【導讀】電信和網絡設備
、自動測試設備 (ATE) 和安全設備等應用越來越需要可靠地切換和路由單個或多個中低電平直流、交流（模擬）和射頻 (RF) 信號。機電繼電器 (EMR) 非常適合處理這項任務。

電信和網絡設備、自動測試設備 (ATE) 和安全設備等應用越來越需要可靠地切換和路由單個或多個中低電平直流
、交流（模擬）和射頻 (RF) 信號。機電繼電器 (EMR) 非常適合處理這項任務。

EMR 提供出色的導通和關斷性能以及輸入/輸出隔離功能，並具有多極配置，為設計人員提供靈活性和多功能性。此外，單個繼電器可在同一設備中支持不同的信號類型（交流
、直流
、低頻、射頻）
，從而提升其價值。

雖然 EMR 具有活動部件和物理觸點
，但由於其應用曆史悠久，各項特性已一應俱全。因此，它們是可靠的“問題解決方案”，可以穩定使用多年。雖然 EMR 本身堅固耐用，但設計人員必須選擇合適的繼電器（線圈和觸點額定值）並正確使用，這樣才能確保使用壽命達到最長。

本文簡要討論了信號繼電器的類型和應用。然後以 Omron Electronic Components 的產品為例，介紹了如何選擇和應用 EMR。

繼電器類型和區別

EMR 是指一種具有許多應用特定子類型的元器件。例如，功率繼電器的觸點額定電流為 2 A 或更高
，而信號繼電器的設計觸點電流低於該值。

信號繼電器可分為兩類：非射頻信號和射頻信號。雖然所有繼電器都有基本導通參數以及電流和電壓處理最大值，但射頻繼電器還有其他性能指標。具體包括：

· 隔離度：即使觸點是分開的，高頻信號也會通過觸點間的雜散電容泄漏。隔離度的測量單位是分貝 (dB)。
· 插入損耗：在高頻率下，自感、電阻
、介質損耗以及因阻抗不匹配而引起的反射都會產生信號幹擾。插入損耗的測量單位也是 dB。
· 電壓駐波比 (VSWR)：由輸入信號波和任何反射信號之間的相長/相消幹擾產生。該測量值是一個無單位數值，表示最大波形值與最小波形值之間的比值。

簡化物料清單

繼電器配置由其觸點數或極數 (P) 以及常開（指無電源）/常閉觸點狀態定義（圖 1）。這些觸點可以是常開 (NO) 或者常閉 (NC) 觸點。最常見的是單極 (SP) 和雙極 (DP) 配置
，但也有具有更多觸點極數的裝置。擲 (T) 是指致動器的極限位置。

圖 1：所示為幾種 EMR 的觸點排列和行業標準名稱
；Form 2C 繼電器中的虛線表示兩個電樞都具有非導通鏈路

，當繼電器線圈接收到電流時，兩個觸點同時移動。（圖片來源：Sealevel Systems, Inc.）

EMR 能夠支持多極和 NO/NC 擲，因而能夠簡化電路、節省電路板空間、削減物料清單 (BOM) 並降低成本。原因在於
，一個繼電器就可以將多條電路切換為全開
、全閉或兩者的組合

，具體取決於極和擲的配置。同一繼電器還可以切換交流和直流信號，在多條電路上同時工作。

在某些情況下
，可以使用額外有一對極點的 EMR 為輔助電路供電，比如給 LED 電路供電，以向用戶指示繼電器已通電並已產生所需的觸點狀態。此外，一些經驗豐富的設計人員會在隻需要單刀雙擲 (SPDT) 裝置時采用雙刀雙擲 (DPDT) 繼電器（SPDT 和 DPDT 繼電器在許多情況下具有相同的占用空間），從而為其提供一個“以防萬一”的觸點對，用以解決在設計周期後期發現的問題或疏忽。

Omron 的 G6J-2P-Y DC12（圖 2）是一款超薄型 DPDT (Form 2C) 繼電器，采用 977 Ω 線圈，設計驅動電壓和電流分別為 12 V 和 12.3 mA。請注意，該係列的其他產品可提供不同的線圈電壓/電流配對，最高可達 24 VDC
，幾乎可與任何驅動電路或情況兼容。

