Entendiendo las Topologías de los Conmutadores

Visión General

La topología de un conmutador es una representación organizacional de los canales y relés en un módulo de conmutación. La topología establece los estados predeterminados de todos los relés en un módulo y define los nombres de los canales. Algunos conmutadores pueden utilizar múltiples topologías o variaciones de cada tipo de topología. Algunos bloques terminales o accesorios pueden forzar al conmutador para que utilice una cierta topología o conjunto de topologías. Para consultar una lista actualizada de todas las topologías de conmutación de National Instruments, visite la Guía para Seleccionar Productos de Conmutación.

Contenido

Topología de Uso General

Una tarjeta de conmutación de uso general consiste en un grupo de relés independientes. Estos relés generalmente son capaces de conmutar altas cargas de corriente (en relación a un multiplexor o una matriz). Algunos ejemplos de uso incluyen conmutación de potencia (conectar potencia a una unidad bajo prueba) y conmutación de carga.


Los conmutadores de Forma A y Forma B son del tipo de un solo polo y un solo tiro (SPST). La diferencia se encuentra en el estado de descanso. En el estado de descanso los conmutadores de Forma A están abiertos, los de Forma B están cerrados.



La operación de los conmutadores de Forma C y Forma D está basada en un conmutador de un solo polo y doble tiro (SPDT). La diferencia operacional es que el conmutador de Forma C abre la conexión antes de cerrar la otra conexión (a esto también se le conoce como BBM por sus siglas en inglés, o apertura antes de cierre). El conmutador de Forma D cierra ambas conexiones antes de abrir la conexión original (a esto también se le conoce como MBB por sus siglas en inglés, o cierre antes de apertura).



Una tarjeta de uso general de National Instruments por lo general está compuesta por una serie de conmutadores de Forma A o Forma C. El usuario decide cuáles circuitos cerrar y cuál entrada conectar en cierto momento con la salida correspondiente. Esta arquitectura se puede utilizar para permitir a una corriente fluir a través de un circuito o para transferir un voltaje de la entrada a la salida.

Topología de Uso General
Máx. Voltaje
Máx. Corriente
(Conmutación/Acarreo)
Módulo
100 Canales SPST
100 V CAT I
1 A / 1 A
NI PXI-2569
100 Canales SPST
100 V CAT I
1 A / 1 A
NI SCXI-1169
32 Canales SPDT
150 VDC,125 VAC CAT I
2A / 5A
NI SCXI-1166
16 Canales SPDT
250 V CAT II
2A / 5A
NI SCXI 1160
16 Canales SPDT
150 VDC, 125 VAC CAT I
2A / 5A
NI PXI-2566
16 Canales SPST
125 VDC, 250 VAC CAT II
7A / 7A
NI PXI-2565
8 Canales SPDT
250 V CAT II
8A / 8A
NI SCXI-1161

Topología de Multiplexión





Un multiplexor, o mux es una topología en la cual se puede conectar una entrada a múltiples salidas o una salida a múltiples entradas. Esta topología a menudo se utiliza para escaneo cuando se necesita conectar automáticamente una secuencia de canales a una línea común. Esta topología también se puede utilizar para sincronizar conexiones de fuente y medida al utilizar un par de multiplexores. Un multiplexor podría configurarse como 1:N, el otro como N:1. Un ejemplo de esto sería un osciloscopio que mide cuatro diferentes señales a la vez y un generador de funciones que alimenta una señal a diferentes puntos del dispositivo bajo prueba.

