為測試電子和機電器件設計開關系統所遇到的問題和設計產品本身一樣多。隨著器件中高速邏輯的出現以及與更靈敏模擬電路的連接，使得降低測試開關系統中的噪聲比以前任何時候更加重要。

　　本文所述的噪聲降低技術準則是針對信號頻率低于300MHz、電壓低于250V、電流小于5A和電壓乘赫茲積小于107。

　　任何新式測試系統都用很多信號和電源線來仿真和測量DUT（待測器件），并有各種各樣的開關進行自動連接。通用測試系統結構示于圖1。控制總線示于圖中左邊。模擬、數字和電源總線作為垂直線對示于不同子系統后面。

　　開關是整個系統的中心，互連很多測試點到測量儀器和路由信號、電源到DUT。幾乎所有模擬和數字信號以及電源通過開關系統。

　　如果設計不注意，開關系統可能是測量誤差之源。有時是莫明其妙的誤差。其原因是簡單的，很多的互連通常彼此緊靠著，這為噪聲耦合提供足夠的機會。每個噪聲問題都有一個噪聲源，以某種形式耦合到接收機，依次對噪聲敏感。

　　解決噪聲問題有3個步驟

　　必須識別噪聲源；

　　必須確定接收點；

　　必須確定耦合方法。

　　至于開關系統中的內部噪聲源可由下列原因產生：驅動開關的電路，開關上的熱不穩定性，來自系統中其他導體的耦合噪聲和系統外部所產生的噪聲。

　　來自鄰通道的噪聲耦合到測量通道，對信號完整性是一個威脅。耦合噪聲的最重要的原因是電導耦合，共阻抗耦合以及電場和磁場。

　　另外，某些系統對來自電動作、熱耦噪聲、電解動作，熱電效應和導體運動引起的噪聲敏感。開關系統電路也對來自無線電、電視和其他無線廣播的電磁輻射敏感。

　　用機械設計可使熱不穩定性最小，保證繼電器中的所有接觸點得到在引腳線中相同的溫度梯度，或用閉鎖繼電器使熱穩定度最小，只要有可能，就采用閉鎖繼電器，閉鎖繼電器繞組被激勵只是瞬時，通常15“20ms使繼電器觸點傳輸和閉鎖。從而使熱產生源減少，而對于采用非閉鎖電樞繼電器來講，這是主要的熱產生源。

　　適當地屏蔽和接地技術可有效地解決硬連線系統中的很多噪聲耦合問題。但是，當信號必須選擇開關到示波器、計數器或其他測量儀器時，問題變得嚴重了。

　　很多情況下，噪聲源是系統中的鄰通道串擾。在簡化的等效電路（圖2）中，開關系統中的大多數寄生電容跨接在斷開觸點和鄰近導通通路之間。如同任何電容那樣，噪聲耦合是面積和距離的函數。所以，降低耦合的簡單方法是開關和導線彼此之間的分離。

　　但是，希望增加開關密度，在一個較小的封裝內能提供更多能力。當今被測系統趨于更復雜和具有更多的點線。所以，測試工程師面對增加元件密度和同時增加通道間距離的困難。

　　在某種情況下，對一個噪聲問題的解決方案，對待不同的噪聲問題可能會降低方案的有效性。必須很好的了解噪聲源、耦合方法和噪聲接收器，以便對這些因素做適當的折衷考慮。

　　根據經驗，導線直徑40倍的物理分離距離將衰減噪聲8dB左右。導線間更大的分離幾乎沒有影響。

　　樹形開關分離彼此的開關列，這對于降低大系統中雜散斷開開關電容是相當有效的，這種雜散電容是連接系統中未用并聯繼電器所引起的。如圖2所示，樹形開關置在左邊H、L、G線和左邊16通道的3列之間。引入的繼電器與輸入繼電器串聯可降低這種雜散電容。

　　對于16通道多路開關，這種串聯開關配置能有效地降低測量電路的雜散電容。這使串擾小、測量建立時間快。

　　T形開關

　　T形開關是把所有未用通道與測量總線隔離，用低電容通路到地。這種隔離是在單導線上實現的，在信號通路中插入2個另外的接點。結果在高頻具有良好的通道間信號隔離。

　　T形開關原理說明示于圖3。圖中所示上面的源VN與負載電阻斷開，這是因為開關A和B是新斷開的，開關C是閉合的。因此，開關的T部分有效地并接到地。然而，在另一個位置具有相應觸點的下部源VS連接到負載R2。

　　降低開關電容和耦合噪聲的另一方法是使開關和開關觸點間隙大或使觸點面積特別小。例如，Agilent 876A同軸SPDT開關在其開關動作中利用非常長的接入。這使斷開觸點間隙最大。此開關是封裝在精密的金屬殼中，以保證大于18GHz的信號完整性。

　　最佳化接地

　　應同樣重視系統其余部分的設計，接地和屏蔽可解決大部分的噪聲問題。不合理的接地可能是主要的噪聲源。一個有效的接地系統必須使從兩個或多個電路流經公共地阻抗的電流所產生的噪聲電壓最小，并避免生成對磁場和地電位差敏感的地環路。

　　盡管接地有很多可能的原因，但兩個最普通的原因是提供安全和為信號電壓提供一個等電位基準。提供安全地，使得儀器機箱之間的阻抗破壞和電源線的高壓線經低阻抗通路到地。這樣的地總是在零電壓電位。信號地可以或不是在零電壓而可以認為是電路或系統的等電位電路基準點，或電流返回到源的低阻抗通路。

　　首先，確定是理想地的標準說明。第二強調IR壓降的事實，這可發生在地平板內并耦合噪聲進入信號導線。

　　設計合理的系統將具有信號通路和確定的返回通路，因為這兩個通路對于工作系統是基本的。但是，往往忽略了返回通路。

　　設計不好的返回通路可改變依賴關系。改變返回通路可出現間斷問題，并產生不希望噪聲。

　　在大多數系統中，對于系統的不同元件需要分離地返回通路。低電平信號地應該與硬件地和有噪聲的地（如繼電器和馬達地）分離。在敏感系統中，分離信號地為低電平和數字地，避免較高電平，較多噪聲的數字信號耦合到低電平信號線。

　　若AC電源分布在整個系統，則電源地應該連接到扣殼或硬件地。單地基準點應該用于低電平工作。另外，地電平的任何差別將在信號通路中呈現出噪聲。

　　如圖4所示，若儀器的低端接地（Z2=0），則ECM直接跨接在Rb，它是與輸入信號串聯，然而，浮置的儀器低端（見圖4）使Z2增加到較大的值，并構成電壓分壓器，這可降低測量通路噪聲大約Rb/Z2倍。