簧片继电器可以成为 T&M 中信号切换的最佳解决方案

簧片继电器可以成为 T&M 中信号切换的最佳解决方案 

信号切换在测试系统中至关重要，并且有许多选项可以完成这项任务。这就是为什么基于簧片继电器的开关系统可能是最好的选择。

基于簧片继电器的开关系统通常用于测试和测量应用。小尺寸、高隔离电阻、密封触点和快速启动时间可能是簧片继电器优于其他开关的一些主要优势。

作为最近的一个例子，皮克林发布了一款最小隔离电压为 1500V 的小型簧片继电器。该器件采用 mini-SIP 封装，占位面积为 12.5 mm x 3.7 mm，高度为 6.6 mm。

新的簧片继电器可以切换高达 0.7 A、10 W。它具有单刀单掷 (SPST) 常开配置，具有三个线圈电压选项：3 V、5 V 和 12 V。这些继电器适用于适用于电缆测试仪、混合信号/半导体测试仪和高压应用等应用。

在本文中，我们将尝试深入了解信号切换在测试系统中的重要性，并回顾簧片继电器相对于其他选项的一些优势。

为什么需要切换？

切换允许我们将一台仪器顺序连接到被测设备 (DUT) 的所需端子。下图显示了一个6 × 8 单极矩阵示例。

此外，切换可以通过在测试和测量系统的多个通道之间共享仪器来降低系统成本。有人可能会认为设计如上图所示的开关功能是一项微不足道的工作。但是，我们会发现情况并非如此。事实上，您必须了解要切换的信号和要执行的测试才能拥有合适的切换系统。

切换不良会影响准确性和可重复性

针对高电压/电流应用优化的开关系统通常不适合开关高频信号。例如，将高压切换到容性负载的测试设置需要包含一个串联电阻来限制充电电流 (i=Cloaddvdt)。然而，低电压应用需要注意开关卡中产生的热电偏移电压和开关薄膜污染等现象。

另一方面，用于高频应用的开关系统应保持阻抗匹配以实现精确测量。这就是为什么我们不能使用相同的测试设置在 10 A 下切换 500 V、500 MHz。

我们需要在两种不同的设置上进行高压测试和高频测量。如果不考虑开关系统的实际限制，很容易导致测量错误。

有几种不同的开关类型和配置可用于实现多通道测量设备的开关功能。主要的开关选择是机电继电器 (EMR)、簧片继电器和固态继电器 (SSR)。

在本文的其余部分，我们将回顾簧片继电器相对于其他开关选项的一些优势。

运行速度

这是继电器可以可靠地从一种状态切换到另一种状态的速率的度量。与 EMR 相比，簧片继电器具有更轻、更简单的移动部件，并且可以更快地切换 5 到 10 倍。

舌簧继电器的工作速度在 200 µs 到 500 µs 范围内。与 EMR 相比，这可能是一个巨大的优势，因为它显着减少了生产环境中的测试时间。

请注意，在此类应用中，测试时间具有重要的美元价值。SSR 比簧片继电器快得多，运行速度低至 10 微秒。  

漏电流

即使在打开状态下，也有非常小的电流可以流过开关。这可以通过如下所示的触点间绝缘电阻来建模。

       大多数继电器的绝缘电阻在 1 MΩ 到 1 GΩ 的范围内。在许多应用中，可以流过绝缘电阻的小漏电流应该可以忽略不计。然而，当开关电流在 1 µA 或更小范围内时，我们可能需要考虑这些微小的泄漏电流。

       下图显示了如何从源电流 (Is) 中减去通道 2 的泄漏电流，该源电流 (Is) 应该被输送到负载 #1。

       与 SSR 不同，干簧继电器和 EMR 基于在打开状态下相互分离的机械触点。这就是为什么舌簧继电器和 EMR 更像是一个完美的开关，并提供更高的绝缘电阻。

开关信号的频率

对于 SSR，需要在开关寄生电容与其导通电阻之间进行权衡。需要具有较大寄生电容的较大器件来降低导通电阻。这些大电容限制了带宽，并在附近的继电器之间产生了不需要的信号耦合。

簧片继电器的电容比 SSR 的电容小得多，因此，簧片继电器可以更轻松地处理更高频率的信号。

通态接触电阻

与大多数 EMR 不同，簧片继电器具有密封触点。由于污染物不能进入关键接触区域，我们可以拥有更一致的开关特性。

这在低压开关应用（低于约 100 mV）中尤为重要。在这些应用中，污染会在接触表面上产生薄膜并增加接触电阻。

接触电阻的变化会导致错误的测量。大于约 100 mV 的电压足以清除这些污染物。请注意，SSR 的通态电阻可能是非线性的，并且会随负载电流而变化。

      结论

干簧继电器可以是实现许多测试和测量应用的开关功能的最佳解决方案。它们具有体积小、隔离电阻高、密封触点和快速启动时间等优点。

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