測試系統開關技術(05-100)

　　設計完善的開關系統至少應具備3個子系統：計算機控制與處理、測量儀表和開關。只要再增加DUTC(被測設備)電源和DUT負載就構成完整的功能測試設備。無可爭辯的是,開關子系統是測試系統的心臟,因為所有其它子系統是測試系統的心臟,因為所有其它子系統都要與它接口。因此,對它有一個全面的、正確的了解是十分必要的。

　　開關子系統的技術要求是十分廣泛的。就測試信號而言,工作頻率覆蓋了DC直至超過25GHz,幅度從毫伏級至數千伏,電流從幾個毫安至數安培。導線和繼電器帶來的電容會產生定時和串擾問題,而電感會形成電流環和電壓火花。再者,連接儀表和DUT的接點數量范圍在幾個至數千個之間。當信號的變化幅度超過二個數量級時,開關速度取決于使用的繼電器種類,從而極大地影響系統的總吞吐率。鑒于開關系統如此廣泛的性能要求,出現眾多的、可供選擇的繼電器種類也就不足為奇了。

　　繼電器種類

　　所有COTS(商品化)開關解決方案都采用插卡式機箱,涵蓋了VXI、PXI以及供應商開發的低價專用機箱。在上述所有場合,有多種開關結構,可選用5 種繼電器：銜鐵式繼電器、簧片式繼電器、MOS繼電器、RF繼電器和微波繼電器。

 

　　圖1 典型的2線繼電器多路開關

　　銜鐵式繼電器和簧片式繼電器都屬機電型電磁繼電器,所不同的是,前者的電磁線圈使銜鐵片運動,繼而使接觸片閉合;而后者的干簧片本身是磁體,磁性線圈直接讓簧片吸合。銜鐵式繼電器有鎖定的非鎖定的兩種形式。自鎖式繼電器的熱殘留偏移電壓極小,這對測量低壓是至關重要的。這種繼電器也是高電壓(>100V)或大電流(>500mA)的最佳選擇?；善嚼^電器的開關速度比銜鐵式繼電器快,電壓和電流的承受能力比MOS繼電器高,但它固有的熱殘留偏移電壓較大,且隨溫度變化,限制了它的應用。雖然可以采取一些措施使這個效應降至最小,但這樣做又會增加繼電器的成本。

　　MOS繼電器由幾個FET組成。外加電壓至控制電路,使FET的漏極和源極導通。如果想要較快的開關速度,且不計較有較高的通導電阻,MOS繼電器是不錯的選擇。這類開關的壽命幾乎是無限的,但與機械式繼電器相比,易發生靜態損壞,也不能承受高電壓和大電流。