บ่อยครั้งที่เราต้องทำการวัดและทดสอบสัญญาณในหลาย ๆ จุดแต่ช่องสัญญาณของเครื่องมือวัดกลับมีไม่เพียงพอที่จะใช้วัดสัญญาณในทุก ๆ จุด ทางออกหนึ่งที่เราควรเลือกพิจารณาเสมอก่อนทำการเพิ่มจำนวนของเครื่องมือวัดคือ การใช้งาน switch เพื่อให้แต่ละช่องสัญญาณสามารถวัดสัญญาณได้หลาย ๆ จุดเนื่องจาก switch มักจะมีค่าใช้จ่ายที่ต่ำกว่าการซื้อเครื่องมือวัดเพิ่มเติม ซึ่งการพิจารณาใช้งาน switch ก็มีหลายปัจจัยที่เราต้องพิจารณาดังต่อไปนี้
1. รูปแบบของ switch ที่ต้องการใช้งาน: switch มีรูปแบบให้เลือกใช้งานหลากหลายรูปแบบ
– Multiplexer (MUX): เป็นการเลือกต่อจุด common เข้ากับช่องสัญญาณหนึ่งของ mux ซึ่งนอกจากการพิจารณาจำนวนของช่องสัญญาณแล้วอาจยังต้องพิจารณาที่จะเลือกใช้ Conventional MUX ซึ่งมีความต้านทานต่ำกว่าหรือ Tree MUX ซึ่งมีแบนด์วิธสูงกว่า
– Matrix: มีลักษณะการต่อแบบเป็นตารางที่จะเชื่อมต่อแถว (row) และหลัก (column) เข้าหากัน นอกจากจะต้องเลือกจำนวนของแถวและหลักที่จำเป็นต่อการใช้งานแล้วยังอาจจะต้องเลือกระหว่างแบบ crosspoint ซึ่งราคาถูกกว่า หรือแบบ tree หรือ stubless ซึ่งมีแบนด์วิธสูงกว่า
– General Purpose: มีให้เลือกใช้งานหลากหลายรูปแบบ เช่น SPST, SPDT, DPST, DPDT หรือ transfer switch เป็นต้น
– Fault Insertion Unit: เป็น switch สำหรับการจำลองความผิดพลาดของระบบบัสทางด้าน automotive โดยเฉพาะ
– Switch สำหรับงานเฉพาะอย่าง: ยกตัวอย่างเช่น optical switch หรือ USB switch เป็นต้น
– นอกจากรูปแบบของ switch ข้างต้น ยังมีสิ่งอื่น ๆ ที่ควรนำมาพิจารณา เช่น switch แบบ 2-pole หรือ 4-pole ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อขาสัญญาณพร้อมกัน 2 หรือ 4 ขาซึ่งบ่อยครั้งจำเป็นในการใช้งานร่วมกับเครื่องมือวัด
2. รูปแบบของสัญญาณที่ต้องการใช้งาน: รูปแบบของสัญญาณมีผลอย่างมากต่อการเลือก switch ซึ่งสิ่งต่าง ๆ ที่ต้องพิจารณา ได้แก่
– แรงดันไฟฟ้า: เราต้องพิจารณาเลือก switch ซึ่งสามารถรองรับแรงดันไฟฟ้าที่เราต้องการใช้งานได้ โดยอาจต้องพิจารณาทั้งแบบต่อเนื่อง (continuous) และแบบชั่วขณะ (instantaneous) นอกจากนี้ยังอาจต้องพิจารณาความสามารถในการทนแรงดันไฟฟ้าขณะทำการ switch (hot switching) อีกด้วย
– กระแสไฟฟ้า: เราต้องพิจารณาเลือก switch ซึ่งสามารถรองรับกระแสไฟฟ้าที่เราต้องการใช้งานได้ โดยอาจต้องพิจารณาทั้งแบบต่อเนื่อง (continuous) และแบบชั่วขณะ (instantaneous) นอกจากนี้ยังอาจต้องพิจารณาความสามารถในการทนกระแสไฟฟ้าขณะทำการ switch (hot switching) อีกด้วย
– ความถี่ของสัญญาณ: เราต้องพิจารณาเลือก switch ซึ่งสามารถรองรับความถี่ของสัญญาณที่เราต้องการใช้งานโดยเฉพาะอย่างยิ่ง rf switch ซึ่งมีข้อพิจารณาเพิ่มเติมอื่น ๆ ด้วย เช่น insertion loss, VSWR, impedance, crosstalk และอื่น ๆ
– ความต้านทานของ switch (path resistance): ส่วนนี้ไม่เกี่ยวกับสัญญาณโดยตรงแต่จะเป็นคุณลักษณะของ switch เอง ทางเดินสัญญาณของ switch ทุกตัวจะมีความต้านทานซึ่งทำให้เกิดการลดทอนสัญญาณ เราต้องเลือก switch ที่จะไม่ทำให้สัญญาณลดทอนจนไม่สามารถทำงานได้ตามต้องการ
