Artículo sobre la selección de los relés para equipos de prueba y medida escrito por Shlomo Avital, Technical Specialist Relays de AVNET Abacus.
Uno de los grandes retos al desarrollar un equipo de prueba y medida es garantizar que la señal medida es la misma que la señal que se desea medir. Parece obvio, pero hay múltiples factores en el camino desde el punto de prueba al punto de medición que pueden distorsionar la señal, incluyendo las conexiones físicas inconsistentes al cable de señal; las capacidades, resistencias e inductancias introducidas en el camino de señal; las vulneraciones de la interferencia electromagnética (EMI) radiada y conducida; e incluso las estrategias de señal-conmutación en el medidor.
Los fabricantes de equipos conocen estos desafíos y tienen que hacer un gran esfuerzo para combatirlos a través de la selección adecuada de los componentes, el diseño de circuito, la distribución de PCB y las estrategias de apantallado. Uno de esos grandes retos es cambiar las señales bajo pruebas de una manera que no se distorsionen antes de ser medidas.
Los relés electromagnéticos se suelen usar a menudo, pero poseen algunos inconvenientes como una velocidad de conmutación limitada, unos contactos deteriorados que modifican las características eléctricas con el paso del tiempo y una posible generación de EMI durante la conmutación. Estos relés pueden ser relativamente grandes en comparación con otras alternativas de semiconductor, por el tamaño de la bobina y los ensamblajes de contacto. Además, pueden demandar mucha energía como consecuencia de la necesidad de impulsar la bobina.
Estas desventajas se intensifican en el diseño de equipos de prueba automatizados para la industria de los semiconductores, donde las señales son pequeñas y el mercado se ve afectado por la presión de los vendedores por añadir canales de medida para mantener el ritmo de los diseños de circuitos integrados (CI) cada vez más complejos. Las restricciones físicas al dirigir cientos de señales lejos de un encapsulado de CI o bare die de alta densidad también demandan una solución de conmutación compacta.
Posibilidades para mejorar la situación
Una alternativa a los relés electromagnéticos consiste en el uso de un circuito de conmutación en el que la luz ofrece un aislamiento galvánico entre las entradas y las salidas. Panasonic produce una gama de relés PhotoMOS que trabaja de esta forma.
El lado interno de estos dispositivos cuenta con un LED que emite luz si el flujo de corriente lo atraviesa. Entonces, esta luz brilla a través de una resina clara en una matriz de fotoceldas. Los fotones se convierten en pares de hueco de electrón en el material de la fotocelda, lo que provoca una caída de tensión en la matriz de celdas. Dicha caída de tensión se puede utilizar para indicar a la circuitería del controlador que el estado de la salida debe cambiar, de encendido a apagado o viceversa.
Las ventajas del enfoque de PhotoMOS son muchas. El aislamiento galvánico posibilitado por el acople óptico de entrada a salida ayuda a suprimir el ruido eléctrico que podría distorsionar la señal bajo test. Las salidas de relé se forman con dos MOSFET de lógica acoplada a la fuente, que disponen de una característica de transferencia altamente lineal para mantener la integridad de la señal bajo pruebas.
Las otras características del MOSFET que resultan beneficiosas para los fabricantes de equipos de test abarcan bajas resistencias (on-resistances) y capacidades de salida. Unas resistencias altas pueden afectar a la precisión en la medición de la señal y disipar grandes cantidades de energía al cambiar grandes corrientes. Las elevadas capacidades de salida pueden limitar la velocidad de conmutación del relé y su capacidad de aislar señales de prueba de alta frecuencia.
