【導(dǎo)讀】讓我們打通技術(shù)壁壘，學(xué)習(xí)如何對(duì)模擬電路與數(shù)字濾波器進(jìn)行聯(lián)合仿真。我將繼續(xù)在LTspice中探索數(shù)字濾波器模型，通過(guò)將其與模擬電路元件相結(jié)合，展示在LTspice中將數(shù)字濾波器置于模擬信號(hào)鏈輸出端的價(jià)值。
承接上一篇博客的內(nèi)容，接下來(lái)探討幾個(gè)使用交流分析的電路。參見(jiàn)圖1。如需跟隨操作，請(qǐng)打開(kāi)附件中的FIR Filter – AC and Noise.asc文件。為確保LTspice能夠找到所有必需的文件.
圖1：FIR濾波器電路（上）及RC濾波器+FIR濾波器電路（下）
從可正常運(yùn)行的.AC仿真開(kāi)始
查看示例原理圖時(shí)，請(qǐng)注意藍(lán)色的指令均處于被注釋狀態(tài)。首先檢查.AC仿真。從菜單欄選擇“Simulate -> Run/Pause”（仿真 -> 運(yùn)行/暫停），以執(zhí)行原理圖中由.AC指令指定的仿真。點(diǎn)擊原理圖中的OUT1節(jié)點(diǎn)，以繪制V(out1)波形（圖2中的綠色曲線）。V(out1)顯示了FIR濾波器模型的響應(yīng)。有關(guān)該電路及仿真結(jié)果的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱《在LTspice仿真中結(jié)合數(shù)字濾波器建模》一文。右鍵單擊次坐標(biāo)軸以禁用相位圖顯示；隨后右鍵單擊繪圖窗口，選擇在現(xiàn)有繪圖面板的上方或下方添加新面板。
觀察模擬與數(shù)字濾波器的組合響應(yīng)
底部電路由一個(gè)RC濾波器（R1和C1）及其后級(jí)聯(lián)的相同F(xiàn)IR濾波器組成。添加一個(gè)新的繪圖面板，并分別點(diǎn)擊IN2和OUT2節(jié)點(diǎn)，以觀察RC濾波器的頻率響應(yīng)以及RC濾波器與FIR濾波器的組合響應(yīng)（圖2中的藍(lán)色和紅色曲線）
圖2：繪制數(shù)字和模擬濾波器的頻率響應(yīng)
再添加一個(gè)繪圖面板，點(diǎn)擊OUT1和OUT2節(jié)點(diǎn)，將兩個(gè)濾波器的輸出同時(shí)顯示在底部繪圖面板中。右鍵單擊圖例標(biāo)簽V(out2)，修改表達(dá)式以繪制V(out2)/V(in2)。參見(jiàn)圖3。V(out2)/V(in2)代表FIR濾波器單獨(dú)的頻率響應(yīng)（不受RC濾波器影響），該結(jié)果與V(out1)完全一致（圖2中的綠色和黃色曲線）。
圖3：繪制表達(dá)式以隔離數(shù)字濾波器的響應(yīng)
檢查 .NOISE仿真波形
驗(yàn)證.AC仿真按預(yù)期工作后，接下來(lái)切換到.NOISE仿真。
按住Shift鍵并點(diǎn)擊.AC指令以將其注釋掉，然后按住Shift鍵點(diǎn)擊其下方的.NOISE指令以激活該指令。激活的.NOISE指令應(yīng)為：
.noise V(OUT2) V2 dec 1000 10 {10*Fs/2}
其中，V2為輸入源，V(OUT2)為輸出節(jié)點(diǎn)，頻率掃描參數(shù)與先前的.AC指令參數(shù)保持一致。關(guān)閉波形窗口（以重置圖形和面板數(shù)量），然后重新運(yùn)行仿真。在原理圖中點(diǎn)擊OUT2節(jié)點(diǎn)以繪制噪聲結(jié)果。按住Ctrl鍵并點(diǎn)擊波形標(biāo)題V(onoise)，即可顯示當(dāng)前繪制頻率范圍內(nèi)的積分有效值噪聲（圖4）。
正如《提高噪聲》一文中所述，這種電路中唯一的噪聲源是R1。R1產(chǎn)生的噪聲會(huì)經(jīng)過(guò)由R1和C1組成的RC濾波器和數(shù)字濾波器共同整形處理。
圖4：繪制OUT2節(jié)點(diǎn)的噪聲密度并計(jì)算積分噪聲
結(jié)論
通過(guò)在LTspice中對(duì)模擬和數(shù)字濾波電路進(jìn)行聯(lián)合建模，可以輕松觀察組合電路的整體頻率響應(yīng)與噪聲特性。這使得分析預(yù)期性能和評(píng)估潛在設(shè)計(jì)權(quán)衡變得更加簡(jiǎn)便。我將在后續(xù)博客文章中引入更復(fù)雜的電路來(lái)進(jìn)一步探討此主題，敬請(qǐng)期待！
