如何為自動測試系統挑選合適的信號開關
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自動測試系統，或者ATE（Automated test systems）具有很多不同的單元，這取決于特定的應用場合，但是在幾乎所有的例子中，信號開關都是很常見的模塊。沒有任何一款信號開關系統能夠適用于任何應用，因此對于適當的系統元件的選擇就變得非常重要。
對于適當的信號開關的選擇要比大多數測試工程師對它的信賴要重要的多。信號開關負責測試單元與激發和響應儀器之間的連接工作（如圖1所示）。恰當的連接確保了系統的可重復性以及精度。因為任何測量的精度都只能與其中最薄弱部分的能力相當，因此較差的開關只能帶來較差的測量精度。
首先要考慮的問題
在設計具有信號開關的測試儀時，做出謹慎的選擇是非常重要的。首先，要從相對較高的水平上對測試計劃以及待測器件的設計進行評估。然后再視清單中對于測試平臺選擇的可獲取性和資源的可獲取性，進而確定哪些是必須從認可的供應商那里進行采購的。在選擇過程中關鍵的因素是測量精度的可重復性以及測試系統的可靠性。
當進行到測試系統的開關系統時，這里有許多問題。在開始選擇開關系統時，要從這一基本方面入手：即繼電器類型。能夠應用于多種應用類型的繼電器對于測試系統的精度和長期的使用壽命都是非常重要的。如果某人都發明工作在26GHz的直流電流、并且能夠重復性地處理10A到50mA的電流的話，那么這個人應當非常富有。但是在現實中，有許多選擇是由應用所決定的。
如圖2所示的簧片繼電器提供了更長的開關壽命，并且在嚴酷的環境條件下具有良好的安全性，例如在具有可燃性氣體的環境中?；善哂欣p繞的卷盤，以確保磁性開關的精度。 測試計劃
在簡單介紹繼電器的類型之后，是需要進入到實際測試計劃的時間了。這里有一些問題需要回答：
你需要測試的規格是什么？當對某個信號源進行開關或測量的時候，需要處理的最大電壓是多大？需要關注的最大電流是多少？頻率如何？
對上述問題具有答案之后，我們可以考慮是否需要熱開關或者冷開關（并且分別涉及到開關或者負載電流）?；旧?，這就意味著繼電器是通過施加的功率進行開關（熱開關），亦或是先保持斷開、然后再施加功率（冷開關）。大部分的繼電器對于熱開關和冷開關是有差別的。
下一步行動
一旦繼電器的類型得到確定之后，開關的配置就必須確定。一般會選擇單刀單擲開關繼電器、多路繼電器或者交叉點繼電器矩陣。然后，需要控制的測試點數目必須進行考慮。
在較高的頻率下，你會加入一些額外的需求，諸如能夠承受的最大反射功率，最壞情況下的插入損耗是多少，諸如此類。最后，需要考慮測試系統所處的應用環境。是否會有爆炸性氣體？例如，你是否在為應用于機場跑道或者軍事基地建立測試儀器？
也許電纜是同樣重要的元件，因為你所使用的繼電器可以具有非常低的插入損耗和重復性，以及你所需要的使用壽命，但是電纜的體積非常的小，這就是一種錯誤，或者是質量低下的連接器。那么頓時你就失去了開關模塊所具有的優勢。在這種情況下，電纜就成為你的測試系統中最薄弱的一環，影響整個測量精度。
如何避免失效
即便你決定了繼電器的類型、所需配置的模塊，為了避免發生問題，你仍然需要關注可能產生的失效。
首先要考慮的問題是熱開關。熱開關會降低所有機械繼電器的特性，甚至簧片繼電器和電磁繼電器。繼電器的數據表會給你關于你所期望的使用壽命的一些數據——關于低級、中級以及全功率，并且你會看到各種繼電器在每個階段使用壽命的差別。此外，如果系統的運行條件非常接近繼電器的極限，你有可能會損壞繼電器，甚至有可能會使其著火！
接下來要關心的問題是，如果電路本身是大電容負載的情況。有一些你可能會需要釋放功率的應用，例如當你改變開關極性的時候。這會產生很大的浪涌電流，并且它們確實會影響你所使用開關的壽命。明顯地，你不能總是避免這種情況，所以你可能會在這個項目中將更高能力的繼電器包括進去。
在開發過程中發生的其他情況主要是代碼錯誤，這可能會使得繼電器關閉較長的時間，或者你偶然性地將原本需要進行冷開關的電路設定為熱開關。人難免會犯錯，所以全面地驗證和檢驗你的代碼是非常重要的。
繼電器規格可能會被忽視的另一個地方是額定功率。繼電器的額定功率并不總是能達到你所想像的那樣足夠的高。許多測試和測量開關系統都假設了較低的占空比，因此并沒有考慮連續性的功率。
你可能會想，使用最小的電壓并不是問題。再想想，尤其是高電壓應用，大部分的高電壓繼電器必須具有可靠的最小電壓開關特性。如果你試圖對較低的電壓進行開關，你會得到較高的電阻，因為繼電器的接觸并沒有充分“潤滑”。潤滑在電磁繼電器中是非常重要的，因為繼電器的接觸是暴露在環境中的，并且會氧化。（請見下文“潤滑”）
另一項需要特別注意的規格是繼電器的期望壽命。如果你的應用會進行數月甚至數年的測試，那么你需要采用具有最大額定壽命的繼電器。否則，在你的測試周期中加入關閉時間和維護周期，以使得在開關模塊達到它們的額定壽命的時候進行置換（如圖4所示）。
關于“潤滑”
對于我們中那些已經測試了很長時間的方式而言，“潤滑”這種方式最初是指繼電器的接觸是浸沒在水銀中的應用，或者說是通過水銀進行“潤滑”。這種繼電器通過使用水銀減小接觸電阻和壓降的方法應用在許多領域。對于低電流信號而言，水銀能夠阻止表面沾污，表面沾污會使得繼電器的接觸變差；對于高速應用而言，水銀能夠消除繼電器的接觸反彈。
當然，因為水銀的劇毒特性，我們很少再見到使用水銀進行潤滑的繼電器。所以我們會使用其他技術。
當今，潤滑涉及到流經繼電器接觸的最小電流。維基百科對潤滑電流提供了良好的定義：“機械開關運行過程中需要突破淀積在接觸上的氧化膜，潤滑電流是需流經機械開關的最小電流。氧化膜通常發生在具有較高濕度或化學氣體的環境中。一定量的潤滑電流在系統設計中是非常必要的，使用具有較小的接觸壓力的精細開關可以作為傳感器輸入。如果不能達到這種效果，可能會導致開關保持電氣“斷開”狀態，或者由于接觸氧化的原因會引入比所允許的更高的電阻”。
這就意味著如果你建立的測試展示了較低阻值的隨機性電阻或者一直保持斷開，請仔細查看你所使用的繼電器的規格。很有可能你的電路并沒有足夠大的電流來穿通接觸面的氧化層。這就意味著你需要在測試中改變繼電器的類型，更好的控制自動測試設備所處的環境，或者對繼電器加入“潤滑”，以使得其更加適用于測試。 是什么損壞了？
假設我們有一個具有損壞繼電器的多點矩陣，它總是保持斷開或者關閉狀態。你會見到許多多點的失效，因為矩陣工作原理的原因（如圖5所示）。問題在于，要在8000個繼電器中找到失效的那個。
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