矩陣開關(guān)的常見類型、整體配置和作用

成都漢芯國科集成技術(shù)有限公司(chengdu chinesechip)是一家無線通信集成電路科技公司、在射頻和微波集成電路及多芯片組件的設(shè)計(jì)、制造處于行業(yè)領(lǐng)先地位。

漢芯國科在中國多個(gè)區(qū)域建有標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品線、制造和銷售1000多個(gè)產(chǎn)品型號。包括業(yè)界最小尺寸的真對數(shù)放大器(5mmX5mm)、低噪聲放大器(LNA、NF=0.20dB)、壓控振蕩器(VCO)、開關(guān)(SWITCH)、低插損濾波器(Low Loss filter)、電源控制(DC-control) ，高線性功率放大器(H-L PA)，上電時(shí)序控制電路(Power timing sequence control circuit)和子系統(tǒng)。

陣開關(guān)是做什么的

開關(guān)矩陣目的是控制電路的開啟與閉合。自動(dòng)測試設(shè)備中的信號開關(guān)系統(tǒng)通常由兩個(gè)或多個(gè)矩陣開關(guān)組成，按照各種接口標(biāo)準(zhǔn)相互連接，形成從測試資源到UUT的靈活切換。

開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是自動(dòng)測試系統(tǒng)的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著控制信號流向的任務(wù)，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測試的接口設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在自動(dòng)測試設(shè)備中，開關(guān)一般分為功率開關(guān)、信號開關(guān)(矩陣開關(guān))、微波開關(guān)。其中功率開關(guān)一般用來對系統(tǒng)的電源進(jìn)行切換，矩陣開關(guān)和微波開關(guān)主要用來做信號切換，根據(jù)實(shí)際UUT的測量需求，靈活分配系統(tǒng)的測試資源。自動(dòng)測試設(shè)備中的信號開關(guān)系統(tǒng)通常由兩個(gè)或多個(gè)矩陣開關(guān)組成，按照各種接口標(biāo)準(zhǔn)相互連接，形成從測試資源到UUT的靈活切換。

矩陣開關(guān)常見類型

構(gòu)成開關(guān)組件/ 系統(tǒng)的開關(guān)類型主要有以下幾種。

(1)干簧管繼電器。干簧管開關(guān)速度快(與電磁繼電器相比) ，導(dǎo)通電阻小，開關(guān)處于密封結(jié)構(gòu)中，但承載大電流和高電壓的能力較差。當(dāng)需要較快的開關(guān)速度時(shí)，可選擇干簧管繼電器開關(guān)。

(2)水銀繼電器。它的使用壽命長，導(dǎo)通電阻非常小，無觸點(diǎn)抖動(dòng)。但水銀繼電器安裝位置敏感，必須正確安裝才能正常工作，同時(shí)水銀受到環(huán)境因素的影響較大，限制了此類繼電器的應(yīng)用范圍。

(3)電磁繼電器。應(yīng)用最廣泛的是機(jī)電式電磁繼電器開關(guān)，該類繼電器既有適用于大功率信號切換的功率開關(guān)，也有適用于微波和射頻信號切換的高頻開關(guān)，還有用于光信號切換的光纖開關(guān)。該類繼電器開關(guān)具有開路隔離電阻大、導(dǎo)通電阻小、工作電流大等優(yōu)點(diǎn)，但一般體積較大、開關(guān)速度慢、使用壽命短、所需的驅(qū)動(dòng)電流較大。

(4)場效應(yīng)管(FET) 開關(guān)。它為無觸點(diǎn)的電子開關(guān)，具有體積小、驅(qū)動(dòng)電流低、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、使用壽命長和開關(guān)速度快(可達(dá)微秒級) 等優(yōu)點(diǎn)，適用于高密度、大功率、頻繁切換信號的應(yīng)用場合，但場效應(yīng)管開關(guān)導(dǎo)通電阻較大，斷開時(shí)有漏電流，一般不具有雙向?qū)芰?，同時(shí)成本價(jià)格較高。

矩陣開關(guān)的整體配置和作用

開關(guān)矩陣設(shè)計(jì)原則是按功能進(jìn)行的模塊化劃分和配置，同時(shí)與自動(dòng)測試系統(tǒng)信號端口的定義相對應(yīng)，這樣有利于接口的擴(kuò)展和形成模塊化測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在實(shí)際開關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中往往采用多種開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成混合開關(guān)系統(tǒng)，將具有模塊化的各種開關(guān)資源靈活配置和級聯(lián)，形成滿足測試需要的高效結(jié)構(gòu)。

例如4×4矩陣開關(guān)與4 個(gè)10 選1多路開關(guān)級聯(lián)而組成的4×40的混合開關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以有效地?cái)U(kuò)展矩陣開關(guān)的輸入/輸出通道數(shù)，缺點(diǎn)是此結(jié)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn)完全的4 ×40 通道間任意切換，例如當(dāng)通道A 已連接到通道0 時(shí)，B 、C、D 等通道都無法與此多路開關(guān)模塊中的通道1～9 相連接。該混合開關(guān)結(jié)構(gòu)是一種經(jīng)濟(jì)考慮的的開關(guān)通道擴(kuò)展方案，可以根據(jù)檢測/ 激勵(lì)信號的不同時(shí)序要求進(jìn)行分組，實(shí)現(xiàn)UUT 測點(diǎn)組與測試儀器間的通道切換。

審核編輯：湯梓紅