概覽

矩陣開關(guān)是最通用的開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有助于減少對(duì)附加儀器通道的需求。 它由行和列組成，可以將任何輸入連接到任何輸出。 使用矩陣開關(guān)系統(tǒng)，您可以將多個(gè)儀器連接到待測(cè)設(shè)備（UUT）上的各個(gè)測(cè)試點(diǎn)。 如果擴(kuò)展為大型開關(guān)系統(tǒng)，某些NI矩陣開關(guān)模塊提供了矩陣擴(kuò)展選項(xiàng)，可將多個(gè)矩陣組合為更大型的矩陣。 這種功能可以進(jìn)一步減少使用重復(fù)儀器的需求，從而降低測(cè)試成本。

本文將討論基于PXI平臺(tái)的NI開關(guān)的矩陣擴(kuò)展選項(xiàng)，以滿足模塊化儀器的需求。

1. 矩陣大小

矩陣大小通常描述為M行×N列（M×N）配置。 一些常見的配置包括4 x 64、8 x 32和16 x 16。由于其靈活的架構(gòu)，矩陣也很容易倒置，行變成列，列變成行。 只需改變矩陣的連線方法即可輕松實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。 例如，4×64矩陣可以轉(zhuǎn)換為64×4矩陣。 這一點(diǎn)對(duì)于矩陣的選擇特別有用，因?yàn)樵谀承┣闆r下可以幫助用戶節(jié)省時(shí)間和金錢。

借助一些模塊，您可以將模塊中的一個(gè)矩陣分成幾個(gè)小型的配置。 例如，您可以創(chuàng)建雙矩陣或四矩陣配置，即一個(gè)模塊提供兩個(gè)或四個(gè)較小的矩陣。 分區(qū)矩陣的一些常見示例包括2個(gè)4×32、2個(gè)8×16和四個(gè)4×16配置。

2. 接線盒配置

借助NI PXI矩陣切換模塊，例如PXI/PXIe-2532B，您可以使用接線盒將每個(gè)矩陣配置為多種不同的1線和2線矩陣配置。 事實(shí)上，PXI/PXIe-2532B與七個(gè)不同的接線盒一起使用時(shí)，能夠支持十二種不同的矩陣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 下表介紹了使用相應(yīng)的矩陣模塊和接線盒可輕松實(shí)現(xiàn)的一些示例配置。 如需詳細(xì)了解特定NI開關(guān)模塊的拓?fù)溥x項(xiàng)，請(qǐng)參閱的設(shè)備部分。

表1. 在PXI/PXIe-2532B開關(guān)模塊和各種接線盒上可以實(shí)現(xiàn)的矩陣配置

3. 矩陣擴(kuò)展

矩陣模塊還可以作為構(gòu)建塊，用于創(chuàng)建超出單個(gè)模塊大小的更大型配置。 列擴(kuò)展是指連接兩個(gè)或多個(gè)矩陣模塊之間每一行，可有效地使擴(kuò)展矩陣內(nèi)的列數(shù)加倍。 行擴(kuò)展是指連接兩個(gè)或多個(gè)矩陣模塊之間每一列，可有效地使擴(kuò)展矩陣內(nèi)的行數(shù)加倍。 一些NI矩陣模塊提供了用于輕松擴(kuò)展矩陣的電纜或接線盒解決方案，比如PXI/PXIe-2532B、PXI-2535、PXI-2536或PXI-2541，只需連接所購(gòu)買的附件，即可輕松擴(kuò)展矩陣。

此外，NI SwitchBlock是一個(gè)基于載體的靈活矩陣擴(kuò)展系統(tǒng)，用于使用多個(gè)矩陣卡來創(chuàng)建大型矩陣，而且無需額外布線。 先將NI SwitchBlock載體插入PXI機(jī)箱，然后將各個(gè)矩陣卡插入到SwitchBlock載體中，這提供了另一種將多個(gè)矩陣組合成更大型矩陣的簡(jiǎn)便方法。 有關(guān)SwitchBlock的更多信息，請(qǐng)閱讀。

其他PXI矩陣模塊需要使用接線盒或定制電纜之間的裸線來手動(dòng)擴(kuò)展矩陣，這不像預(yù)先構(gòu)建的解決方案那樣容易。

以下部分是擴(kuò)展PXI矩陣開關(guān)模塊的一些常見問題（FAQ）。

4. 矩陣開關(guān)擴(kuò)展常見問題

如何確定我的矩陣需要多少個(gè)模塊？

舉例來說，假定你的應(yīng)用需要一個(gè)14×184的矩陣，并且選擇使用8×32矩陣模塊來創(chuàng)建該矩陣。 以下是操作步驟：

1. 確定單個(gè)開關(guān)模塊的矩陣大小。 (8 x 32)

2. 將所需行數(shù)除以單個(gè)模塊的行數(shù)。 然后對(duì)結(jié)果向上取整。 （14/8 = 1.75）?2個(gè)模塊

3. 將所需列數(shù)除以單個(gè)模塊的列數(shù)。 然后對(duì)結(jié)果向上取整。 （184/32 = 5.75）?6個(gè)模塊

4. 將第2步和第3步得到的值相乘，就可以確定矩陣所需的模塊數(shù)量。 （2×6 = 12，這形成了16×192矩陣）

如何擴(kuò)大行數(shù)？

您可以通過連接多個(gè)矩陣模塊的列來擴(kuò)展/增加矩陣中的行數(shù)。 下圖將兩個(gè)4 x 64矩陣模塊相連，通過連接每個(gè)模塊的64列形成一個(gè)8 x 64矩陣。

