PSpice中仿真數字濾波器的傳輸線設計分析

PSPICE是由SPICE（Simulation Program with Intergrated Circuit Emphasis）發展而來的用于微機系列的通用電路分析程序。利用FORTRAN語言開發而成，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時主要是仿真模擬電路。用它也可以仿真數字濾波器。一個數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算放大器來實現，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，它可以實現數秒的延遲。

　　例如，圖1給出了一個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與傳輸線延遲的關系是t=1/fS。例如，一個帶通數字濾波器有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，傳輸線的延遲為1/6000 =166.67ms。如果為傳輸線額外設定1Ω阻抗的Z，則傳輸線的參數為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。