主動與被動濾波器
巴特沃斯濾波器
/ BUH-ter-werth /
當你向濾波器設計者要一個合理的預設值,他們會拿出巴特沃斯。這是讓通帶在數學上盡可能平坦的近似,沒有漣波、沒有凸起,就是一片平順的高原,溫和地彎入衰減。如果你要通帶在振幅上不扭曲你的訊號,又沒有特別理由選別的,巴特沃斯就是安全、經典的答案。
巴特沃斯是替每個二階電路選定 Q、好讓整體響應呈某種形狀的數種配方之一。它的定義性質是最大平坦的幅度:通帶比同階任何其他全極點濾波器都更平坦,代價是接受一個中等(並非最陡)的衰減率。對單一個二階巴特沃斯電路,Q 正好是 0.707,這是仍不產生隆起的最高 Q。更高階的巴特沃斯把多個電路串接,每個有自己查表得來的 Q,而無論階數多少,截止頻率都定義在 -3 dB 點。
巴特沃斯是抗混疊濾波器、音訊與一般訊號調理的日常選擇,凡是平坦通帶要緊、且中等衰減率就夠用的地方都用它。它誠實的取捨是:與切比雪夫相比,它的過渡較慢(同樣的阻帶銳度需要更高的階數);與貝索相比,它的步階響應會略微過衝與鳴震、相位也不是線性的,所以快速脈衝會被扭曲。它是均衡的折衷,而不是在任何單一面向上最好的。
比較三個同為四階的 1 kHz 低通。巴特沃斯有完美平坦的通帶,在截止頻率上方一個倍頻處約衰減 24 dB。切比雪夫在那裡會更陡,但通帶有漣波;貝索會更緩,但有最乾淨的脈衝響應。巴特沃斯居中。
巴特沃斯以極致陡度與最佳相位換取盡可能平坦的通帶,是合理的預設值。
「最大平坦」只指振幅。巴特沃斯的相位仍非線性、面對步階會過衝,所以要乾淨的脈衝或暫態響應就選貝索,要最陡的截止就選切比雪夫。
又稱
另見