PSpice中仿真数字滤波器的传输线设计与分析

PSPICE是由SPICE(Simulation Program with Intergrated Circuit Emphasis)发展而来的用于微机系列的通用电路分析程序。利用FORTRAN语言开发而成，主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。

设计人员使用Pspice时主要是仿真模拟电路。用它也可以仿真数字滤波器。一个数字滤波器中的主要部件是延时元件、加法器和乘法器。加法器和乘法器可以用运算放大器来实现，延时元件可以用一根传输线来仿真。PSpice中的传输线是一种已被遗忘很久的元件，它可以实现数秒的延迟。

例如，图1给出了一个二阶的回归数字滤波器。该滤波器的传递函数是：

其中，H(z)是数字滤波器的传递函数，z是z变换变量，而Ai是传递函数分母上多项式的系数，Bi是传递函数分子上多项式的系数。用滤波器设计软件可以得到这些系数值(参考文献1)。采样频率fS与传输线延迟的关系是t=1/fS。例如，一个带通数字滤波器有900Hz到1kHz的3dB通带，采样频率为6kHz，Butterworth特性分析可得下列传递函数：

此时，传输线的延迟为1/6000 =166.67ms。如果为传输线额外设定1Ω阻抗的Z，则传输线的参数为Z0=1Ω，和t=166.67ms。图2是PSpice电路。VCVS(压控电压源)E1和E2仿真电压跟随器，而VCVS E3和E4和与它们相连的电阻则仿真加法器。图3是仿真的结果。