Comprendre les topologies de commutation
Aperçu
Topologie d'usage général
Une carte de commutation d'usage général est constituée d'un groupe de relais indépendants. Ces relais sont typiquement capables de commuter des charges de courant élevées (par rapport aux multiplexeurs ou aux matrices). Des exemples d'utilisation de ces matériels incluent la commutation d'alimentation (connexion de l'alimentation à une unité sous test [UUT]) et la commutation de charge.
Les commutateurs de types A et B sont des commutateurs SPST (single pole single throw). La différence se fait à l'état de repos. Dans cet état, les commutateurs de type A sont ouverts, alors que les commutateurs de type B sont fermés.
Le fonctionnement des commutateurs de types C et D est basé sur un commutateur SPDT (single pole double throw). La différence de fonctionnement est que le commutateur de type C ouvre une connexion avant de fermer l'autre (ce comportement est également dénommé déconnexion avant reconnexion - BBM, break before make). Le commutateur de type D ferme les deux connexions avant d'ouvrir la connexion d'origine (ce comportement est également dénommé connexion avant déconnexion - MBB, make before break).
Un matériel d'usage général de National Instruments est habituellement composé d'une série de commutateurs de formes A ou C. L'utilisateur décide quels circuits fermer et quelle entrée connecter à tout moment à la sortie correspondante. Cette architecture peut être utilisée pour permettre à un courant de circuler dans un circuit ou pour acheminer une tension de l'entrée vers la sortie.
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Topologie d'usage général
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Tension max.
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Courant max.
(commutation/transport) |
Module
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SPST 100 voies
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100 V CAT I
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1 A / 1 A
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NI PXI-2569
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SPST 100 voies
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100 V CAT I
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1 A / 1 A
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NI SCXI-1169
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SPDT 32 voies
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150 Vcc,125 Vca CAT I
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2 A / 5 A
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NI SCXI-1166
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SPDT 16 voies
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250 V CAT II
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2 A / 5 A
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NI SCXI-1160
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SPDT 16 voies
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150 Vcc, 125 Vca CAT II
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2 A / 5 A
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NI PXI-2566
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SPST 16 voies
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125 Vcc, 250 Vca CAT II
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7 A / 7 A
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NI PXI-2565
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SPDT 8 voies
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250 V CAT II
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8 A / 8 A
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NI SCXI-1161
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Topologie multiplexeur
Un multiplexeur, ou mux, a une topologie permettant de connecter une entrée à plusieurs sorties (1:N) ou une sortie à plusieurs entrées (N:1). Cette topologie est souvent utilisée pour le balayage, lorsqu'il est nécessaire de connecter automatiquement une séquence de voies sur une ligne commune. Elle peut également être utilisée pour synchroniser des connexions de source et mesure en utilisant deux multiplexeurs. L'un des deux sera configuré en tant que 1:N, l'autre en tant que N:1. Un exemple d'utilisation serait un oscilloscope mesurant quatre signaux différents l'un après l'autre et un générateur de fonctions produisant un signal vers différents points de l'UUT.
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Topologie multiplexeur
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Tension max.
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Courant max.
(commutation/transport) |
Module
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256 x 1 1 fil,
128 x 1 2 fils |
60 Vcc, 30 Vca
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400 mA / 400 mA
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NI SCXI-1130
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128 x 1 1 fil
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60 Vcc, 30 Vca
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400 mA / 400 mA
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NI PXI-2530
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64 x 1 (4 fils)
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60 Vcc, 30 Vca
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400 mA / 400 mA
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NI SCXI-1130
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64 x 1 2 fils
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60 Vcc, 30 Vca
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400 mA / 400 mA
|
NI PXI-2530
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64 x 1 1 fil
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250 V CAT II
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30 mA / 30 mA
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NI SCXI-1128
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64 x 1 1 fil
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250 V CAT II
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1 A / 2 A
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NI SCXI-1127
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48 x 1 1 fil
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10 Vcc, 7 Vca
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3 mA / 3 mA
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NI PXI-2501
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48 x 1 1 fil
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60 Vcc, 30 Vca
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1 A / 1 A
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NI PXI 2503
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32 x 1 4 fils
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60 Vcc, 30 Vca
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400 mA / 400 mA
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NI PXI-2530
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32 x 1 2 fils
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250 V CAT II
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30 mA / 30 mA
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NI SCXI-1128
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32 x 1 2 fils
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250 V CAT II
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1 A / 2 A
