【开关】刀开关矩阵(Pole Switched Matrix)的结构讨论

矩阵主要有交叉点矩阵和树形矩阵两种矩阵结构。

交叉点矩阵是由SPST继电器排列成简单的网格形式的阵列组成;树形矩阵是由树形的多路复用模块组成,为需要高频RF带宽的应用提供解决方案。在搭建这些矩阵的同时,也限制了可提供的连接性。这也是为什么有的矩阵是简单的交叉点矩阵,而有的矩阵的交叉点中嵌入隔离继电器用来提供中间带宽的矩阵。

但是,Pickering Interfaces提供的另外一种矩阵类型其目的不是为了增加带宽,而是为了提高密度,降低继电器的数量。这种方法最适合用于使用EMR继电器的矩阵开关中。它们被称作是Pole Switched Matrices,也叫做Efficient Matrices。

Pole Switched Matrices

许多商用的EMR继电器都提供了DPDT(Double Pole Double Throw双刀双掷)的继电器,每个封装形式都有两个机械式的连接(虚线部分)切换继电器。

                                                           

要实现一个交叉点的开关只需要一个单独的SPST开关,如果继续加上第二个DPDT的继电器,就意味着一个继电器包就可以实现两个交叉点的连接。为了实现这一点,每个X轴的连接处都插入了一个的changeover继电器(SPDT),该继电器上有两个连接线,其中一条连接到偶数的Y轴连接线上(Y2,Y4...),另一条连接到奇数的Y轴连接线上(Y1,Y3...),示意图如下:

                              

Y1和Y2 的交叉点开关是包含在相同的包(一个EMR,一个DPDT继电器)中的双刀继电器,在整个设计中重复这种模式。连接方式是通过X轴的的SPDT继电器,然后关闭交叉点的继电器。SPDT根据其所在的位置阻止了奇数或偶数的Y轴与X轴连接。

这种连接对矩阵的使用增加了一些限制。X轴的连接只能连接到偶数的Y轴或者奇数的Y轴而不会产生路由管理的问题。举个例子,如果X2连接到Y1,changeover开关将会阻止它同时连接到Y2 -- 当时用SPST继电器时这种限制就不存在了。

然而,当Y6矩阵上的交叉点开关使用6个off继电器,来实现与X轴的连接时, Pole Switched 只需要安排使用4个relay(一个changeover和三个交叉点继电器),这就是一个明显的节省。在一个开关系统中,这意味着可以使用相同的PCB路径实现更多的X轴的连接。

举个例子:对于一个Y=6的矩阵和一个可以容纳256个继电器的矩阵模块来说,一般是可以到42*6的矩阵规模,但是使用Pole Switched结构的矩阵可以达到64*6的矩阵规模。这就实现了在一个单槽的PXI模块中实现这个矩阵,而不是占用两个槽位。

Connection Limitations 连接上的限制

为了简化Pole Switched矩阵的应用,pickering Interfaces的接口驱动程序禁止在同一个X轴连接上连接两个Y轴。尽管这个限制本来可以更加灵活(比如在上面的图中X1可以同时连接到Y1和Y3),但是限制功能会更加简单。

在大多数情况下,用户不会直接连接到大型矩阵的Y轴上,而是将X轴同时用于系统一起和被测单元的连接上,从而使矩阵的大小仅由每个测试中并发路径的数量来定义。

                  

对于这些用户来说,Pole Switched矩阵不会限制连接,因为可以在仪器之间的连接设置为短路(当仪器都在Y轴上时,等效于Y和Y相连)。

然而,有一些用户会想要访问Y轴的连接。使用256个继电器,Y=6做个例子,推荐的方案是使用X1到X6来提供Y轴的访问,使用X轴上64个连接点的其中58个连接点作为X轴。使用这种方法不会对可实现的连接方式产生任何的限制,矩阵的规模依然比使用单一交叉点的矩阵规模(42*6)大。PCB的路径往往会变得复杂,这可能会迫使在某些情况下,增加PCB的层数。

Data Sheet Depiction

Pole Switched Matrices的datasheet中包含如下所示(适用于矩阵)的一个示意图来显示可连接的路径。

                   

用红色表示出来的两个Y连接点和同一个X相连是唯一不允许的连接方式,这是没有公共应用的一种用例。如果用户采用使用X轴的连接来实现对Y轴的访问,这个是没有限制的。就好像X1到X6通过关闭X1Y1、X2Y2、X3Y3、X4Y4、X5Y5、X6Y6来变成Y1到Y6,这样的话就允许在Y轴节点之间实现任意连接。

 

 

本文参考英国pickering品牌官网知识库文章,翻译整理。

广州虹科电子科技有限公司作为pickering品牌在国内的授权代理商,致力于PXI、PCI、LXI开关模块在中国市场上的应用研究、方案搭建等技术服务。

如有对开关方面感兴趣的小伙伴,欢迎随时沟通交流。

联系电话:18710149603;邮箱:[email protected]

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章