測試系統(tǒng)開關技術(05-100)

　　Agilent 的39480A則是一個自成系統(tǒng)的6 1/2精度多功能開關/測量設備,是一個體積小巧,經濟實用的單機解決方案。適合設計驗證、自動化測試和數(shù)據(jù)采集工作中的高密度開關測量應用。它替代VXI和PXI,其售價還不到同等性能測試平臺的40%。它的主機有8個插槽并整合了6 1/2位 DMM選項。它有19款插入式模塊可供選擇,提供直流到20GHz的切換能力,數(shù)字I/O,D/A變換和頻率計數(shù)器。一個主機最多可容納560個2線多路開關,或1024個2線式矩陣開關。34980A還提供USB、Ethernet 和GPIB標準接口,方便地連接至PC。通過Ethernet連接線和圖形化網站介面,從遠端來存取與控制設備。

　　34980A的一個重要特點是它內置模擬總線,如圖3所示。一個繼電器矩陣開關通過模擬總線可將8個儀表連接至內部DMM,附加另一個矩陣開關又可將同等數(shù)量的DUT接腳連接起來。這樣,它能大大減少所需的繼電器數(shù)量,降低測試系統(tǒng)的成本。

　　應用

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點是具有成千個測量點,分布在廣大的區(qū)域。典型地,其測量是相同的,諸如電阻或DC電壓,因此可用單臺DMM掃描全部測量點進行測量。對這類應用,最好使用多路開關。如果對最終測量速度有所要求,也可使用多臺DMM。但當同時測量數(shù)量超過8時,無論從儀表成本考慮,還是從物理空間考慮,都是不可取的。

　　下面是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一個實例,用熱電偶、應力計和變送器來測量飛機機翼的溫度、變形,空氣壓力和流速,測量點總數(shù)達1000個?？紤]到銜鐵式繼電器的熱偏移電壓低且能用屏蔽線連接,因而決定采用銜鐵式繼電器,其開關插卡有70個通道,這樣,掃描1000個測量點需用15塊插卡。

　　在高噪聲環(huán)境中,為了使采集的數(shù)據(jù)噪聲較低,常常需要較長的DMM積分時間,比如一個交流電源電壓周期,即20ms外加讀數(shù)時間,以每點40ms(繼電器15ms,讀數(shù)25ms)掃描1000個測量點總計要花40S。若嫌這個時間太長,多臺DMM和快速繼電器是可能的選擇。幸運的是,內置DMM的開關/測量裝置,如上述的Agilent39480A完全可以勝任這一任務,6 1/2分辨率、1120個2線通道、20S測量時間,總成本約為25000美元。

　　功能測試系統(tǒng)必須將電源和激勵信號加到DUT,然后測量它的響應。多數(shù)應用的信號幅度小于100V,電流小于500mA,但其輸出可能包含電感負荷,形成的峰值電壓超過500V,電流達30A,甚至更高。固體繼電器的源阻抗承受不了這樣的負荷,通常選用簧式或銜鐵式繼電器來連接信號源和DUT,因為這類繼電器的電阻極低。對制造行業(yè)中的低頻應用,考慮到開關時間的因素,MOS開關或簧片式繼電器是最佳的候選。在實驗室環(huán)境中,測試時間并不是主要考慮因素,只要電壓、電流、頻率合適,可以選用任何一種繼電器。

　　功能測試應用的另一個特點是要求眾多的動態(tài)重新配置：比如不同種類的信號源要在不同時間施加到DUT接腳;用多臺測量儀表來測量DUT的響應。此外,對不同的DUT,常常要在不同時間使用相應的測試系統(tǒng)。這就要求激勵源和響應信號與其接腳一一對應。這時,最佳的解決方案是采用繼電器矩陣開關。汽車應用是一個典型的實例。一個引擎控制模塊約有200個接腳,包括電源與地、激勵氧傳感器和油門傳感器、激勵撞擊傳感器和凸輪/凸軸/上止點輸入的AC激勵信號、連接至地和電池電壓的各種開關輸入。還有CAN一類串行通信,4~8個燃油噴射輸出、1個點火輸出、大量其它電磁閥和指示燈輸出等。

　　一個解決方案是用一塊簧片式繼電器矩陣開關將16臺儀表連接在4路2線模擬總線上;再用6塊簧片式矩陣開關將192個DUT接腳連接在模擬總線上。DUT的電流,地和負荷則用大電流GP繼電器連接。通過上述明智的選擇,就可以在生產環(huán)境中來測試這類模塊,每次測試時間還不到9S。■(東華)