为什么10位ADC采集的数据一直是512的幅度的直流信号

最近在调试板子的时候，ADC采集出现了问题。一开始并不能确定是软件问题还是硬件问题（在做的功能是将ADC的数据采集，使用fifo进行储存，再通过串口传输）

串口传输的结果如下图所示

串口传输的结果是10位ADC采集后补零，通过两次串口发送得到的结果。图中大部分为“02 02”，“02 03”转换为10进制就是514,515左右，如果用图形显示的话，就是一个直流信号。

并且，不管如何改变信号发生器的输出，得到的结果都是一样的。

 直到去学习了quartus的signal tap功能，得到如下结果

这就很奇怪了，后来用示波器测量，得到信号发生器到ADC输入引脚都没有问题。

观察ADC原理图部分，使用的ADC芯片为AD9215。设计时，只将数据位D0-D9，ADC_CLK，PDWN与FPGA连接并控制，ADC的参考电压由内部提供为1V。将这些引脚再一一检查，没有发现问题。直到看到输入端的这个东西（以下仅为示意图）：

这四个电阻，是师兄设计的类似于跳线帽的功能。目的是：当输入信号是正信号时，直接将信号输入进VIN+，参考电压ADC1_REF接入VIN-，最后采集得到的为正信号；而当输入信号为负信号时（比如核脉冲信号），则将信号输入进VIN-，参考电压ADC1_REF接入VIN+。只是跳线帽用0Ω电阻进行功能的实现，但是在给SMT封装时，这四个电阻在硬件上全部连接，也就是说，每条电路都是通的。

下面我们再来看一下得到的数据，绝大部分都是512，这其实是一个比较敏感的数字。已知ADC是10位的，即最大能输出的数字为1024，512与1024是什么关系？是一半的关系！

再回到原理图上，当四个0Ω电阻全部焊接上，可视为所有部分都是导线，等效图即为下图

也就是说，参考电压不仅连接到了VIN-，同时还与VIN+与信号输入连接，则不管输入怎么变化，都会被ADC1_REF钳位到1V，得到的也就是1V的直流信号，则VIN+与VIN-的差值为0。当ADC在双极性输入模式下，ADC的输入范围通常覆盖 ​​正负对称电压。此时，输入差值为 ​​0V​​ 时对应输出值的中间点：512。

为什么双极性输入，VIN+ = VIN-，得到就是中间值呢？下面举一个例子：

---

双极性输入模式就像一个天枰：

• ​​左侧托盘（VIN+）​​：代表ADC的正输入端
   
• 右侧托盘（VIN-）​​：代表ADC的负输入端

当两侧放上 ​​相同重量​​ 时，天平指针指向正中间（即差值0V）。此时双极性ADC的输出值就是中间点（如10位的512）

---

将硬件上的R185与R186取下后，ADC采集正常，问题解决。

经验总结：

①测试ADC最关键的一点，应该首先判断ADC的输入引脚是否正常！本次测试时，由于前端只有一些简单的电阻电容，没有运放加入，就理所当然认为信号输入引脚正确从而ADC的输入引脚也正确，从而花费了大量时间检查其他电路！如果首先测ADC的输入引脚，那会很快找到原因。

②不管是quartus的signal tap还是vivado的ILA，这种在线调试助手都必须学会并灵活使用，否则出问题了根本无法判断是在哪一步出错的。