测试系统开关技术(05-100)

　　RF和微波继电器的结构与MOS继电器类似。这种继电器最适合低插入损耗的应用,主要考虑因素是VSWR(电压驻波比)和规定的特征阻抗,典型是50Ω或75Ω。

　　上述5种继电器都能胜任GP(通用)继电器。最常用的是单刀单掷常开型(SPST-NO,A型)和单刀双掷(SPDT,C型)。B型是SPST继电器的常闭型,由于这种继电器在不通电时会产生有害的电压,因此并不常使用。衔铁式继电器能承受高电压和大电流,因而是低频应用的首选。GP继电器通常用于将电源和负载(电阻、电磁阀、指示灯等)连接至DUT。它们也能用作接地开关或DUT输入的电源开关。

　　表1 各类继电器的特性

　　开关结构

　　多路开关和矩阵开关是最见的两种开关结构,各有利弊。多路开关设计成nxm形式。例如,1×4开关具有1个公共端,4个开关位置。微波继电器是带公共接地的单通道同轴多路开关。图1是典型的继电器多路开关示意图,图中每个通道用了2个继电器。

　　测量路径中的感性耦合会在阻抗导线上形成接地环路,为了切断这些环路,继电器应能像开关低阻抗导线那样开关高阻抗导线。这一点对频率低于1MHz下测量电容和电感尤为重要。此外,对2线多路开关,可以施加并测量浮动信号。当然,在进行浮动型测量时,DMM必须具有良好的共模抑制能力。

　　图2是典型的矩阵开关示例,其中每一行都与每一列相连接。采用矩阵开关形式,源和测量仪表可以连接至DUT的每个接脚。使用2线矩阵开关的理由和使用2线多路开关相同,即为了切断接地环路,减少热偏移电压以及从事浮动测量。

　　衔铁式和簧片式矩阵常常用单线圈继电器构成,可同时控制上边开关和下边开关,这样能相互抵消继电器中开关对上热偏移电压,将热差动电压降低到最小程度。矩阵中的上边开关和下边开关有时也使用分立的继电器,以便让继电器组单端工作。使用分立继电器只能提供偏移电压的一个校正。

　　矩阵结构的灵活性还在于价格因素的考虑。对同一项测试任务,矩阵开关多使用的继电器要比多路开关使用的多,从而增加了初期成本。例如,若用户想要将一个信号在不同时刻施加至DUT的70个不同接脚。采购COTS开关插卡,可以选用单块70通道2线多路开关,其费用约为1500美元;也可选用5块2线4×16矩阵卡,然后将每块插卡上4行连接在一起,总费用需5000美元。额外增加的3500美元意味着可以将4个信号(不是一个)馈送到80个(不是70个)接脚,必要时同一个信号能在同一时刻加至多个接脚上。反之,当用户要求多路开关来处理3个以上信号时就必须增加插卡的数量,亦即3个以上每块1500美元的继电器卡。当然,矩阵开关也有不利的一面,每个输入上增加了3个继电器以及相应的PC板走线和导线,附加的电容会使信号延时,更坏的情况,会产生振铃或振荡,增加了精确测量的难度。