混合信號測試的開關(guān)系統(tǒng)優(yōu)化

　　偏置電流指標的范圍可從不足1pA到1nA不等，具體值取決于卡的設(shè)計和使用目的。生產(chǎn)用于相對較高電平的直流電流和電壓切換的開關(guān)卡的廠商可能不會提供偏置電流指標，因為在這些應(yīng)用中，該指標一般都不重要。

　　繼電器切換速度：繼電器的工作速度對開關(guān)型測試系統(tǒng)的吞吐能力有著直接的影響。系統(tǒng)開發(fā)人員必須注意繼電器的速度指標，以確保獲得精確的測量結(jié)果。典型的測試方案是向待測器件(DUT)施加一個激勵信號，等待一小段時間后，待測試系統(tǒng)和待測器件產(chǎn)生反應(yīng)并穩(wěn)定到最終值，最終測量待測器件的響應(yīng)。如果在系統(tǒng)充分穩(wěn)定之前測量，測量結(jié)果可能不準確。

　　繼電器的工作速度是其觸點能夠可靠工作的開關(guān)速度的度量。該速度受繼電器的動作時間和釋放時間的限制。動作時間是從向線圈加電到觸點穩(wěn)定之間的時間。因此，動作時間包括觸點回跳時間。釋放時間與動作時間是對應(yīng)的，它是從線圈掉電到觸點達到穩(wěn)定所需要的時間，也包括回跳時間。

　　系統(tǒng)穩(wěn)定時間中的大部分時間與繼電器回跳時間相關(guān)，繼電器回跳穩(wěn)定后，才會在信號通路中建立穩(wěn)定可靠的連接。不同的繼電器，穩(wěn)定時間各不相同，通常只相差數(shù)毫秒。有時候，繼電器開關(guān)卡有內(nèi)置延遲電路，用于避免產(chǎn)生與觸點回跳引起的問題。此外，一些開關(guān)設(shè)備甚至具有用戶可編程延遲時間。

　　固態(tài)開關(guān)的使用：標準機電繼電器可以在數(shù)毫秒內(nèi)從一種狀態(tài)切換到另一種狀態(tài)，如此快的時間對于某些應(yīng)用來講綽綽有余。但是，在測試時間牽涉到成本問題的生產(chǎn)應(yīng)用中，切換時間可能還是太長。固態(tài)繼電器(例如晶體管，F(xiàn)ET)的切換時間更快，通常不到1毫秒。從幾毫秒縮短到幾百微秒可以節(jié)省大量測試時間，同時可以提高測試吞吐能力。

　　固態(tài)繼電器的另一個優(yōu)勢是可靠性。固態(tài)繼電器的開關(guān)壽命差不多是機電繼電器開關(guān)壽命的100倍。優(yōu)質(zhì)機電繼電器的開關(guān)壽命差不多是1,000萬次，而固態(tài)繼電器的開關(guān)壽命為約100億次。

　　一個缺點是大約為數(shù)十歐姆的固態(tài)繼電器“導(dǎo)通”電阻。如此高的電阻會導(dǎo)致用雙線電阻測量時的測量結(jié)果不準確。試圖從“導(dǎo)通”電阻測量電路中阻值為幾毫歐，功率超過10W的電阻實際上會使這種低電阻測量失效。

　　可采用的一個解決方法是使用所謂的黃金通道或標準通道。該通道是器件端短路的通道。先閉合該通道，進行電阻測量，再從所有其他通道減去該測量值。因此，“導(dǎo)通”電阻基本上被歸零。問題是這只適用于黃金通道，不同的通道會略有不同。使用這種方法取決于要測量的電阻值和所需的精度。

　　對該電阻值進行校正的另一種方法是是使用四線(開爾文)測量法，這種測量法使用兩個通道，而不是一個通道。一個通道用于源出電流，另一個通道用于感應(yīng)電壓。這是測量低電阻的標準方法。使用機電或簧片繼電器只能測量數(shù)十毫歐的觸點電阻，在使用雙線測量法進行低電阻測量時，這種方法更具優(yōu)勢。

　　其他穩(wěn)定時間問題：除機械問題外，還有與開關(guān)的開路和閉合相關(guān)的電氣問題。機械繼電器的觸點開放或閉合時，會出現(xiàn)大約幾皮庫的電荷轉(zhuǎn)移，這會在測試電路中產(chǎn)生電流脈沖。電荷轉(zhuǎn)移是由觸點的機械釋放或閉合、觸點至觸點電容以及信號與繼電器驅(qū)動線路之間的寄生電容引起的。此現(xiàn)象會影響信號穩(wěn)定時間和信號完整性。

　　另外，還要考慮信號的性質(zhì)。一些源自待測器件的信號達到穩(wěn)定所需要的時間比其他信號要長。一般來說，待測器件輸出信號的上升時間被定義為當激勵信號瞬間從零上升到某個固定值時，待測器件輸出信號從其最終值的10%上升到最終值的90%所需的時間。如果信號源自極高阻抗(產(chǎn)生非常低的電流)，則可能需要幾秒種甚至幾分鐘才能穩(wěn)定。穩(wěn)定時間與為電纜充電的小電流或電路中的寄生電容直接相關(guān)。阻抗越高，電流越低，穩(wěn)定需要的時間就越長。

　　確保測試系統(tǒng)已經(jīng)充分穩(wěn)定是進行精確測量的關(guān)鍵。列出繼電器動作時間的規(guī)格參數(shù)只是確定一個測量序列總測度時間的第一步?？刂崎_關(guān)卡的主機或切換儀器也會產(chǎn)生一些開銷，該時間是它在測試序列中連接次數(shù)命令的函數(shù)。它隨測試序列的設(shè)計的不同而有所不同，但一些切換儀器和主機具有指示繼電器何時閉合的顯示，從而提供一些表示一個測試序列進行得多快的指標。但是，請記住，測試系統(tǒng)的設(shè)計往往會涉及在吞吐能力和精度之間進行折衷。

　　本論文的詳細版本額外覆蓋了“開關(guān)系統(tǒng)架構(gòu)和拓撲”及“開關(guān)測試系統(tǒng)設(shè)計折衷”等主題，可從混合信號測試的開關(guān)系統(tǒng)優(yōu)化獲得該詳細版本。