一、開關(guān)時(shí)間

什么是開關(guān)時(shí)間

開關(guān)時(shí)間(Switch Time)或切換時(shí)間指的是開關(guān)從“導(dǎo)通”狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖刂埂睜顟B(tài)或者從“截止”狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?dǎo)通”狀態(tài)所需要的時(shí)間。具體來講是指從DUT接收到通道切換命令，到在被切換到的通道上信號(hào)的功率達(dá)到滿幅度值的90%的時(shí)間。

開關(guān)時(shí)間測試

實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證分析

針對于實(shí)驗(yàn)室的測試，根據(jù)通常會(huì)考慮使用高帶寬高速示波器來進(jìn)行測試。測試方法是在兩個(gè)通道同時(shí)獲取DUT控制信號(hào)和射頻信號(hào)，并測量DUT控制信號(hào)的跳變沿和射頻信號(hào)到達(dá)相應(yīng)功率值時(shí)刻的時(shí)間差。

驗(yàn)證測試中示波器帶寬對于開關(guān)時(shí)間測試的影響

對于示波器而言，  關(guān)心的一個(gè)指標(biāo)就是帶寬。帶寬描述了從探針或測試夾具前端到ADC，輸入信號(hào)幅值損失小時(shí)，可以通過模擬前端的頻率范圍。帶寬被定義為一個(gè)正弦波輸入，通過示波器后測得其原始幅值70.7%的頻率，也稱為-3dB點(diǎn)。在大多數(shù)情況下，我們建議示波器的帶寬是被測信號(hào)中  高頻率分量的2到5倍，將捕獲的信號(hào)幅度誤差影響降低到小 (帶寬要求=(2~5)*頻率)。

對于射頻開關(guān)的實(shí)驗(yàn)室開關(guān)時(shí)間驗(yàn)證測試，需要進(jìn)行DUT控制信號(hào)與射頻開關(guān)輸出信號(hào)達(dá)到對應(yīng)功率值時(shí)刻的時(shí)間差，因此對于兩者而言，上升時(shí)間測量是其中的關(guān)鍵。

500MHz范圍測量高斯模型的階躍響應(yīng)的曲線

上圖顯示了一個(gè)500MHz范圍測量高斯模型的階躍響應(yīng)。當(dāng)階躍相應(yīng)的高頻率是4倍于儀器帶寬時(shí)（紅色曲線），我們看到的基本上僅是示波器的階躍響應(yīng)而不是輸入信號(hào)的階躍響應(yīng)。因此在進(jìn)行上升時(shí)間測量中有相當(dāng)大的誤差(416%)。被測信號(hào)與示波器(黃色曲線)具有相同帶寬時(shí)，仍然會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的誤差（40%）。我們可以看到，在被測信號(hào)頻率是示波器帶寬的1/3(綠色曲線)時(shí)，上升時(shí)間測試結(jié)果將相對準(zhǔn)確（僅4.4%）。所以一個(gè)很好的經(jīng)驗(yàn)方法是選擇一個(gè)至少是高頻率3倍的模擬帶寬的示波器。

NI提供從400MHz到高達(dá)5GHz帶寬、分辨率從8位到14位的多種示波器選擇，滿足不同應(yīng)用下的測試任務(wù)。配合功能強(qiáng)大的交互式面板，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證性測試進(jìn)行界面友好的調(diào)試，并同時(shí)搭配多種語言支持的API，如LabVIEW，C，Python等，實(shí)現(xiàn)快速實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化測試開發(fā)。

利用PXI高精度同步機(jī)制實(shí)現(xiàn)高速量產(chǎn)測試

在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證測試中使用高帶寬示波器可進(jìn)行快速的波形查看及上升時(shí)間計(jì)算，但是這個(gè)方法在量產(chǎn)測試中即使能夠滿足測試需求，但是面對量產(chǎn)中成本和測試時(shí)間上的要求，價(jià)格不菲的高帶寬的示波器在系統(tǒng)成本上是一個(gè)巨大的開銷；同時(shí)DUT的射頻輸出在系統(tǒng)連接線設(shè)計(jì)上，除了要接入射頻儀器外，還需要額外將輸出接入到示波器上，這樣將增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。因此，在量產(chǎn)測試中，我們會(huì)考慮其他設(shè)計(jì)方法。

進(jìn)行開關(guān)時(shí)間量產(chǎn)測試時(shí)，我們使用帶PPMU功能的NI Digital Pattern基于向量的數(shù)字儀器PXIe-6570，并配合NI VST矢量信號(hào)收發(fā)儀進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。PXIe-6570包含具有觸發(fā)和Pattern排序的深度板載內(nèi)存。通過基于向量的Pattern，它可將芯片編程到已知狀態(tài)。而重要的是，基于PXIe總線的測試平臺(tái)設(shè)計(jì)了高精度、低延時(shí)的定是同步機(jī)制，這樣的指標(biāo)對于兩個(gè)模塊之間同步觸發(fā)的問題得到了很好的解決。

 基于PXI的高同步觸發(fā)

NI為PXI和PXI Express機(jī)箱提供了定時(shí)和同步解決方案。   新的PXI Express對PXI平臺(tái)進(jìn)行了改革，在保留向后兼容的同時(shí)，針對測量I/O設(shè)備，提供了比PXI-1更強(qiáng)大的同步功能。具體體現(xiàn)在：

● PXI Express保留了原始的PXI規(guī)范中的10 MHz背板時(shí)鐘，以及單端PXI觸發(fā)總線和長度匹配的PXI星形觸發(fā)信號(hào)。

● PXI Express還在背板上增加了100 MHz差分時(shí)鐘和差分星形觸發(fā)，提供增強(qiáng)的抗噪音能力和業(yè)界的同步（分別為250 ps和500 ps的模塊間延遲差）。NI定時(shí)和同步模塊充分利用PXI和PXI Express機(jī)箱中的  定時(shí)和觸發(fā)技術(shù)優(yōu)勢。

基于PXI的定時(shí)同步機(jī)制