสดงในการวิเคราะห์กราฟิกระบบจึงเรียกว่าตัวกรองขนาดแบนสูงสุดมันได้รับการตั้งชื่อตามวิศวกรและนักคณิตศาสตร์สตีเฟ่นบัตเตอร์เวิร์ ธ ผู้เขียนเกี่ยวกับตัวกรองในปี 1930

ตัวกรอง Butterworth ใช้ในลำโพงเสียงหลายประเภทโดยทั่วไปจะให้ครอสโอเวอร์เสียงซึ่งเป็นการกรองสัญญาณเสียงเป็นความถี่ที่แตกต่างกันในขณะที่เล่นดนตรีตัวกรองจะแยกความถี่เหล่านี้ออกจากกันระหว่างการประมวลผลเสียงการควบคุมระดับเสียงและการบิดเบือนสำหรับทั้งระบบอะนาล็อกและดิจิตอลมักเป็นผลมาจากการประมวลผลอิสระของความถี่เสียงที่แตกต่างกันเหล่านี้

มีการออกแบบตัวกรองบัตเตอร์เวิร์ ธ ประเภทต่าง ๆ ซึ่งโดยทั่วไปจะถูกกำหนดโดยการกำหนดค่าที่เรียกว่าทอพอโลยีตัวเก็บประจุแบบ shunt และตัวเหนี่ยวนำซีรีส์ถูกวางไว้ในโครงสร้างของ Cauer ในขณะที่โทโพโลยี Sallen-Key ใช้ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุรวมถึงส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่เรียกว่าแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการและบัฟเฟอร์การกำหนดค่าที่แตกต่างกันในวงจรมักจะพัฒนาผ่านสูตรทางคณิตศาสตร์ที่รวมแนวคิดเช่นพหุนาม, ลอการิทึมและตรีโกณมิติ

สมการที่แตกต่างกันสามารถใช้เพื่อกำหนดขนาดของการตอบสนองความถี่เฟสไฟฟ้าและเวลาระหว่างอินพุตและเอาต์พุตตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำสามารถสลับไปรอบ ๆ เพื่อสร้างตัวกรองบัตเตอร์เวิร์ ธ สูงการกำหนดค่าอื่นของวงจรโดยทั่วไปจะสร้างตัวกรองแบนด์-ผ่านในขณะที่มันยังเป็นไปได้ที่จะสร้างอุปกรณ์แบนด์แบบสต็อปเช่นกันตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำสามารถผสมในรูปแบบที่แตกต่างกันเพื่อสร้างตัวกรองชนิดที่ต้องการมีตัวกรองประเภทอื่น ๆ อีกหลายประเภทเช่น Bessel และ Chebychev ซึ่งมีลักษณะที่แตกต่างกันของการตอบสนองและการสูญเสียความเข้มความถี่หรือการลดทอน

ทักษะทางคณิตศาสตร์โดยทั่วไปจำเป็นสำหรับการสร้างการออกแบบที่หลากหลายเช่นตัวกรองบัตเตอร์เวิร์ ธ ผ่านต่ำสูตรตัวเลขมักจะช่วยกำหนดลักษณะของตัวกรองเช่นความถี่ cutoff จะเป็นอย่างไรอย่างไรก็ตามมีเครื่องมือบนอินเทอร์เน็ตที่สามารถทำการคำนวณเหล่านี้โดยอัตโนมัติสำหรับทุกคนที่สร้างตัวกรอง Butterworth เป็นครั้งแรกสามารถสร้างประเภทผ่านผ่านผ่านได้โดยใช้วงจรต้นแบบสำหรับการออกแบบระบบอิเล็กทรอนิกส์และส่วนใหญ่ไม่มีประสบการณ์ในการสร้างตัวกรองดังกล่าวในการสร้างหนึ่ง