sp6vxs pisze:

Temat filtrów jest bardzo szeroki, myślę że masz na myśli filtry aktywne zawierające w swojej budowie tranzystory lub wzmacniacze operacyjne.

Ze względu na sposób działania filtry możemy podzielić na 5 grup: dolno-przepustowe (LP), górno-przepustowe (HP), pasmowo-przepustowe (BP),pasmowo-zaporowe (BS), wszech-przepustowe (AP)

Rząd filtru określa stromość charakterystyki amplitudowej filtru. Każdy filtr składa się z kondensatora (minimum jednego), który posiada reaktancję.
Reaktancja wyraża się wzorem 1/(2*Pi*f*C). Analizując ten wzór widać, że przy dwukrotnym wzroście częstotliwości (o oktawę) reaktancja zmniejszy się dwukrotnie czyli o 6dB. Przy dziesięciokrotnej zmianie częstotliwości reaktancja również zmieni się dziesięć razy czyli o 20dB.
I teraz najważniejsze:
mówimy że filtr jest pierwszego rzędu jeśli charakterystyka opada lub wznosi się z nachyleniem 6dB/oktawę (20dB/dekadę)
filtr jest drugiego rzędu gdy ma dwukrotnie większą stromość czyli 12dB/oktawę (40dB/dekadę)
filtr jest trzeciego rzędu gdy stromość wynosi 18dB/oktawę (60dB/dekadę), kolejne rzędy wylicza się analogicznie.
Określenie rząd filtru wynika z matematycznych sposobów reprezentacji charakterystyk i ma powiązanie z liczbą ogniw filtracyjnych użytych w danym filtrze. Im wyższy rząd tym więcej ogniw filtracyjnych jest wymagane.

Jeśli chodzi o rodzaje filtrów to najczęściej wyróżnia się dwa rodzaje:
pierwszy z wielokrotnym sprzężeniem zwrotnym - gdy sygnał wejściowy i wyjściowy poprzez elementy RC
podawany jest na wejście odwracające wzmacniacza. W sprzężeniu zwrotnym wykorzystuje się minimum 2 elementy RC.
Drugi nazywany ze sterowanym źródłem napięciowym (występuje też pod nazwą Sallen-Key) gdy sygnał wejściowy i wyjściowy podawane są na wejście nieodwracające wzmacniacza. W sprzężeniu zwrotnym wykorzystuje się jeden element R lub C w zależności od konfiguracji filtru.

Co do nazwisk to od tych nazwisk badaczy/twórców wywodzą się właściwości filtru a dokładniej ich charakterystyki amplitudowej, fazowej, opóźnienia grupowego i innych.
Przy czym nazwiska te nie mają nic wspólnego ze schematem ideowym takiego filtra, a jedynie określają metodologię obliczeń matematycznych dla uzyskania modelowych charakterystyk.


Najczęściej można spotkać filtry o charakterystyce:

Czebyszewa - najlepsze tłumienie w paśmie przejściowym, syfiasta charakterystyka fazowa, opóźnienie też do bani, a do tego zafalowania amplitudowe w pasmie przepustowym

Bessela - najmniej stroma charakterystyka amplitudowa, dobra charakterystyka fazowa, nieduże opóźnienie grupowe, brak zafalowań w paśmie przepustowym

Butterworth - to kompromis pomiędzy dwoma wyżej wymienionymi.

Jeśli chodzi o zastosowanie to ten ostatni jest najczęściej implementowany, Czebyszew gdy wymagamy dużej stromości charakterystyki amplitudowej a reszta parametrów nas nie obchodzi, a Bessel nadaje się do "cyfrówki" w modemach gdy istotna jest faza i kształt impulsu.

Niezależnie od nazwiska schemat filtru jest taki sam, a inne są wartości poszczególnych elementów.

Jest jeszcze jedno ważne pojecie - dobroć filtru (Q). Matematycznie jest definiowana jako częstotliwość środkowa filtru (fo) do jego pasma przenoszenia (BW)(mowa jest o szerokości pasma dla spadku lub wzrostu o 3dB) czyli Q=fo/BW

Ta dobroć wygląda identycznie jak w przypadku obwodów rezonansowych LC - im wyższa tym węższe pasmo i bardziej stroma krzywa. Powyższy wzór ma sens jedynie dla filtrów pasmo-przepustowych lub zaporowych.
W przypadku filtrów LP lub HP dobroć określa skłonność obwodu do dzwonienia i powoduje powstanie podbicia charakterystyki amplitudowej w pobliżu częstotliwości granicznej czyli takiej skąd zaczyna się opadanie lub wzrost.

Dzwonienie polega na tym, że gdy przestaniemy pobudzać filtr impulsami, to on sam z siebie generuje przez jakiś czas impulsy sinusoidalne gasnące o pewnej częstotliwości charakterystycznej. To zjawisko jest niepożądane a wręcz szkodliwe.
Im większa dobroć tym większa inercja filtru, czyli później pojawia się odpowiedź filtru na sygnał wymuszenia i trwa jeszcze przez jakiś czas po zaniku wymuszenia.

W praktyce dobroci filtrów nie powinny być większe niż 1.5, a często wykonuje się je z dobrociami 0.5

Jako ciekawostkę napiszę, że filtr o dobroci równej nieskończoności - jest ..... generatorem przebiegu sinusoidalnego.

Generalnie zaprojektowanie odpowiedniego filtru to jest pójście na kompromis, bo jak jeden parametr poprawiamy to kaszani się inny itd.

Jeśli chodzi o projektowanie filtrów to najprościej skorzystać z kalkulatorów zamieszczonych w internecie, bo samodzielne liczenie gdy nie zna się rachunku operatorowego i transformaty Laplace'a oraz algebry liczb zespolonych jest w zasadzie niemożliwe.

Jeśli ma to być filtr akustyczny to poszukaj kalkulatora dla filtru dolno-przepustowego Czebyszewa o dobroci około 1.3 i po problemie. Jak nie dasz rady to daj znać, policzę Ci taki filtr.
U wujka googla znajdziesz full obrazków o filtrach i ich charakterystykach.