Topología de Multiplexión
Máx. Voltaje
Máx. Corriente
(Conmutación/Acarreo)
Módulo
256x1 de 1 cable,
128x1 de 2 cables
60 VDC, 30 VAC
400 mA / 400 mA
NI SCXI-1130
128x1 de 1 cable
60 VDC, 30 VAC
400 mA / 400 mA
NI PXI-2530
64 x1 de 4 cables
60 VDC, 30 VAC
400 mA / 400 mA
NI SCXI-1130
64x1 de 2 cables
60 VDC, 30 VAC
400 mA / 400 mA
NI PXI-2530
64x1 de 1 cable
250 V CAT II
30 mA / 30 mA
NI SCXI-1128
64x1 de 1 cable
250 V CAT II
1 A / 2 A
NI SCXI-1127
48x1 de 1 cable
10 VDC, 7 VAC
3 mA / 3 mA
NI PXI-2501
48x1 de 1 cable
60 VDC, 30 VAC
1 A / 1 A
NI PXI 2503
32x1 de 4 cables
60 VDC, 30 VAC
400 mA / 400 mA
NI PXI-2530
32x1 de 2 cables
250 V CAT II
30 mA / 30 mA
NI SCXI-1128
32x1 de 2 cables
250 V CAT II
1 A / 2 A
NI SCXI-1127
24x1 de 2 cables
10 VDC, 7 VAC
3mA / 3mA
NI PXI-2501
24x1 de 2 cables
60 VDC, 30 VAC
1 A / 1 A
NI PXI-2503
Dieciséis 16x1
de 1 cable
60 VDC, 30 VAC
400 mA / 400 mA
NI SCXI-1130
Ocho 16x1 de 1 cable
60 VDC, 30 VAC
400 mA / 400 mA
NI PXI-2530
16x1 de 4 cables
250 V CAT II
30 mA / 30 mA
NI SCXI-1128
16x1 de 4 cables
250 V CAT II
1 A / 2 A
NI SCXI-1127
12x1 de 4 cables
10 VDC, 7 VAC
3 mA / 3 mA
NI PXI-2501
12x1 de 4 cables
60 VDC, 30 VAC
1 A / 1 A
NI PXI-2503
Ocho 4x1 de 1 cable
240 V CAT II
200 mA / 200 mA
NI SCXI-1163R

Topología de Matriz


Una matriz es una de las configuraciones de conmutación más flexibles. A diferencia de un multiplexor, una matriz puede conectar múltiples entradas a múltiples salidas organizadas en columnas o filas. Usted puede conectar cualquier columna a cualquier número de filas y cualquier fila a cualquier número de columnas. En cada intersección de una fila y columna hay un conmutador. Cuando el conmutador está cerrado, la fila es conectada a la columna.

El tamaño de la matriz generalmente se describe como M filas por N columnas (M x N). La figura a continuación describe una matriz 2 x 4 de 1 cable.



Dos configuraciones comunes de matriz se muestran en las dos figuras a continuación:



Poner instrumentos en las filas y las unidades bajo prueba en las columnas permite una fácil expansión de la unidad bajo prueba. En este ejemplo, por ejemplo, se podrían añadir más unidades a prueba con otro módulo y sólo se tendrían que conectar las cuatro filas. Si se necesitara agregar más filas para los instrumentos, entonces se necesitarían conectar todas las columnas.


Poner los instrumentos y las unidades bajo prueba en las columnas de la matriz permite expansión a futuro de ambos tan sólo añadiendo un módulo más y conectando las filas. La limitante está en que la expansión sólo puede ocurrir agregando columnas.

Topología de Matriz
Máx. Voltaje
Máx. Corriente
(Conmutación/Acarreo)
Módulo
16x16 de dos cables,
Dos 8x16 de dos cables,
8x32 de 2 cables
150 V CAT I
1 A / 2 A
NI SCXI-1129
8x32 de 1 cable
60 VDC, 30 VAC
400 mA / 400 mA
NI SCXI-1130
8x16 de 2 cables
150 V CAT I
1 A / 2 A
NI PXI-2529
8x16 de 1 cable
60 VDC, 30 VAC
400 mA / 400 mA
NI PXI-2530
Cuatro 4x15 de dos cables,
Dos 8x16 de dos cables,
8x64 de 2 cables
150 V CAT I
1 A / 2 A
NI SCXI-1129
4x64 de 1 cable,
4x32 de 2 cables
60 VDC, 30 VAC
400 mA / 400 mA
NI SCXI-1130
4x32 de 2 cables
150 V CAT I
1 A / 2 A
NI PXI-2529
4x64 de 1 cable,
4x16 de 2 cables
60 VDC, 30 VAC
400 mA / 400 mA
NI PXI-2530
4x8 de 2 cables
250 V CAT II
1 A / 2 A
NI SCXI-1127
4x8 de 2 cables
250 V CAT II
30 mA / 30 mA
NI SCXI-1128
4x6 de 2 cables
10 VDC, 7 VAC
3mA / 3 mA
NI PXI-2501
4x6 de 2 cables
60 VDC, 30 VAC
1 A / 1 A
NI PXI-2503

Otras Consideraciones sobre Conmutadores


Conmutación de x Cables

Los módulos de conmutación de NI tienen la habilidad de conmutar 1, 2 y/ó 4 cables. En el modo de 1 cable, se pueden conectar las terminales positivas a los relés y las terminales negativas a una conexión común. Todas las señales están referenciadas a esta conexión común. Todos los multiplexores de NI, aparte del NI SCXI-1163R, pueden operar en modo de 1 cable.

