PSpice中仿真數字濾波器的傳輸線(xiàn)設計與分析

PSPICE是由SPICE(Simulation Program with Intergrated Circuit Emphasis)發(fā)展而來(lái)的用于微機系列的通用電路分析程序。利用FORTRAN語(yǔ)言開(kāi)發(fā)而成，主要用于大規模集成電路的計算機輔助設計。

設計人員使用Pspice時(shí)主要是仿真模擬電路。用它也可以仿真數字濾波器。一個(gè)數字濾波器中的主要部件是延時(shí)元件、加法器和乘法器。加法器和乘法器可以用運算放大器來(lái)實(shí)現，延時(shí)元件可以用一根傳輸線(xiàn)來(lái)仿真。PSpice中的傳輸線(xiàn)是一種已被遺忘很久的元件，它可以實(shí)現數秒的延遲。

例如，圖1給出了一個(gè)二階的回歸數字濾波器。該濾波器的傳遞函數是：

其中，H(z)是數字濾波器的傳遞函數，z是z變換變量，而Ai是傳遞函數分母上多項式的系數，Bi是傳遞函數分子上多項式的系數。用濾波器設計軟件可以得到這些系數值(參考文獻1)。采樣頻率fS與傳輸線(xiàn)延遲的關(guān)系是t=1/fS。例如，一個(gè)帶通數字濾波器有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：

此時(shí)，傳輸線(xiàn)的延遲為1/6000 =166.67ms。如果為傳輸線(xiàn)額外設定1Ω阻抗的Z，則傳輸線(xiàn)的參數為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是仿真的結果。