– ความเร็วในการ switch: ส่วนนี้ไม่เกี่ยวกับสัญญาณโดยตรงแต่จะเป็นคุณลักษณะของ switch เอง หาก switch มีความเร็วไม่เพียงพอก็จะทำให้เวลาในการวัดและทดสอบเพิ่มขึ้นจนอาจไม่คุ้มค่าที่จะใช้งาน switch
– การรองรับทริกเกอร์ (trigger): ส่วนนี้ไม่เกี่ยวกับสัญญาณโดยตรงแต่จะเป็นคุณลักษณะของ switch เอง หาก switch รองรับทริกเกอร์จะช่วยทำให้เขียนโปรแกรมได้ง่ายและทำงานได้เร็วขึ้นซึ่งช่วยลดเวลาในการวัดและทดสอบ
3. รูปแบบการเชื่อมต่อ: โดยปกติแล้วรูปแบบการเชื่อมต่อจะขึ้นอยู่กับสวิตช์ที่ต้องการใช้งานว่ามีให้เลือกใช้ในรูปแบบการเชื่อมต่อใดบ้าง แต่หากมีหลายรูปแบบการเชื่อมต่อให้เลือกใช้งาน เราสามารถพิจารณาได้จากข้อดีข้อเสียของแต่ละการเชื่อมต่อที่มีให้เลือกใช้
– USB: ข้อดีของการเชื่อมต่อแบบนี้คือ สามารถเชื่อมต่อได้กับคอมพิวเตอร์แทบทุกเครื่องและมี chassis รุ่นที่รองรับทริกเกอร์ ข้อเสียก็คือ มีความยาวจำกัดที่ 10 เมตร
– LXI: ข้อดีของการเชื่อมต่อแบบนี้คือ สามารถเชื่อมต่อที่ระยะทางไกลมาก สามารถเชื่อมต่อผ่านอุปกรณ์บนเครือข่ายได้อย่างง่ายดายและยังสามารถตั้งค่าการใช้งานผ่านบราวเซอร์ได้อีกด้วย นอกจากนี้ยังมี chassis รุ่นที่รองรับทริกเกอร์
– PXI/PXIe: ข้อดีของการเชื่อมต่อแบบนี้คือ มีความเร็วในการทำงานสูงสุด ถูกออกแบบมาให้รองรับทริกเกอร์ในตัว และยังสามารถเลือกใช้คอนโทรลเลอร์ภายใน chassis โดยไม่ต้องมีคอมพิวเตอร์ภายนอก ข้อเสียก็คือ เมื่อใช้งานแบบรีโมทจำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์แบบตั้งโต๊ะและมีการติดตั้งค่อนข้างยุ่งยากและยังไม่รองรับทริกเกอร์
– PCI/PCIe: ไม่เป็นที่นิยมเนื่องจากมีอุปกรณ์ให้เลือกใช้งานน้อยและจำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ
– นอกจากนี้ยังอาจเจอการเชื่อมต่อรูปแบบอื่น ๆ ซึ่งไม่แนะนำให้ใช้งานแล้ว เช่น GPIB, VXI หรือ SCXI เป็นต้น
4. ชนิดของรีเลย์: โดยปกติแล้วเราไม่จำเป็นต้องเลือกชนิดของรีเลย์เนื่องจากข้อกำหนดอื่น ๆ จะมีผลกับชนิดของรีเลย์อยู่แล้ว ทั้งนี้รีเลย์ที่ใช้งานบน switch มีหลากหลายชนิด เช่น electromechanical relay (EMR), microelectronics & microsystems (MEMS), solid state relay (SSR) และ reed relay ทั้งนี้อาจมีบางกรณ๊ที่เรามีรีเลย์ให้เลือกหลายชนิด หากราคาไม่ห่างกันมาก แนะนำให้เลือกชนิดที่มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าโดยสามารถดูได้จาก datasheet ของอุปกรณ์
5. ข้อพิจารณาอื่น ๆ : ยกตัวอย่าง เช่น จำนวนสล๊อทมีใช้งานเพียงพอหรือไม่? หากไม่พอสามารถเชื่อมต่อระหว่าง chassis ได้หรือไม่? สามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าได้เพียงพอหรือไม่? เป็นต้น
หวังว่าบทความนี้จะให้ความรู้ที่จำเป็นในการเลือกใช้งาน switch ให้เหมาะสมกับความต้องการ หากผู้อ่านต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมสามารถติดต่อทีมงาน ติดต่อ ทีมงาน เทคสแควร์ ได้ครับ
บทความที่เกี่ยวข้อง
การออกแบบระบบ switch สำหรับสัญญาณความถี่สูงระดับ microwave
การออกแบบสายสัญญาณสำหรับระบบ switch