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NI SCXI-1127
|
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24 x 1 2 fils
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10 Vcc, 7 Vca
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3mA / 3mA
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NI PXI-2501
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24 x 1 2 fils
|
60 Vcc, 30 Vca
|
1 A / 1 A
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NI PXI-2503
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Seize 16 x 1
1 fil |
60 Vcc, 30 Vca
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400 mA / 400 mA
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NI SCXI-1130
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Huit 16 x 1 1 fil
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60 Vcc, 30 Vca
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400 mA / 400 mA
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NI PXI-2530
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16 x 1 4 fils
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250 V CAT II
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30 mA / 30 mA
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NI SCXI-1128
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16 x 1 4 fils
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250 V CAT II
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1 A / 2 A
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NI SCXI-1127
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12 x 1 4 fils
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10 Vcc, 7 Vca
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3 mA / 3 mA
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NI PXI-2501
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12 x 1 4 fils
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60 Vcc, 30 Vca
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1 A / 1 A
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NI PXI-2503
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Huit 4 x 1 1 fil
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240 V CAT II
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200 mA / 200 mA
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NI SCXI-1163R
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Topologie matricielle
La matrice est l'une des configurations de commutation les plus souples. Contrairement à un multiplexeur, une matrice permet de connecter de multiples entrées à de multiples sorties organisées en lignes et en colonnes. Vous pouvez connecter n'importe quelle colonne à n'importe quel nombre de lignes et n'importe quelle ligne à n'importe quel nombre de colonnes. Un commutateur est situé à chaque intersection d'une ligne et d'une colonne. Lorsqu'il est fermé, la ligne est connectée à la colonne.
La taille de la matrice est souvent décrite sous la forme de M lignes par N colonnes (M x N). La figure suivante illustre une matrice 2 x 4 1 fil.
Les deux figures suivantes présentent deux configurations courantes de matrices.
Connecter les instruments aux lignes et les UUT aux colonnes permet une extension facile des UUT. Dans cet exemple, nous pourrions ajouter davantage d'UUT avec un autre module et nous n'aurions besoin que de connecter 4 lignes. Si nous avions besoin d'ajouter davantage de lignes pour les instruments, nous aurions besoin de connecter l'ensemble des colonnes.
Connecter à la fois les instruments et les UUT aux colonnes d'une matrice permet une extension supplémentaire des deux en ajoutant seulement un module de plus et en connectant les lignes. Cette méthode est limitée parce que l'extension est réalisée en ajoutant seulement des colonnes.
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Topologie matricielle
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Tension max.
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Courant max.
(Commutation/transport) |
Module
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16 x 16 2 fils,
Deux 8 x 16 2 fils, 8 x 32 2 fils |
150 V CAT I
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1 A / 2 A
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NI SCXI-1129
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8 x 32 1 fil
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60 Vcc, 30 Vca
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400 mA / 400 mA
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NI SCXI-1130
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8 x 16 2 fils
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150 V CAT I
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1 A / 2 A
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NI PXI-2529
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8 x 16 1 fil
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60 Vcc, 30 Vca
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400 mA / 400 mA
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NI PXI-2530
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Quatre 4 x 16 2 fils,
deux 4 x 32 2 fils, 4 x 64 2 fils |
150 V CAT I
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1 A / 2 A
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NI SCXI-1129
|
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4 x 64 1 fil,
4 x 32 2 fils |
60 Vcc, 30 Vca
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400 mA / 400 mA
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NI SCXI-1130
|
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4 x 32 2 fils
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150 V CAT I
|
1 A / 2 A
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NI PXI-2529
|
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4 x 32 1 fil,
4 x 16 2 fils |
60 Vcc, 30 Vca
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400 mA / 400 mA
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NI PXI-2530
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4 x 8 2 fils
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250 V CAT II
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1 A / 2 A
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NI SCXI-1127
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4 x 8 2 fils
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250 V CAT II
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30 mA / 30 mA
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NI SCXI-1128
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4 x 6 2 fils
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10 Vcc, 7 Vca
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3mA / 3 mA
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NI PXI-2501
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4 x 6 2 fils
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60 Vcc, 30 Vca
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1 A / 1 A
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NI PXI-2503
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Autres configurations de commutation
Commutation X fils
Les modules de commutation de NI peuvent effectuer une commutation en modes 1, 2 ou 4 fils. En mode 1 fil, il faut connecter les voies positives aux relais et les voies négatives à une connexion commune. Tous les signaux sont référencés par rapport à cette connexion commune. Tous les multiplexeurs NI, à l'exception du NI SCXI-1163R, peuvent fonctionner en mode 1 fil.