圖 2：G6J-2P-Y DC12 是一款超薄型 DPDT 繼電器，采用 12 V 12.3 mA 線圈；屬於尺寸和觸點額定值相同但線圈電壓/電流組合不同的繼電器係列產品。（圖片來源：Omron）

這款小型繼電器的尺寸僅為 5.7 × 10.6 × 9 mm

，因此適合用於高密度印刷電路 (pc) 板。G6J-2P-Y DC12 具ju有you通tong孔kong端duan子zi，但dan相xiang同tong款kuan型xing也ye提ti供gong短duan表biao麵mian貼tie裝zhuang端duan子zi和he長chang表biao麵mian貼tie裝zhuang端duan子zi，因yin而er能neng夠gou實shi現xian最zui大da的de靈ling活huo性xing。這zhe款kuan繼ji電dian器qi及ji該gai係xi列lie中zhong的de所suo有you其qi他ta繼ji電dian器qi的de觸chu點dian額e定ding電dian流liu均jun為wei 125 VAC 下 0.3 A 以及 30 VDC 下 1 A。

繼電器和射頻

繼電器的用途並不局限於提供簡單的“幹”觸點閉合或處理直流電壓/電流和低頻交流信號。有些型號專門為 ATE 等超高頻應用而設計。

Omron 的 G6K-2F-RF-V DC4.5 是一款微型表麵貼裝 DPDT 繼電器，支持差分傳輸信號切換。這款 11.7 × 7.9 × 7.1 mm 繼電器在 8 GHz 頻率下的插入損耗為 3 dB 或更低。該繼電器還在更高的頻率下使用，如其眼圖所示

，可用於上升時間為 25 ps 的 200 mV 差分信號（圖 3）。

圖 3：G6K-2F-RF-V DC 微型表麵貼裝 DPDT 繼電器采用差分傳輸信號切換，其指定頻率可達 8 GHz 及以上，如這些具有 8.1、10 和 12.5 Gbit/s 信號的眼圖所示。（圖片來源：Omron）

這種千兆赫範圍的性能部分歸功於本身就會為差分信號提供支持的電氣和機械設計。這有助於確保達到由射頻隔離（與電氣隔離無關）
、插入損耗和 VSWR 定義的理想性能（圖 4）。

圖 4：G6K-2F-RF-V 千兆赫繼電器采用固有的差分設計，可緩解電路板物理布局問題，並最大限度減少布局對射頻性能的不利影響。（圖片來源：Omron）

這款繼電器采用先進的內部布局，不僅能夠簡化 PC 板(ban)布(bu)局(ju)，而(er)且(qie)無(wu)需(xu)在(zai)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)進(jin)行(xing)複(fu)雜(za)的(de)多(duo)層(ceng)信(xin)號(hao)路(lu)徑(jing)布(bu)線(xian)，因(yin)此(ci)射(she)頻(pin)性(xing)能(neng)不(bu)會(hui)降(jiang)低(di)。采(cai)用(yong)樹(shu)脂(zhi)外(wai)殼(ke)，而(er)不(bu)是(shi)金(jin)屬(shu)外(wai)殼(ke)
，從(cong)而(er)能(neng)夠(gou)避(bi)免(mian)在(zai)檢(jian)查(zha)繼(ji)電(dian)器(qi)安(an)裝(zhuang)情(qing)況(kuang)時(shi)
，探(tan)頭(tou)引(yin)腳(jiao)通(tong)過(guo)金(jin)屬(shu)外(wai)殼(ke)短(duan)路(lu)並(bing)損(sun)壞(huai)電(dian)路(lu)板(ban)和(he)部(bu)件(jian)的(de)問(wen)題(ti)。

繼電器和功耗

zaijihusuoyoudianluhexitongzhong，gonghaodoushifeichangzhongyaodecanshu。gonghaojuedingledianyuandaxiao
，yingxiangdianchigongdianshejideyunxingshijian，yijixiangguanreliangduirexingnengdeyingxiang。zheduichuantongdefeibisuoxingjidianqiyouyingxiang。duiyuzhezhongjidianqi，xianquanbixuzaijidianqixuyaotongdiandezhenggeguochengzhongbaochitongdianzhuangtai。

