PSpice中仿真數(shù)字濾波器的傳輸線設(shè)計(jì)與分析

PSPICE是由SPICE(Simulation Program with Intergrated Circuit Emphasis)發(fā)展而來的用于微機(jī)系列的通用電路分析程序。利用FORTRAN語言開發(fā)而成，主要用于大規(guī)模集成電路的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)人員使用Pspice時主要是仿真模擬電路。用它也可以仿真數(shù)字濾波器。一個數(shù)字濾波器中的主要部件是延時元件、加法器和乘法器。加法器和乘法器可以用運(yùn)算放大器來實(shí)現(xiàn)，延時元件可以用一根傳輸線來仿真。PSpice中的傳輸線是一種已被遺忘很久的元件，它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)秒的延遲。

例如，圖1給出了一個二階的回歸數(shù)字濾波器。該濾波器的傳遞函數(shù)是：

其中，H(z)是數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)，z是z變換變量，而Ai是傳遞函數(shù)分母上多項(xiàng)式的系數(shù)，Bi是傳遞函數(shù)分子上多項(xiàng)式的系數(shù)。用濾波器設(shè)計(jì)軟件可以得到這些系數(shù)值(參考文獻(xiàn)1)。采樣頻率fS與傳輸線延遲的關(guān)系是t=1/fS。例如，一個帶通數(shù)字濾波器有900Hz到1kHz的3dB通帶，采樣頻率為6kHz，Butterworth特性分析可得下列傳遞函數(shù)：

此時，傳輸線的延遲為1/6000 =166.67ms。如果為傳輸線額外設(shè)定1Ω阻抗的Z，則傳輸線的參數(shù)為Z0=1Ω，和t=166.67ms。圖2是PSpice電路。VCVS(壓控電壓源)E1和E2仿真電壓跟隨器，而VCVS E3和E4和與它們相連的電阻則仿真加法器。圖3是仿真的結(jié)果。