Parfois, plus d'un signal doit être commuté au même moment. Dans cette situation, vous pouvez utiliser un commutateur qui emploie 2 ou 4 fils. En mode 2 fils, il faut connecter les deux fils, positif et négatif, aux connexions d'une voie. Un avantage de la commutation 2 fils est une bonne réjection du bruit de mode commun. Les applications dans lesquelles le mode 2 fils est habituellement utilisé sont les mesures différentielles, la basse tension, le courant élevé et les mesures de résistance dans la gamme 100 à 10 MΩ. Le mode 4 fils est souvent utilisé pour les mesures de résistance 4 fils. Deux fils sont utilisés pour le courant d'excitation et deux autres fils pour mesurer les chutes de tension aux bornes de la résistance.
Drivers de relais
Les drivers de relais de National Instruments constituent le choix idéal lorsque les exigences de courant et de tension pour les relais excèdent celles des modules de relais existants (ou pour des relais embarqués dans un système de test). Comme les matrices de commutation de NI, les drivers de relais sont contrôlés par le driver NI-SWITCH, pour permettre aux ingénieurs de programmer de manière identique des relais externes connectés au driver et des modules de commutation PXI et SCXI standards. Pour une sécurité accrue contre les retours de tension, une diode anti-retour a été ajoutée au relais. Le SCXI-1167 intègre une source 5 V et le PXI-2567 deux sources 5 V et 12 V disponibles pour commander le relais. La source 5 V du SCXI-1167 peut fournir un courant jusqu'à 0,75 A. La source 5 V du PXI-2567 peut fournir un courant jusqu'à 1,25 A et la source 12 V, jusqu'à 0,50 A.
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Module
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Tension max.
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Courant max.
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Voies
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| PXI-2567 | 50 Vcc | 600 mA | 64 sans armement |
| SCXI-1167 | 50 Vcc | 600 mA | 64 sans armement |
Modules RF
Les modules de commutation RF (radio-fréquences) de National Instruments représentent une solution idéale pour l'extension du nombre de voies ou l'augmentation de la flexibilité des systèmes dotés de bandes passantes de signaux supérieures à 10 MHz. Les RF ne constituent pas une topologie mais les commutateurs RF peuvent adopter n'importe quelle topologie. Des multiplexeurs haute densité, des matrices creuses aux dimensions flexibles et des relais d'usage général sont parmi les configurations disponibles dans les modules de commutation PXI et SCXI. Chacun de ces modules a été optimisé pour une perte l'insertion, une réflexion et des interférences minimum, ainsi que pour une isolation maximum entre les voies. Pour en savoir plus sur ces paramètres, suivez les liens ci-dessous à propos des tutoriaux Architectures de commutation RF complexes - partie I et partie II.
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Topologie
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Tension max.
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Courant max.
(Commutation/transport) |
Bande passante
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Module
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Matrice creuse 36 connexions, fil coaxial 50/75 Ω
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150 V CAT I
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500 mA / 1A
|
500 MHz
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NI SCXI-1193
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32 x 1, fil coaxial 50/75 Ω
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150 V CAT I
