前语
运用继电器模块(Relay Switch Module)做为信号切换，广泛地运用于IC测验、电力监测办理、工业流程与交通操控范畴
近年来跟着消费性电子产品走向多样化，生命周期缩短，价格(Cost)、速度(Speed)、灵敏性(Flexibility)，成为主动测验设备(Automated Test Equipment, ATE)生存竞争的首要课题。于工业操控及相关运用范畴，价昂、关闭规范的专用操控体系则面对PC-Based测控解决方案敞开、价廉与高效能的应战。
本文将借着对继电器信号切换的技能简介与实例运用，使读者了解架构于PXI体系之上的智能型PXI Switch Module，关于高效能测控所带来的助益。
根本拓朴（Basic Topology）
构成Switch Module的开关具有多种方法，可粗分为电磁式与半导体式，前者包括电磁式机械继电器(Electro-mechanical Relay)、磁簧继电器(Reed Relay)，后者包括场效应晶体管开关(FET Switch)及固态继电器(Solid State Relay)等。以下评论的内容将以电磁式继电器为主。
常见的Switch Module的结构示意图有下列三种：
1) General Purpose
如图 1，此种结构选用多个彼此阻隔的单刀单掷型继电器(SPST Relay)或单刀双掷型继电器(SPDT Relay)。一般做为开关以操控电动机、电扇、灯火，或运用于高压高电流之切换用处。
图1
2) Multiplexer/Scanner
如图 2，为n进1出的多任务器/解多任务器型态，适用于多组信号源必需运用同一个信号端口的景象，反之亦可。
图2
3) Matrix
如图 3，为m进n出的矩阵方法。相较于Multiplexer/Scanner，Matrix可进行多重信号的交流耦合，亦可运用软件规划为其它两种结构，合适架构杂乱且高度灵敏的测验设备。
图3
关于高准衡量测常使之用2-wire及4-wrie接线形式，Relay Switch模块会对差分信道进行特性匹配以期获致精确成果。
电磁式继电器的切换瞬时特性
于运用电磁式继电器作为信号切换时，应先对其推迟特性有开始了解，方能获致快速且精确的量测成果。运用者常以继电器开关的动态导通电阻来预算抱负的量测时刻点，而两个重要的时刻参数为（参阅图 4）:
1) Operate Time：驱动电路推进继电器直至开关第一次闭合的时刻，为A-B区段。
2) Bounce Time: 继电器第一次闭合直至开关弹跳(Bounce)完毕的时刻，为B-C区段。
图4
实际上运用者或许会期望有足够的时刻以让体系到达终究稳态，而必需在C点后参加自订的安稳推迟时刻(Settling Time)，然后终究采样时刻点将落在D点。因而，自驱动电路推进继电器后，共需通过Operate Time + Bounce Time + User-defined Settling Time 才干进行有用量测。前两项参数会因运用的继电器品种、切换容量(switching capacity)改动，第三项参数则随测验仪器与被测物的调配而有适当的差异。
为了进步测验体系的全体效能，运用者必需尽量缩短信号切换的时刻，一起又顾及信号完整性(signal integrity)。此外，主体系或许还需要供给很多运算资源进行数据处理剖析、报表发生乃至处理图形化人机接口。
运用传统的Relay Switch模块，运用者不光必需以软件推迟方法处理反弹跳，一起必需接连不断的更新继电器的开关状况，徒增程序杂乱度；而当测验体系不断扩大处理容量(testing capacity)时，保护或修正程序将愈形困难。
以下所提出的PXI渠道，调配智能型PXI Switch Module，将可简化程序及外部配线，下降测验本钱，一起进步体系及仪器利用率。
PXI测控渠道的优势
PXI全名为PCI eXtensions for Instrumentation，其结合了敞开而高效能的PCI总线、CompactPCI健旺的结构功用，及VXI体系专为量测所规划的同步、触发信号群。图 5所示为PXI体系架构。
图5
PXI规范于1997年提出并已被广泛承受为通用的PC-Based测验渠道，其长处具有：
1) 模块化、前插拔规划，利于于修理、配线及装置新的量测模块。
2) 8位宽度之触发总线(Trigger Bus)衔接，供给高品质的跨仪器通讯(Cross-instrument Communication)才能，省去外部配线大幅进步体系牢靠度。
