前言

本章内容将讲述滤波模块改如何设计，利用仿真验证设计的正确性，并且讲解了1.5V虚地的使用方式，并将分析一些典型错误案例

设计部分

本部分我将讲述如何设计指定参数的滤波器

首先老师给了我们两个辅助设计的网页，我推荐使用ADI，也就是下面这个
Filter Design Tool | Filter Wizard | Analog Devices

进到页面之后，我们先选择Low Pass，也就是低通滤波器的设计，选择以后进入Specifications参数设计选项卡，进来以后是这样的界面

我们要设计的滤波器参数如下

电路拓扑：Sallen-Key结构
增益：10倍，也就是20dB
阶数：4阶
截止频率：100kHz

那么在这第一个界面，我们应该这样输入参数

增益和截止频率容易理解，那么阻带衰减为什么能决定阶数呢？我们在学习传递函数的时候曾学到过，一个极点是-20dB/dec的衰减斜率，n阶滤波就是n个极点，我们要求4阶滤波，理论上就是80dB/dec的衰减斜率，那么我们就可以根据这个斜率，去设置阻带的坐标点。
但是，实际设计的时候，这个点在一个范围内都是4阶，并不一定是理论的80dB/dec，至于为什么，这部分留给大家思考，或者问问AI。我们此处输入一个让它是4阶的值就足够了。

此处使用参数为上面图片参数，后续内容将以参数为基准介绍。

到这里我们已经满足增益、阶数、截止频率的设计要求。

接下来转到下一个Components选项卡，以上述输入参数来说，默认看起来是这样的

这实际上已经是Sallen-Key结构了，但你没有看到具体在哪里选，或者你输入了其他参数出来默认可能是MFB结构，那么就需要做出调整，如下图片所示。下图也包含了单电源的设置。

至于RC Sizing和Gain Resistors的作用是什么，大家可以把预览图像（View）下拉菜单从Circuit切换到Magnitude（dB），遵顼使用单一变量的原则，改动这两个参数，看看响应会有什么变化。

至此一个基本的低通滤波器就设计完了。

仿真、以及虚地的使用

此部分默认你已经掌握了LTspices的使用方法，如没有，请自行询问AI或观看老师发布的教学视频

首先根据我们上面设计的图进行电路搭建，搭好后大概是这个样子

这个虚地的1.5V，就是LDO产生的1.5V

虚地是什么，为什么这么接？
我们平常使用双电源的时候，这四个点位接的是大地GND，那么我们的输出信号，也是以大地0V为中心，在+VSS和-VSS之间摆动的。
但我们在这里接的是单电源，电源范围是0-3V，那么我们信号摆动的中心基准线，是不是应该在1.5V？所以我们的地，也就是基准电压，不能是0V，这也就是那么虚地的作用，就是让输入的信号，在1.5V的基准上进行摆动。

不过很多同学出现了下面这种情况，包括我自己最开始设计的时候也是。

这个电路对吗？
它并没有使用虚地，而是直接在原始信号上叠加了一个1.5V的直流偏置，这也可以让信号在1.5V附近摆动。
所以它本身并没有任何错误。

但是
本次实习，我们的设计要求，对输入信号做出了要求，要考虑四臂电桥这种有直流输出的信号。
上面那个电路对，但是它完全不能处理直流分量！它抬升信号的基础就是有隔直电容，隔直电容与后面的分压网络构成一个高通滤波器，滤除输入的直流成分，并在滤波后的纯交流信号上叠加一个新的直流偏置。它仅仅适用于输如信号为纯交流的情况下，不适用于我们此次实习的要求。在这个层面上，这种电路是不能被采用的！

所以我们本次设计，必须使用虚地

那么接下来对我们正确的电路图进行AC分析，结果应该是下面这个样子的

可以看到在99.6kHz的地方，增益约为17dB，我们的通带增益是20dB，那么截止频率下降3dB就是17dB，符合了我们100kHz截止频率的设计要求

此处需要注意，我们的AC分析参数，输入幅值一定要是1。因为软件计算增益使用的是20log（Vout），而不是20log（Vout/Vin），你如果设置了更大的幅值，则会得到更大的增益，这很容易误导人。所以我们在仿真的时候，参数直接使用.ac 1 0就可以了

至此，我们就可以去根据此结果去绘制原理图了