基本開/關設計（正式名稱為單側穩定設計）的替代架構解決了這一問題。閉鎖型繼電器（也稱保持型繼電器）設計為一旦通電，即使線圈斷電也能保持在原位置。

有幾種方法可以實現閉鎖功能。G6JU-2P-Y DC3 以及該係列中的其他產品采用單繞組閉鎖技術，即“置位”輸入脈衝可通過鄰近的永磁體保持工作狀態。“複位”輸入脈衝（極性與置位輸入相反的輸入）可使繼電器進入非閉鎖狀態。

繼電器和可靠性

繼電器有活動部件和物理電氣觸點，因此正常情況下
，可以認為在一定次數的開/關循環後
，繼電器就會變得不可靠。但是
，事實並非如此。

首shou先xian
，眾zhong所suo周zhou知zhi，在zai傳chuan輸shu不bu同tong電dian平ping的de交jiao流liu和he直zhi流liu信xin號hao時shi
，觸chu點dian開kai合he的de影ying響xiang是shi不bu同tong的de
，在zai繼ji電dian器qi的de數shu據ju表biao中zhong也ye有you詳xiang細xi標biao注zhu。如ru果guo遵zun守shou規gui定ding的de條tiao件jian
，就jiu不bu會hui出chu現xian觸chu點dian過guo早zao磨mo損sun的de問wen題ti。

同樣重要的是，數十年的使用、無數現場裝置的經驗
、冶金研究與發展
、建模與分析、受控壽命測試
、生產與製造改進以及其他技術因素，已將線圈和觸點的設計與製造轉變為眾所周知的成熟精密工藝
，並且能夠生產出相應的元器件。

繼電器的耐用性與觸點和線圈的耐用性有關。線圈的耐用性以 40,000 xiaoshidebiaozhunzhiweiqidian，yinweidangedingdianyachixuzuoyongyuxianquanshihuichanshengreliang，daozhijueyuanxingnengxiajiang。ruguojidianqideshiyongshijianxiexingde，xianquandenaiyongxingjiuhuichanghenduo。

耐用性還可以通過數據表中經常標注的兩個因素來評估：

· 機械耐用性是指考慮機械故障和特性後，在無負載情況下繼電器能夠打開和閉合觸點的次數。
· 電氣耐用性是指在額定負載（如 125 VAC，0.3 A / 30 VDC，1 A）下繼電器能夠打開和閉合觸點的次數。

繼電器觸點提供不同的配置：單觸點、雙觸點和橫杆雙觸點（圖 5），其長期可靠性從左到右越來越高。橫杆雙觸點設計可提供異常穩定的接觸電阻
，最大限度減少接觸故障。G6J-2P-Y 係列產品采用分叉橫杆（類似於橫杆雙觸點）
，其銀觸點鍍有黃金合金。

圖 5：繼電器觸點已從基礎的單觸點改進並發展成壽命更長的橫杆雙觸點，可提供一致的性能和穩定的接觸電阻。（圖片來源：Omron）

這zhe些xie繼ji電dian器qi的de可ke靠kao性xing眾zhong所suo周zhou知zhi，因yin此ci對dui於yu不bu能neng接jie受shou停ting機ji時shi間jian或huo服fu務wu中zhong斷duan
，或huo繼ji電dian器qi性xing能neng是shi任ren務wu關guan鍵jian因yin素su的de任ren何he應ying用yong來lai說shuo
，都dou是shi不bu錯cuo的de選xuan擇ze。

結語

EMR 是當今眾多係統解決問題的關鍵元器件，能夠處理和解決許多信號路徑問題。具有獨特且不可替代的信號處理特性、定義明確的性能和長期可靠性。信號繼電器可用於直流
、低頻
、甚至是千兆赫範圍的射頻應用，因此應用範圍更寬。

(作者：Bill Schweber)

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