如何正确地为测试系统选择开关？

编辑笔记：

为了对被测件上多个点进行测试，一般情况下测试系统总是会包括多样化的激励手段和测量工具。这就意味着测试系统中要用到开关子系统。如果你认为开关的选择是是件简单，并且能够快速决定的事情，那么这篇文章可能会改变你的想法。

Paul Lantz，自1972年开始从事测试测量工作，它是Signametrics公司的工程副总裁。加入这家公司之前，Lantz先生在Fluke公司工作过几年，在此期间他从事了多个工程职位，包括项目经理和首席工程师。除了拥有三个测试测量相关的专利外， 他还获得了Seattle大学的电气工程B.S.和纽约大学的M.S.E.E.。他还发表了很多技术文献。作者的E-mail地址：@signametrics.com">paul@signametrics.com。

Tee Sheffer是Signametrics公司的总裁兼创始人。他从华盛顿大学获得了电气工程的学士学位和硕士学位。从1977年到1990年创建Signametrics公司，Sheffer先生一直是Fluke公司很有资质的工程师和项目经理。他拥有10向测试测量领域的专利，并且发表了很多技术文献。作者的E-mail地址：@signametrics.com">tee@signametrics.com。

本文原文版权由尼克森出版集团旗下《EE》杂志保留，由EEFOCUS技术编辑王婷、张国强翻译整理，未经许可不得转载。

每种开关系统都会涉及到不同的情况的取舍。有时商业上的需求会不顾技术规范的限制，从而得到一些不很理想的结果。有时甚至会发生某些技术要求之间相互冲突的情况，因此，在实际应用中要非常注意处理这些技术规范之间的关系。

我们经常会责备一些创建系统失败的用户，主要是由于这些用户将一个7位半的数字万用表（DMM）和一个仅仅支持4位半精度的开关系统组合到一起使用。在很多这样的例子中，用户从来不将开关系统作为一项可能产生误差的原因考虑。在其他一些例子中，用户意识到了可能会出现的误差，但是他们并不能有效的约束或者控制这个误差。

一旦你意识到了需要根据电气需求选择合适的开关模块的时候，你就会发现一种型号不可能适合所有的应用。你需要在所要实现的需求的基础上设计合适的开关系统。这也意味着在系统中可能会用到不止一种类型的开关。

一个值得引以为戒的例子

当我们在和一家大型医疗设备公司合作的时候遭遇了一次惨痛的经历。这家公司与另外一家系统集成商签约，让对方为自己集成一个测试系统，以便对起搏器中使用的电缆的可靠性进行测试。这个测试系统的要求很简单：只需要测量当几个电线相互弯曲和扭曲的时候的电阻值。这个系统需要探测的电阻值的变化量是20mΩ。

系统集成商选择一块PXI的开关卡和一个6位半的PXI DMM，这样的选择更多的出于对商业关系的考虑，而不是对技术要求的考虑。从而导致的结果是系统测量显示的结果在200mΩ的范围内变化，因此这个系统是不能使用的。

集成商并没有解决这种问题的经验，并且供应商没有提供任何技术支持。由于终端用户采用的是一个无用且昂贵的系统，项目被延期交付，集成商也没有对产生问题的给出合理解释和解决方案，项目宣告失败。

最终，这个终端用户打到我们Signametrics公司的寻求技术支持。我们的解释就是问题的产生主要原因是在测试系统中选择了不合适的硬件模块所造成的。我们向他推荐了一个Signametrics公司的SMX4032仪器开关卡和一个SMX2064 7位半的DMM给这个客户，并且保证如果不能使用的话我们会全额退款。采用了我们建议的设备后，整个系统的运行情况很好，现在那位客户也很满意。

为什么会发生这种情况呢？当你认识到在这个情况下存在的许多不定因素的时候，你就会觉得这个问题很容易回答了。这个终端用户是机械工程师，他很信任集成商的判断。集成商在软件和系统整合方面也很熟悉，但是却没有测量相关的技术背景。最初的那位销售人员也没有足够的仪器技术知识，所以不能很好的理解客户提出的需求。而提供设备的供应商也没有对他的产品进行有效的技术支持。这一系列问题最终导致产生了前面的结果。

可疑的假设

当你选择开关系统的时候，很有可能产生一些对后续应用不利的假设条件。下面就是一些比较普遍的误区：

当要在不同测试设备中进行信号传送时，开关时一种理想、简便的仪器。其实并不是这样的。这种想法会导致令人困惑的结果。
矩阵开关可以允许将任何输入和任何输出进行连接。如果后续的需求需要改变的话，只需要进行简单的软件的改变就可以实现。这个也并不完全正确。如果这样做的话，你会为此付出沉重的代价。
如果你认为只要规定开关系统能够处理的最大电压和最大电流，就可以满足所有的低于最大电压和最大电流的输入需求的话，那么你错了。
如果需要测量很低的电压或电阻的话，只需要通用的开关或者矩阵开关就可以很好的实现。这种想法肯定也是不正确的。开关可以实现说明书上所提到的所有功能。如果说明书上没有标明的功能，比如温度偏置电压，在这种情况下你也不知道得到的结果是什么。
如果需要进行精密电阻测量的话，一个四线的线路可以通过开关通道消除所有的误差。这种想法也是不正确的。这种做法可以减小一些误差，但不是全部的。