 


A veces se necesita conmutar más de una señal al mismo tiempo. En esta situación se puede emplear un conmutador que utiliza modos de 2 cables o 4 cables. En el modo de 2 cables, se pueden conectar ambas terminales positivas y negativas a las terminales de un canal. Una ventaja de la conmutación de 2 cables es el gran rechazo de ruido de modo común. Algunas aplicaciones en las cuales se utiliza comúnmente modo de 2 cables son en medidas diferenciales y medidas de bajo voltaje, alta corriente y resistencia en el rango de 100 - 10 M Ohms. El modo de 4 cables generalmente se utiliza en medidas de resistencia de 4 cables. Dos terminales se utilizan para la corriente de excitación y otras dos terminales se utilizan para medir la caída de voltaje a través del resistor.




Controladores de Relé

Los controladores de relé de National Instruments son la opción ideal cuando los requerimientos de corriente y voltaje exceden aquellos de los módulos de relé existentes (o para relés embebidos en un sistema de pruebas). Igual que los conmutadores de NI, los módulos controladores de relé están controlados con software NI-SWITCH, así los ingenieros pueden programar relés externos conectados al controlador de relés y los módulos de conmutación PXI y SCXI estándares de igual manera. Para seguridad adicional contra voltajes de retorno, se ha agregado un diodo de retorno en el relé. El SCXI-1167 tiene una alimentación de 4 V y el PXI-2567 tiene una alimentación de 5 V y 12 V disponible para relés controladores. La alimentación de 5 V en el SCXI-1167 puede proporcionar hasta 0.75 A de corriente. La alimentación de 5 V en el PXI-2567 puede proporcionar hasta 1.25 A de corriente, y la fuente de 12 V puede proporcionar hasta 0.50 A de corriente.


Módulo
Máx. Voltaje
Máx. Corriente
Canales
PXI-2567 50 VDC 600 mA 64 Sin enganche
SCXI-1167 50 VDC 600 mA 64 Sin enganche


Módulos RF

Los módulos de conmutación de RF (radiofrecuencia) de National Instruments son ideales para ampliar el número de canales o aumentar la flexibilidad de los sistemas con anchos de banda de señal mayores a 10 MHz. RF no es una topología pero los conmutadores de RF pueden utilizar cualquier topología. Los multiplexores de alta densidad, las matrices escasas de dimensiones flexibles y los relés de uso general están entre las configuraciones disponibles en los módulos de conmutación PXI y SCXI. Cada uno de estos módulos se ha optimizado para minimizar las pérdidas por inserción, reflexión e interferencia entre canales (crosstalk) y maximizar el aislamiento entre canales. Para obtener más información sobre estos parámetros consulte los enlaces a continuación sobre Arquitecturas Complejas de Conmutación RF - Parte I y Parte II.

Topología
Máx. Voltaje
Máx. Corriente
(Conmutación/Acarreo)
Ancho de Banda
Módulo
Matriz Escasa de 36 Terminales de 50/75 Ω Coaxial
150 V CAT I
500 mA / 1A
500 MHz
NI SCXI-1193
32x1 de 50/75 Ω Coaxial
150 V CAT I
500 mA / 1 A
500 MHz
NI SCXI-1193
Matriz Escasa de 18 Terminales de 50/75 Ω Coaxial
150 V CAT I
500 mA / 1A
500 MHz
NI PXI-2593
Dos 16x1 de 50/75 Ω Coaxial
150 V CAT I
500 mA / 1 A
500 MHz
NI SCXI-1193
16x1 Terminal de 50/75 Ω Coaxial
150 V CAT I
500 mA / 1 A
500 MHz
NI SCXI-1193
16x1 de 50/75 Ω Coaxial
150 V CAT I
500 mA / 1A
500 MHz
NI PXI-2593
8 Canales SPDT de 50 Ω Coaxial
30 V
NA** / 2 A
18 GHz
NI SCXI-1192
Cuatro 8x1 de 50/75 Ω Coaxial
150 V CAT I
500 mA / 1 A
500 MHz
NI SCXI-1193
Dos 8x1 Terminales de 50/75 Ω Coaxial
150 V CAT I
500 mA / 1 A
500 MHz
NI SCXI-1193
Dos 8x1 de 50/75 Ω Coaxial
150 V CAT I
500 mA / 1 A
500 MHz
NI PXI-2593
Dos 8x1 Terminales de 50/75 Ω Coaxial
150 V CAT I
500 mA / 1A
500 MHz
NI PXI-2593

