使用 PSpice 模拟数字滤波器

出处:维库电子市场网 发布于:2023-02-15 16:34:43

    PSpice 已成为模拟电路仿真的行业标准工具。模拟电路具有真实的物理实现,可以用它们的示意图来模拟,频率响应是电路时间常数的结果。相反,数字滤波器对样本序列执行数学运算。数字滤波器的时间常数 隐藏在采样间隔T中。因此,数字滤波器通常仅通过其传递函数进行数学模拟,为此,重要的是 一种模拟采样延迟T=1/f s 的简单方法,由采样率f s 引入,因为此延迟定义和缩放整体滤波器响应。
    通常,拉普拉斯变换用于模拟电路的行为建模,因为它将时域转换为复频率 s 域。数字滤波器的频率响应是为特定情况服务的,可以从拉普拉斯变换的时移定理(延迟定理)推导出来。该定理指出,如果时间函数f(t) 在时域中 延迟时间T ,则频域中的结果是e -sT 的乘积,请参见等式 1。(1).
    术语e sT 通常被称为延迟算子, 如果它被符号z代替,如等式 1 所示。(2)、拉普拉斯变换上升为所谓的z变换。因此,回到时域,z -n 对应延迟的第n个 样本,z 0 是当前样本,z n 表示未来的第n个 样本。
    z n = e NST                        (2)
    该设计理念为 PSpice 中的数字滤波器频率响应仿真提供了一种快速、简单且直观的方法。PSpice 模拟行为建模符号库abm.slb 包含 LAPLACE 部分(拉普拉斯电压控制电压源),其中任何s域传递函数都可以用其分子 (NUM) 和分母 (DENOM) 形式编写。要模拟z域传递函数,首先 应在电路参数列表中定义采样间隔T。接下来,z域传递函数应通过替换z n写入 LAPLACE 部分 与方程式。(2). 在 PSpice 中,这种替换可以通过定义一个函数(方程式(3))来完成,而这个函数是设计理念的。
    .FUNC z(n) {exp(n*s*T)} (3)
    例如,如果z(-10) 写在分子或分母形式的某处,PSpice 将 用e -10sT替换z(-10) (s 是 LAPLACE 部分使用的拉普拉斯变量)。当量。(3) 可以放在包含文件中,或者更方便地放在新原理图零件的模板中,FUNCTIONS.
    用于数字移动平均滤波器交流仿真的 PSpice 原理图如图 1所示。移动平均滤波器拒绝频率在滤波器零点中的任何信号。
    例如,假设采样频率为fs = 2kHz,或T = 0.5ms 。要抑制 50Hz 电力线 (PL) 干扰,必须对一个周期的样本进行平均。在 2kHz 采样率下,一个 PL 周期由 20ms/0.5ms = 40 个样本组成。平均器可以通过传递函数(输出 MAV40T)直接模拟,或者通过接近其实际算法实现的结构使用延迟块、增益块以及求和和差分结点(输出 MAV40R)来模拟。仿真在 PL 干扰的所有谐波处都有陷波
关键词:模拟数字滤波器

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