设计用于测试电子或机电装置的开关系统VIP专享VIP免费

第1页共15页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共15页设计用于测试电子或机电装置的开关系统，就像设计那些装置本身一样，会存在许多问题。现代测试系统有许多用于激励或测量DUT的信号线和电源线，以及用于自动连接的各种开关。因此在一个多点开关系统中，激励、电源和其它信号的交互作用可能会产生对测量的噪声和干扰。噪声问题只有三个组成部分。噪声问题必然存在一个噪声源，它耦合至对噪声敏感的接收器。为解决噪声问题，首先要确定噪声源，然后要确定噪声接收点，最后是确定噪声的耦合方法。这并非神秘莫测的过程，而是有需可靠遵循的物理规则。有时源和耦合方法可能非常微妙，但绝不会违反基本规则。通常，工程师会在设计一个系统至另一系统的信号路径上花大量精力，但往往忽视返回路径。正确设计的系统应有经定义的信号路径和返回路径，需要用这两者建立工作系统。如果在设计中忽略返回路径，跟踪噪声问题的任务将是极为困难的。返回路径的不良设计可能改变系统其它部分。改变的返回路径可能表现为间歇性的问题，出现难以理解的有害噪声。图1示出通用的测试系统体系结构。开关是整个系统的中心，它把许多测试点接到测量仪器，提供信号路由和为DUT加电。但它也是许多，有时是无法说明的测量误差来源，相近的许多互连提供了噪声耦合的大量机会。需要测试装置中出现的较高速逻辑，它与更灵敏的模拟电路一起，要求对开关系统作精心的设计和实现，以降低噪声和保持信号完整性。这是为需要构建测试系统的工程师编写的应用指南。着重讲解在把商业化的开关产品和仪器集成至测试系统时，如何降低噪声耦合问题。设计测试系统时，需要了解测试信号的频率和幅度，以及测试仪器、开关系统和DUT的输入和输出特性。本应用指南所介绍的降低噪声技术适用于信号频率低于300MHz，电压低于250V，电流低于5A，以及伏特赫兹乘积小于107的情况。如果没有其它参照，不推荐把这些解决方案外推到更高幅度或更高频率。第2页共15页第1页共15页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共15页测试系统中的噪声源对测试工程师来说，了解系统中有害噪声的来源是极为重要的。一张设计规则表能帮助降低有害噪声，但对于了解噪声来自何处则是很不够的。在专用于测试电子模块的电子测试系统中，造成噪声的最重要原因是传导性耦合、公共阻抗耦合，以及电场和磁场。除了这些噪声源外，一些系统还对来自电流效应、热偶噪声、电解效应、静电效应和导体运动的噪声感应。噪声最容易耦合进电路的一种途径是进入电路的导体，它会产生传导性耦合噪声。通过喧闹噪声环境的导体有拾取噪声和传送至其它电路的极好机会。接至电路的电源线通常会造成电容性耦合噪声。当电流从两个不同电路通过公共阻抗时，就会产生公共阻抗耦合。一个电路的地电压受另一电路的影响。对每一电路来说，其地电位受公共地阻抗中其它电路地电流调制，从而导致噪声耦合。只要有电荷运动或存在电位差，就会产生幅射磁场和电场，电路中的高频干扰可能被检波，而作为直流误差出现。开关系统电路对电台、电视和其它无线广播的电磁辐射也很敏感。因此，有必要把敏感电路与这些电磁场屏蔽。在测试系统环境中，仔细处理接地和屏蔽能实现最精确的低电平信号测量。这些噪声降低技术同样适用于单点和多点系统。开关系统中的噪声开关系统中的噪声源包括内部开关驱动电路、开关上的热不平衡、系统其它导体的噪声耦合，以及系统外部产生的噪声。可通过机械设计把继电器所有触点置于相同的温度梯度，或使用锁存继电器，以把热不平衡减到最小。在使用锁存继电器时，改变继电器状态的激励时间只有15-20ms。这就消除了线圈能量这一主要热源。来自相邻通道的噪声被耦合至测量通道，构成对信号完整性的严重威胁。正确的屏蔽和接地技术可消除硬线系统的大量此类问题，但当信号必须有选择地切换至示波器、计数器或某些其它测量仪器时，问题就变得十分尖锐。第3页共15页第2页共15页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共15页在许多情况下，噪声主要来自系统中的相邻通道（串扰）...