8x1 de 50 Ω Coaxial

30 V CAT I

500 mA / 500 mA

2.7 GHz

NI PXI-2547

8x1 de 75 Ω Coaxial

30 V CAT I

500 mA / 500 mA

2.5 GHz

NI PXI-2557

Dos 16x1 de 50 Ω Coaxial

90 Vrms CAT I

1.73 Arms / 1.73 Arms

26.5 GHz

NI PXI-2596

6x1 Terminal de 50 Ω Coaxial

90 Vrms CAT I

1.73 Arms / 1.73 Arms

26.5 GHz

NI PXI-2597

Cuatro 4x1 Terminal de 50/75 Ω Coaxial
150 V CAT I
500 mA / 1 A
500 MHz
NI SCXI-1193
Cuatro 4x1 de 50 Ω Coaxial
24 V
1 A / 1 A
1.3 GHz
NI SCXI-1190

Cuatro 4x1 de 50 Ω Coaxial

30 V CAT I

500 mA / 500 mA

2.5 GHz

NI PXI-2594

Cuatro 4x1 de 50 Ω Coaxial

30 V CAT I

500 mA / 500 mA

2.5 GHz

NI SCXI-1194

Dos 4x1 Terminales de 50/75 Ω Coaxial
150 V CAT I
500 mA / 1 A
500 MHz
NI PXI-2593

Dos 4x1 de 75 Ω Coaxial

30 V CAT I

500 mA / 500 mA

2.5 GHz

NI PXI-2556

Dos 4x1 de 50 Ω Coaxial

30 V CAT I

500 mA / 500 mA

2.7 GHz

NI PXI-2546

4x1 de 50 Ω Coaxial
24 V
1 A / 1 A
1.3 GHz
NI PXI-2590
4x1 de 75 Ω Coaxial

30 V CAT I

500 mA / 500 mA

2.5 GHz

NI PXI-2554

4x1 de 50 Ω Coaxial

30 V CAT I

500 mA / 500 mA

2.7 GHz

NI PXI-2545

4x1 de 50 Ω Coaxial

30 V CAT I

500 mA / 500 mA

5 GHz

NI PXI-2595

4x1 de 50 Ω Coaxial

30 V CAT I

500 mA / 500 mA

5 GHz

NI SCXI-1195

4x1 Terminal de 75 Ω Coaxial

30 V CAT I

500 mA / 500 mA

2.5 GHz

NI PXI-2555

Nueve 3x1 de 50/75 Ω Coaxial (Topología Independiente)
150 V CAT I
500 mA / 1 A
500 MHz
NI SCXI-1193
Cuatro 3x1 de 50/75 Ω Coaxial (Topología Independiente)
150 V CAT I
500 mA / 1 A
500 MHz
NI PXI-2593

Cuatro SPDT de 50 Ω Coaxial

30 V CAT I

500 mA / 500 mA

2.7 GHz

NI PXI-2548

Cuatro SPDT de 75 Ω Coaxial

30 V CAT I

500 mA / 500 mA

2.5 GHz

NI PXI-2558

Dos SPDT Terminal de 50 Ω Coaxial

30 V CAT I

500 mA / 500 mA

2.7 GHz

NI PXI-2549

Dos SPDT Terminal de 75 Ω Coaxial

30 V CAT I

500 mA / 500 mA

2.5 GHz

NI PXI-2559

Dos SPDT de 50 Ω Coaxial

90 Vrms CAT I

1.73 Arms / 1.73 Arms

26.5 GHz

NI PXI-2599

Dos DPST de 50 Ω Coaxial

65 Vrms CAT I

1.25 Arms / 1.25 Arms

26.5 GHz

NI PXI-2598


Enlaces Relacionados:
Guía para Seleccionar Productos de Conmutación
Cómo Elegir el Relé Correcto
Seleccionando el Ancho de Banda de Conmutador