设计自动化测试系统电压开关中的常见挑战

高阻抗电压开关

高阻抗电压开关需要用在监测电化学电池、测量半导体电阻率之类的应用中。开关和测量具有高内部阻抗的电压源会遇到诸如偏移电流、杂散漏流和静电干扰之类的误差。采用并联电容技术可以延长稳定时间。

当选择开关高阻抗电压的开关卡时，要确保该卡具有较低的偏移电流。流过高阻抗器件的任何偏移电流都会在器件上产生不需要的电压，加入电压测量中。

高阻抗电路对静电干扰十分敏感，因此DUT和连接线都应该很好地屏蔽以防止噪声感应。

测试仪器、开关卡、线缆和夹具中的漏电流都会因为降低测量电压而带来误差。因此要选择具有较高隔离电阻的开关卡，尽量在所有可能的地方使用保护电路，尽可能选择具有最高绝缘电阻的绝缘体。

响应时间是开关高阻抗电压信号时比较关注的另外一个关键因素。开关和相关线缆中的并联电阻会引起额外的响应时间。在某些情况下，采用激励保护电路可以大大消除并联电容，使得线缆的屏蔽层与其中心导线（或者高阻抗引线）保持几乎相同的电位。图4a给出了一种通过开关连接静电伏特计的高阻抗电压情形。注意其对阶跃函数的缓慢相应。要保护这个信号，可以在静电计的保护输出端与卡的屏蔽端之间设置一个连接，如图4b所示。某些静电计，例如吉时利的6517B，可以通过开启内部保护连接功能从内部实现这一连接。开启这一保护功能有效减少了线缆和开关电容，从而改善了静电计的响应时间。



图4a.高阻抗电压源到静电计的开关



图4b.采用激励保护电路抵消并联电容

如果保护电压超过30VDC，那么必须采用基于三轴连接的卡以确保安全性。适用于高阻抗电压开关的卡包括吉时利面向7000系列开关主机的7158型卡（如图5所示）和面向6517B静电计的6522型卡（如图6所示）。



图5.吉时利7001型开关主机



图6.用于吉时利6517B型静电计/高电阻计的开关卡