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干簧继电器已从其音频根源发展到处理 GHz 信号;MEMS 技术可能会将它们推到一边。本节探讨干簧继电器及其在 ATE 应用中的应用。

替代方案：簧片继电器

在努力开发更好的中心局交换矩阵和交叉杆的同时，久负盛名的贝尔电话实验室的科学家和工程师在 1930 年代致力于全新的 EMR 设计。他们的目标是制造一种小巧、轻便且寿命极长的继电器，用于交换电话电路，他们做到了：干簧继电器（有时称为干簧开关）。也许在某种程度上是由于其概念的概念简单性（如果不是实际的制造工作），1941 年的专利短得惊人，只有一页三张基本图纸和一页多一点的文字。

基本的簧片继电器设计是设计优雅的典范。触点位于密封玻璃管中，该玻璃管可以具有真空或惰性气体，如图 1 所示。

图 1.干簧继电器（左）的简单概念从其基本结构（右）中可见一斑。（图片：电子笔记（左）、维基百科（右））

激活磁场通过外部电磁铁甚至永磁体施加（因此，簧片继电器通常用于检测门/窗关闭）。由于触点位于密封管中，因此它们不会受到空气中污垢/灰尘堆积或污染的影响，否则可能会随着时间的推移降低接触电阻或导致闪络和火花。

干簧继电器非常适合处理直流和音频信号。根据设计细节，它们还可以支持高压开关以及具有低热电动势实现的敏感信号（热电动势是极低电平信号路径中测量误差的来源），并很快被用于仪器仪表和自动测试设备 （ATE）。

图 2.Pickering Electronics 系列 113RF SIL/SIP 3-GHz 干簧继电器从基本的“1 Form A”配置开始，但也提供其他版本。（图片来源：Pickering Electronics)

但为什么要停在较低的频率上呢？通过适当的设计和制造，它们的频率范围已扩展到射频开关所需的千兆赫兹范围。Pickering Electronics 的 113RF SIL/SIP 系列干簧继电器就是一个很好的例子，这是一款微型同轴干簧继电器，适用于高达 3 GHz 的高频射频系统，如图 2 所示。基本的“1 Form A”（SPST） 5V 版本的线圈电阻为 500 Ω，可由 TTL 兼容或等效输出驱动。

每个继电器长仅 12.5 mm、宽 3.7 mm、高 6.6 mm，在 0.15 × 0.5 英寸间距上具有高堆积密度堆叠。它们具有两毫米的间距，使其能够以 ATE 系统典型的非常高的密度堆叠，如图 3 所示。

图 3.干簧继电器通常密集地封装在ATE系统接口板上，因此小尺寸和占地面积，但不影响电气规格，是重要的设计因素。（图片来源：Pickering Electronics)

这些干簧继电器适用于高达 10 W 和 0.5 A 的开关。A 型配置（SPST 常开）还提供 3 V 或 5 V 线圈，线圈电阻分别为 100 和 300 欧姆。该公司认为，这些小型屏蔽干簧继电器比传统机电继电器更快、更小，插入损耗更低，比 SSR 更好的直流能力，并且比微机电系统 （MEMS） 继电器具有更好的热开关性能（稍后会详细介绍）。

在低电平下，113RF 系列干簧继电器的典型预期寿命超过 2.5 亿次作。这些继电器采用最高质量的仪器级干簧开关，带有溅射钌触点（回想一下高中化学：这是符号 Ru 和原子序数 44，一种属于元素周期表铂族的稀有过渡金属），非常适合自动测试设备。谈论产生影响的微小细节：这种类型的钌镀层可确保稳定的接触电阻和更长的使用寿命，而更简单的电镀铑镀层会导致更高、更不稳定的接触电阻。

由于这些是同轴、RF 优化继电器，因此供应商提供了标准 RF 参数的图表，例如插入损耗、VSWR 和隔离度，扩展到图 4 所示的多 GHz 范围。

图 4.根据其 3 GHz 额定值，这些继电器在关键射频参数中的性能也在数据手册中进行了说明。（图片来源：Pickering Electronics)

当多个继电器在系统电路板上间隔很远时，其激活线圈的外部磁场通常不会引起问题。然而，当继电器堆叠并封装到高密度时（在 ATE 板等应用中很常见），一个线圈的磁场可能会干扰甚至使相邻继电器的激活磁场脱敏。因此，所有 113RF 系列干簧继电器均具有内部 mu-metal 磁屏，可实现继电器的高密度堆叠，而不会出现相邻设备相互干扰的风险，从而导致作不一致或错误。

九页的数据表提供了所有版本的 113RF 系列继电器的详细信息。其他附属品包括一个信息表，将 Pickering 设计的属性与他们所说的“典型”干簧继电器进行比较;尽管它无疑有些偏见，但它仍然提供了一些真正的见解。如果您对簧片继电器不那么熟悉，他们有一个三分钟的教程视频 点击此处， 一个关于他们的干簧继电器如何构造的三分钟视频 点击此处， 以及一个关于这个新系列的短视频 点击此处.

最后一节介绍基于MEMS的继电器及其在ATE应用中的功能。

关键词： 干簧继电器 声带呼叫 GHz ATE MEMS中断