一、開關時間

什么是開關時間

開關時間(Switch Time)或切換時間指的是開關從“導通”狀態(tài)轉變?yōu)椤敖刂埂睜顟B(tài)或者從“截止”狀態(tài)轉變?yōu)椤皩ā睜顟B(tài)所需要的時間。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的功率達到滿幅度值的90%的時間。

開關時間測試

實驗室驗證分析

針對于實驗室的測試，根據(jù)通常會考慮使用高帶寬高速示波器來進行測試。測試方法是在兩個通道同時獲取DUT控制信號和射頻信號，并測量DUT控制信號的跳變沿和射頻信號到達相應功率值時刻的時間差。

驗證測試中示波器帶寬對于開關時間測試的影響

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

對于射頻開關的實驗室開關時間驗證測試，需要進行DUT控制信號與射頻開關輸出信號達到對應功率值時刻的時間差，因此對于兩者而言，上升時間測量是其中的關鍵。

500MHz范圍測量高斯模型的階躍響應的曲線

上圖顯示了一個500MHz范圍測量高斯模型的階躍響應。當階躍相應的高頻率是4倍于儀器帶寬時（紅色曲線），我們看到的基本上僅是示波器的階躍響應而不是輸入信號的階躍響應。因此在進行上升時間測量中有相當大的誤差(416%)。被測信號與示波器(黃色曲線)具有相同帶寬時，仍然會導致嚴重的誤差（40%）。我們可以看到，在被測信號頻率是示波器帶寬的1/3(綠色曲線)時，上升時間測試結果將相對準確（僅4.4%）。所以一個很好的經(jīng)驗方法是選擇一個至少是高頻率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，滿足不同應用下的測試任務。配合功能強大的交互式面板，實現(xiàn)實驗室驗證性測試進行界面友好的調試，并同時搭配多種語言支持的API，如LabVIEW，C，Python等，實現(xiàn)快速實驗室的自動化測試開發(fā)。

利用PXI高精度同步機制實現(xiàn)高速量產(chǎn)測試

在實驗室驗證測試中使用高帶寬示波器可進行快速的波形查看及上升時間計算，但是這個方法在量產(chǎn)測試中即使能夠滿足測試需求，但是面對量產(chǎn)中成本和測試時間上的要求，價格不菲的高帶寬的示波器在系統(tǒng)成本上是一個巨大的開銷；同時DUT的射頻輸出在系統(tǒng)連接線設計上，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)的復雜度。因此，在量產(chǎn)測試中，我們會考慮其他設計方法。

進行開關時間量產(chǎn)測試時，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矢量信號收發(fā)儀進行系統(tǒng)設計。PXIe-6570包含具有觸發(fā)和Pattern排序的深度板載內存。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總線的測試平臺設計了高精度、低延時的定是同步機制，這樣的指標對于兩個模塊之間同步觸發(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機箱提供了定時和同步解決方案。   新的PXI Express對PXI平臺進行了改革，在保留向后兼容的同時，針對測量I/O設備，提供了比PXI-1更強大的同步功能。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。

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

基于PXI的定時同步機制