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500 mA / 1 A
|
500 MHz
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NI SCXI-1193
|
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Matrice creuse 18 connexions, fil coaxial 50/75 Ω
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150 V CAT I
|
500 mA / 1A
|
500 MHz
|
NI PXI-2593
|
|
Deux 16 x 1, fil coaxial 50/75 Ω
|
150 V CAT I
|
500 mA / 1 A
|
500 MHz
|
NI SCXI-1193
|
|
16 x 1 terminée, fil coaxial 50/75
|
150 V CAT I
|
500 mA / 1 A
|
500 MHz
|
NI SCXI-1193
|
|
16 x 1, fil coaxial 50/75 Ω
|
150 V CAT I
|
500 mA / 1A
|
500 MHz
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NI PXI-2593
|
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8 voies SPDT, fil coaxial 50 Ω
|
30 V
|
NA** / 2 A
|
18 GHz
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NI SCXI-1192
|
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Quatre 8 x 1, fil coaxial 50/75 Ω
|
150 V CAT I
|
500 mA / 1 A
|
500 MHz
|
NI SCXI-1193
|
|
Deux 8 x 1 terminées, fil coaxial 50/75 Ω
|
150 V CAT I
|
500 mA / 1 A
|
500 MHz
|
NI SCXI-1193
|
|
Deux 8 x 1, fil coaxial 50/75 Ω
|
150 V CAT I
|
500 mA / 1 A
|
500 MHz
|
NI PXI-2593
|
|
Deux 8 x 1 terminées, fil coaxial 50/75 Ω
|
150 V CAT I
|
500 mA / 1A
|
500 MHz
|
NI PXI-2593
|
| 8 x 1, fil coaxial 50 Ω |
30 V CAT I |
500 mA / 500 mA |
2,7 GHz |
NI PXI-2547 |
| 8 x 1, fil coaxial 75 Ω |
30 V CAT I |
500 mA / 500 mA |
2,5 GHz |
NI PXI-2557 |
| Deux 6 x 1, fil coaxial 50 Ω |
90 Veff CAT I |
1,73 Aeff / 1,73 Aeff |
26,5 GHz |
NI PXI-2596 |
| 6 x 1 terminé, fil coaxial 50 Ω |
90 Veff CAT I |
1,73 Aeff / 1,73 Aeff |
26,5 GHz |
NI PXI-2597 |
|
Quatre 4 x 1 terminées, fil coaxial 50/75 Ω
|
150 V CAT I
|
500 mA / 1 A
|
500 MHz
|
NI SCXI-1193
|
|
Quatre 4x1, fil coaxial 50 Ω
|
24 V
|
1 A / 1 A
|
1,3 GHz
|
NI SCXI-1190
|
| Quatre 4x1, fil coaxial 50 Ω |
30 V CAT I |
500 mA / 500 mA |
2,5 GHz |
NI PXI-2594 |
| Quatre 4x1, fil coaxial 50 Ω |
30 V CAT I |
500 mA / 500 mA |
2,5 GHz |
NI SCXI-1194 |
|
Deux 4 x 1 terminées, fil coaxial 50/75 Ω
|
150 V CAT I
|
500 mA / 1 A
|
500 MHz
|
NI PXI-2593
|
| Deux 4 x 1, fil coaxial 75 Ω |
30 V CAT I |
500 mA / 500 mA |
2,5 GHz |
NI PXI-2556 |
| Deux 4 x 1, fil coaxial 50 Ω |
30 V CAT I |
500 mA / 500 mA |
2,7 GHz |
NI PXI-2546 |
|
4x1, fil coaxial 50 Ω
|
24 V
|
1 A / 1 A
|
1,3 GHz
|
NI PXI-2590
|
|
4x1, fil coaxial 75 Ω
|
30 V CAT I |
500 mA / 500 mA |
2,5 GHz |
NI PXI-2554 |
|
4x1, fil coaxial 50 Ω
|
30 V CAT I |
500 mA / 500 mA |
2,7 GHz |
NI PXI-2545 |
|
4x1, fil coaxial 50 Ω
|
30 V CAT I |
500 mA / 500 mA |
5 GHz |
NI PXI-2595 |
|
4x1, fil coaxial 50 Ω
|
30 V CAT I |
500 mA / 500 mA |
5 GHz |
NI SCXI-1195 |
|
4 x 1 terminée, fil coaxial 75 Ω
|
30 V CAT I |
500 mA / 500 mA |
2,5 GHz |
NI PXI-2555 |
|
Neuf 3 x 1, fil coaxial 50/75 Ω (topologie indépendante)
|
150 V CAT I
|
500 mA / 1 A
|
500 MHz
|
NI SCXI-1193
|
|
Quatre 3 x 1, fil coaxial 50/75 Ω (topologie indépendante)
|
150 V CAT I
|
500 mA / 1 A
|
500 MHz
|
NI PXI-2593
|
| Quatre SPDT, fil coaxial 50 Ω |
30 V CAT I |
500 mA / 500 mA |
2,7 GHz |
NI PXI-2548 |
| Quatre SPDT, fil coaxial 75 Ω |
30 V CAT I |
500 mA / 500 mA |
2,5 GHz |
NI PXI-2558 |
| Deux SPDT terminées, fil coaxial 50 Ω |
30 V CAT I |
500 mA / 500 mA |
2,7 GHz |
NI PXI-2549 |
| Deux SPDT terminées, fil coaxial 75 Ω |
30 V CAT I |
500 mA / 500 mA |
2,5 GHz |
NI PXI-2559
|
| Deux SPDT, fil coaxial 50 Ω |
90 Veff CAT I |
1,73 Aeff / 1,73 Aeff |
26,5 GHz |
NI PXI-2599 |
| Deux DPST, fil coaxial 50 Ω |
65 Veff CAT I |
1,25 Aeff / 1,25 Aeff |
26,5 GHz |
NI PXI-2598
|
Liens connexes :
Guide de sélection des produits de commutation
Comment choisir le bon relais
Sélection de la bande passante de commutation