电压开关测试挑战与解决方案：电压控制、多通道管理与误差补偿

在设计自动化的测试系统开关时，需要面对诸多挑战，尤其是在处理电压信号的切换。首先，选择最合适的开关卡和技术至关重要，这取决于电压幅值和阻抗特性。对于中等大小的电压应用（1V至200V），常见的任务是控制一个伏特计或电压源与多台被测设备（如电池、电化学电池、电路元件和热电偶）的连接。例如，图1展示了如何安全地将伏特计切换到多个串联的电源，如30V电压源，为了防止短路，需确保逐个关闭通道并配备适当的熔丝保护。 在连接单个电压源到多个负载的情况下，如图2所示，电流通过公共阻抗（如测试引线和线路电阻）分配，可能导致各负载电压不均匀。随着更多负载接入，总电流增加，公共阻抗上的电压降也随之上升。因此，设计者需要考虑如何通过控制开关电阻来补偿这种电压降，特别是在低电阻负载下，开关的电压降问题更为显著。 在处理极低电压信号（毫伏级或更低）时，必须特别注意防止电压误差，这可能源于开关卡内部或连线中的热电偏移电压。热电偏移电压是由不同金属接触点间的温度差异产生的，例如镍铁簧继电器与铜导体之间的电压。这个电压偏移会影响信号的精确性，如同一个额外的噪声源。为了减小影响，测试系统的低电压卡应具备低接触电位，也就是热电偏移电压小的特性，这对于确保信号的准确性和测试结果的可靠性至关重要。 设计自动化的测试系统开关需要综合考虑电压幅值、阻抗匹配、电源和负载的连接方式、以及在极端条件下如何减小误差，这些都是设计师在面临电压开关挑战时必须重视和解决的关键问题。