測試系統(tǒng)開關(guān)技術(shù)(05-100)

　　RF和微波繼電器的結(jié)構(gòu)與MOS繼電器類似。這種繼電器最適合低插入損耗的應(yīng)用,主要考慮因素是VSWR(電壓駐波比)和規(guī)定的特征阻抗,典型是50Ω或75Ω。

　　上述5種繼電器都能勝任GP(通用)繼電器。最常用的是單刀單擲常開型(SPST-NO,A型)和單刀雙擲(SPDT,C型)。B型是SPST繼電器的常閉型,由于這種繼電器在不通電時會產(chǎn)生有害的電壓,因此并不常使用。銜鐵式繼電器能承受高電壓和大電流,因而是低頻應(yīng)用的首選。GP繼電器通常用于將電源和負載(電阻、電磁閥、指示燈等)連接至DUT。它們也能用作接地開關(guān)或DUT輸入的電源開關(guān)。

 

　　表1 各類繼電器的特性

　　開關(guān)結(jié)構(gòu)

　　多路開關(guān)和矩陣開關(guān)是最見的兩種開關(guān)結(jié)構(gòu),各有利弊。多路開關(guān)設(shè)計成nxm形式。例如,1×4開關(guān)具有1個公共端,4個開關(guān)位置。微波繼電器是帶公共接地的單通道同軸多路開關(guān)。圖1是典型的繼電器多路開關(guān)示意圖,圖中每個通道用了2個繼電器。

　　測量路徑中的感性耦合會在阻抗導線上形成接地環(huán)路,為了切斷這些環(huán)路,繼電器應(yīng)能像開關(guān)低阻抗導線那樣開關(guān)高阻抗導線。這一點對頻率低于1MHz下測量電容和電感尤為重要。此外,對2線多路開關(guān),可以施加并測量浮動信號。當然,在進行浮動型測量時,DMM必須具有良好的共模抑制能力。

　　圖2是典型的矩陣開關(guān)示例,其中每一行都與每一列相連接。采用矩陣開關(guān)形式,源和測量儀表可以連接至DUT的每個接腳。使用2線矩陣開關(guān)的理由和使用2線多路開關(guān)相同,即為了切斷接地環(huán)路,減少熱偏移電壓以及從事浮動測量。

　　銜鐵式和簧片式矩陣常常用單線圈繼電器構(gòu)成,可同時控制上邊開關(guān)和下邊開關(guān),這樣能相互抵消繼電器中開關(guān)對上熱偏移電壓,將熱差動電壓降低到最小程度。矩陣中的上邊開關(guān)和下邊開關(guān)有時也使用分立的繼電器,以便讓繼電器組單端工作。使用分立繼電器只能提供偏移電壓的一個校正。

　　矩陣結(jié)構(gòu)的靈活性還在于價格因素的考慮。對同一項測試任務(wù),矩陣開關(guān)多使用的繼電器要比多路開關(guān)使用的多,從而增加了初期成本。例如,若用戶想要將一個信號在不同時刻施加至DUT的70個不同接腳。采購COTS開關(guān)插卡,可以選用單塊70通道2線多路開關(guān),其費用約為1500美元;也可選用5塊2線4×16矩陣卡,然后將每塊插卡上4行連接在一起,總費用需5000美元。額外增加的3500美元意味著可以將4個信號(不是一個)饋送到80個(不是70個)接腳,必要時同一個信號能在同一時刻加至多個接腳上。反之,當用戶要求多路開關(guān)來處理3個以上信號時就必須增加插卡的數(shù)量,亦即3個以上每塊1500美元的繼電器卡。當然,矩陣開關(guān)也有不利的一面,每個輸入上增加了3個繼電器以及相應(yīng)的PC板走線和導線,附加的電容會使信號延時,更壞的情況,會產(chǎn)生振鈴或振蕩,增加了精確測量的難度。