Butterworth-Filter

Ein Butterworth-Filter ist ein analoger Filter, der aus frequenzbestimmenden Komponenten besteht, die das Übertragungsverhalten bestimmen. Mit analogen Filtern können bestimmte Filterkennwerte wie der Frequenzbereich, die Bandbreite, Dämpfung, das Phasenverhalten, die Flankensteilheit, die Gruppenlaufzeit und einige andere beeinflusst werden.


Bei den analogen Filtern gibt es mehrere Filtertypen wie das Bessel-Filter, Tschebyscheff-Filter und Butterworth-Filter, die sich durch eigene ausgeprägte Charakteristika auszeichnen. Während das Bessel-Filter eine konstante Gruppenlaufzeit und ein lineares Phasenverhalten aufweist, zeigt das Tschebyscheff-Filter einen steilen Flankenabfall nach der Grenzfrequenz und das Butterworth-Filter stellt sich als Kompromiss zwischen den Übertragungsverhalten beider Filter dar.

Dämpfungs- und Phasenverhalten sowie die Gruppenlaufzeit von Butterworth-Filtern

Dämpfungs- und Phasenverhalten sowie die Gruppenlaufzeit von Butterworth-Filtern

Das Butterworth-Filter ist nach dem britischen Ingenieur Stephen Butterworth benannt, der das Verhalten 1930 dokumentiert hat. Das Butterworth-Filter ist im Wesentlichen durch das konstante Dämpfungsverhalten im Durchlassbereich (DB) charakterisiert, das erst im Bereich der Grenzfrequenz eine geringfügige Amplitudenanhebung zeigt. Im gesamten Durchlassbereich hat das Dämpfungsverhalten im Gegensatz zum Tschebyscheff-Filter keine Welligkeit. Daher gilt das Butterworth-Filter auch als das Filter mit dem maximal ebenen Dämpfungsverhalten. Anders ist es mit dem Phasenverhalten und der Gruppenlaufzeit. Der Phasenverlauf zeigt eine leichte Nichtlinearität, die mit steigender Frequenz geringer wird und die Gruppenlaufzeit ist ebenfalls frequenzabhängig. Sie zeigt eine starke Erhöhung bei höher werdenden Frequenzen.

Butterworth-Filter eignen sich daher besonders für die Übertragung von schmalbandigen Signalen mit unterschiedlichen Frequenzen, zwischen denen keine Amplitudenänderungen auftreten dürfen.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Butterworth-Filter
Englisch: Butterworth filter
Veröffentlicht: 30.01.2014
Wörter: 235
Tags: #Passive Schaltungen
Links: Analog, Bandbreite, Bessel-Filter, Dämpfung, Filter