測試系統(tǒng)開關(guān)技術(shù)(05-100)

　　Agilent 的39480A則是一個(gè)自成系統(tǒng)的6 1/2精度多功能開關(guān)/測量設(shè)備,是一個(gè)體積小巧,經(jīng)濟(jì)實(shí)用的單機(jī)解決方案。適合設(shè)計(jì)驗(yàn)證、自動(dòng)化測試和數(shù)據(jù)采集工作中的高密度開關(guān)測量應(yīng)用。它替代VXI和PXI,其售價(jià)還不到同等性能測試平臺(tái)的40%。它的主機(jī)有8個(gè)插槽并整合了6 1/2位 DMM選項(xiàng)。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(jì)數(shù)器。一個(gè)主機(jī)最多可容納560個(gè)2線多路開關(guān),或1024個(gè)2線式矩陣開關(guān)。34980A還提供USB、Ethernet 和GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口,方便地連接至PC。通過Ethernet連接線和圖形化網(wǎng)站介面,從遠(yuǎn)端來存取與控制設(shè)備。

　　34980A的一個(gè)重要特點(diǎn)是它內(nèi)置模擬總線,如圖3所示。一個(gè)繼電器矩陣開關(guān)通過模擬總線可將8個(gè)儀表連接至內(nèi)部DMM,附加另一個(gè)矩陣開關(guān)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(yīng)用

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點(diǎn)是具有成千個(gè)測量點(diǎn),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(tái)DMM掃描全部測量點(diǎn)進(jìn)行測量。對這類應(yīng)用,最好使用多路開關(guān)。如果對最終測量速度有所要求,也可使用多臺(tái)DMM。但當(dāng)同時(shí)測量數(shù)量超過8時(shí),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(gè)實(shí)例,用熱電偶、應(yīng)力計(jì)和變送器來測量飛機(jī)機(jī)翼的溫度、變形,空氣壓力和流速,測量點(diǎn)總數(shù)達(dá)1000個(gè)。考慮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(guān)插卡有70個(gè)通道,這樣,掃描1000個(gè)測量點(diǎn)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(shí)間,比如一個(gè)交流電源電壓周期,即20ms外加讀數(shù)時(shí)間,以每點(diǎn)40ms(繼電器15ms,讀數(shù)25ms)掃描1000個(gè)測量點(diǎn)總計(jì)要花40S。若嫌這個(gè)時(shí)間太長,多臺(tái)DMM和快速繼電器是可能的選擇。幸運(yùn)的是,內(nèi)置DMM的開關(guān)/測量裝置,如上述的Agilent39480A完全可以勝任這一任務(wù),6 1/2分辨率、1120個(gè)2線通道、20S測量時(shí)間,總成本約為25000美元。

　　功能測試系統(tǒng)必須將電源和激勵(lì)信號加到DUT,然后測量它的響應(yīng)。多數(shù)應(yīng)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(fù)荷,形成的峰值電壓超過500V,電流達(dá)30A,甚至更高。固體繼電器的源阻抗承受不了這樣的負(fù)荷,通常選用簧式或銜鐵式繼電器來連接信號源和DUT,因?yàn)檫@類繼電器的電阻極低。對制造行業(yè)中的低頻應(yīng)用,考慮到開關(guān)時(shí)間的因素,MOS開關(guān)或簧片式繼電器是最佳的候選。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中,測試時(shí)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(yīng)用的另一個(gè)特點(diǎn)是要求眾多的動(dòng)態(tài)重新配置：比如不同種類的信號源要在不同時(shí)間施加到DUT接腳;用多臺(tái)測量儀表來測量DUT的響應(yīng)。此外,對不同的DUT,常常要在不同時(shí)間使用相應(yīng)的測試系統(tǒng)。這就要求激勵(lì)源和響應(yīng)信號與其接腳一一對應(yīng)。這時(shí),最佳的解決方案是采用繼電器矩陣開關(guān)。汽車應(yīng)用是一個(gè)典型的實(shí)例。一個(gè)引擎控制模塊約有200個(gè)接腳,包括電源與地、激勵(lì)氧傳感器和油門傳感器、激勵(lì)撞擊傳感器和凸輪/凸軸/上止點(diǎn)輸入的AC激勵(lì)信號、連接至地和電池電壓的各種開關(guān)輸入。還有CAN一類串行通信,4~8個(gè)燃油噴射輸出、1個(gè)點(diǎn)火輸出、大量其它電磁閥和指示燈輸出等。

　　一個(gè)解決方案是用一塊簧片式繼電器矩陣開關(guān)將16臺(tái)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(guān)將192個(gè)DUT接腳連接在模擬總線上。DUT的電流,地和負(fù)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(chǎn)環(huán)境中來測試這類模塊,每次測試時(shí)間還不到9S?！?東華)