如何擴(kuò)展列數(shù)？如果要擴(kuò)展列，通過連接每個(gè)模塊的行即可擴(kuò)展/增加矩陣的列數(shù)。 下圖將兩個(gè)4 x 64矩陣模塊相連，通過連接每個(gè)模塊的4行形成一個(gè)4 x 128矩陣。

如何物理擴(kuò)展矩陣？

您可以使用單獨(dú)的電線將一個(gè)模塊的端子連接到另一個(gè)模塊的端子來物理擴(kuò)展任何矩陣，但隨著矩陣尺寸的增大，這一操作可能變得非常繁瑣。 例如，如果要使用八個(gè)16 x 16矩陣模塊中構(gòu)建128 x 16矩陣，則需要額外的時(shí)間來手動(dòng)連接224根電線。NI為部分矩陣模塊的列擴(kuò)展提供了便捷的矩陣擴(kuò)展解決方案，避免了這個(gè)繁瑣的過程。 例如，您可以使用擴(kuò)展電纜來連接多個(gè)PXI-2532B矩陣模塊，以擴(kuò)大列數(shù)。

有關(guān)其他開關(guān)模塊的矩陣擴(kuò)展選項(xiàng)的更多信息，請(qǐng)參閱的設(shè)備部分。

5. 矩陣擴(kuò)展示例

例1.

使用TB-2643B接線盒和PXIe-2532B創(chuàng)建一個(gè)4 x 256（2線）矩陣。 TB-2643B將每個(gè)PXIe-2532B配置為單獨(dú)的4 x 64 2線矩陣。

解決方法：

使用前面介紹的步驟，確定您需要的模塊數(shù)量：

• 對(duì)于4行，您只需要一個(gè)模塊（4/4 = 1）
• 對(duì)于256列，您將需要四個(gè)模塊（256/64 = 4）

因此，您將需要4個(gè)（1 x 4 = 4）PXIe-2532B模塊來構(gòu)建所需的矩陣架構(gòu)，以及相同數(shù)量的TB-2643B接線盒。 您還需要三根帶狀電纜來連接每個(gè)接線盒的行連接接頭，如下所示。

例2.

使用PXI-2536創(chuàng)建一個(gè)8×180（1線）矩陣。每個(gè)PXI-2536是一個(gè)獨(dú)立的8×68 1線矩陣。

解決方法：

每個(gè)PXI-2536配有三個(gè)連接器，一個(gè)專用于列連接，一個(gè)用于行連接，另一個(gè)用于行連接輸出。 您可以使用行連接輸出連接器和備用SHC68-C68-S電纜連接到其他PXI-2536矩陣模塊。

使用前面介紹的步驟，確定您需要的模塊數(shù)量：

• 對(duì)于8行，您只需要一個(gè)模塊（8/8 = 1）
• 對(duì)于180列，您將需要三個(gè)模塊（180/68 = 2.65 >> 3）

因此，您將需要三個(gè)（1 x 3 = 3）PXI-2536模塊來構(gòu)建所需的矩陣架構(gòu)。 如果使用PXI-2536來擴(kuò)展矩陣，則必須使用SHC68-C68-S電纜。 您將需要兩根電纜用于矩陣擴(kuò)展，另外還需要四根電纜來連接行和列。

例3.

使用PXIe-2541 RF矩陣模塊創(chuàng)建一個(gè)8 x 36 RF矩陣（300 MHz帶寬）。 每個(gè)PXIe-2541是一個(gè)獨(dú)立的8×12射頻矩陣。

解決方法：

每個(gè)PXI-2541都配有MCX連接器，用于每列、行輸入和行輸出。 您可以使用MCX-to-MCX電纜將行輸出連接器連接到其他PXIe-2541矩陣模塊。 在構(gòu)建射頻開關(guān)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該盡可能縮短電纜，以保持信號(hào)完整性。

使用前面介紹的步驟，確定您需要的模塊數(shù)量：

• 對(duì)于8行，您只需要一個(gè)模塊（8/8 = 1）
• 對(duì)于36列，您將需要三個(gè)模塊（36/12 = 3）

因此，您將需要三個(gè)（1 x 3 = 3）PXIe-2541模塊來構(gòu)建所需的矩陣架構(gòu)。 如果使用PXIe-2541進(jìn)行列擴(kuò)展，需要連接每個(gè)模塊相鄰的行，如下所示。

例4.

使用PXIe-2739矩陣模塊創(chuàng)建一個(gè)32×32（2線）矩陣。 每個(gè)PXIe-2739是一個(gè)獨(dú)立的16×16 2線矩陣。

解決方法：

使用前面介紹的步驟，確定您需要的模塊數(shù)量：

• 對(duì)于32行，您需要兩個(gè)模塊（32/16 = 2）
• 對(duì)于32行，您需要兩個(gè)模塊（32/16 = 2）

因此，您將需要四個(gè)（2 x 2 = 4）PXIe-2739模塊來構(gòu)建所需的矩陣架構(gòu)。 如果使用PXIe-2541進(jìn)行列擴(kuò)展，需要連接每個(gè)模塊相鄰的行，如下所示。 我們不提供用于PXIe-2739的矩陣擴(kuò)展附件，因此您需要使用另外的電線來連接接線盒，手動(dòng)進(jìn)行矩陣擴(kuò)展，或者自行設(shè)計(jì)專門的電纜/PCB來組合相應(yīng)的行和列。 如果您選擇自行設(shè)計(jì)電纜或PCB，則可訪問，聯(lián)系NI支持獲取相匹配的連接器的信息。