3) 1-to-13星状衔接的低曲解(Low-skew)触发信号，供给精准的跨模块同步触发。
4) 供给低时钟曲解的10MHz参阅时脉。
5) 根据敞开架构，PXI联盟成员供给数百种各式量测模块与CPU操控器供选用，且软件环境与PC彻底兼容。
根据PXI架构之智能型Switch Module
此处以凌华所研制的PXI Switch Module系列板卡为典范，包括信号切换用General Purpose、Multiplexer/Scanner、Matrix Switch Module，到高电压大电流的Power Relay Switch Module。
其特色有：
1) 支撑PXI及IVI-Switch API规范
硬件上可发挥PXI体系之高度效能；运用软件易于移植，且可调配LabVIEW虚拟仪控软件运用。
2) 硬件辅佐之过程操控
可于继电器完结切换并达稳态后，主动宣布触发信号。运用者亦可自设安稳推迟时刻(settling time)，且等候过程中无须CPU介入。
3) 可储存1024路继电器状况(scan-list)并主动切换(auto-scan)
主动切换过程中不光能与外部触发信号(Trigger Input)连动，亦能于安稳推迟时刻完毕时送出触发信号(Scanner-advanced Output)。
4) 支撑TTL触发以衔接外部仪器
能够将Trigger Input 及Scanner-advanced Output衔接至许多外部设备，如数字电表、频谱剖析仪、功率计等，充分利用原有硬件出资。当然，运用者亦可透过PXI GPIB Module到达对外部仪器的彻底操控。
5) 支撑触发总线(Trigger Bus)与星状触发(Star Trigger)
运用者也能将外部触发信号透过触发总线或星状触发信号送至PXI体系中的其它量测模块，或反向操作。
6) 紧迫停机(Emergency Shutdown)及看门狗定时器(Watchdog Timer)
紧迫停机功用能够人为方法马上将继电器开关状况复归(Reset)至运用者默认值。若为无人监控之主动操控体系，看门狗定时器亦可于主体系当机时，主动将继电器切换至安全状况。
7) 援助热插拔(Hot Swap)
关于不宜中止的安全监控体系或电力体系，PXI Switch Module能够备援方法接驳；一旦硬件毛病即以软件移转操控权，运用者可在不停机状况下抽换毛病之模块。
8) 仓库式可扩大规划(Stackable Design)
子母板架构最高能够将通道数扩增为4倍。除了从头设定继电器开关状况表(scan-list)以外，运用者不需要修正软件原始码。
PXI Switch Module怎么增进量测效能
以凌华PXI体系为例，阐明一调配PXI Switch Module的主动测验解决方案。
该主动测验体系架构于PXIS-2700 PXI渠道，最多可装置17具PXI量测模块。功用强大的PXI-3710 PXI操控器并搭载了Pentium III处理器。运用者能够自很多PXI信号发生模块挑选所需，或调配外接式仪器透过PXI-GPIB操控卡联机。被测物(DUT)发生的特性参数、传递函数或时域信号，可选用PXI-2000、TE-6100等高功用数据撷取卡进行采样。然后藉由ADLINK DAQBench OCX进行数据剖析、发生视觉反应或制造Excel报表；当然，根据PXI的敞开特性，亦可运用LabVIEW, Mathlab, Dasylab等Third-party东西履行相关作业，充分利用本来的软件出资。
PXI Switch Module在此一主动测验体系中，扮演了信号开关与交流功用，使多种输入信号能够一起输入不同的DUT。运用者能够对DUT#1输入A信号，一起对DUT#2输入B信号；而不需比及DUT#1先接纳A信号，再依序输入B、C、D等信号，而形成信号发生设备搁置的问题。调配PXI多信道、同步取样的AD模块，将可使测验设备的产出效能得以最佳化。
PXI Switch Module的主动时序操控及触发功用，能大幅简化程序与外部配线，运用者能够更专心于数据剖析与体系整合。
图6
总结
智能型PXI Switch Module能够下降测验体系规划的杂乱度，增加量测效能，并充分利用本来的软硬件出资。关于主动操控体系运用，PXI Switch Module供给的多项安全性规划，能进步体系妥善率且更易于在线修理。
