概覽

矩陣開關(guān)是最通用的開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu)，有助于減少對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)，您可以將多個儀器連接到待測設(shè)備（UUT）上的各個測試點。 如果擴展為大型開關(guān)系統(tǒng)，某些NI矩陣開關(guān)模塊提供了矩陣擴展選項，可將多個矩陣組合為更大型的矩陣。 這種功能可以進一步減少使用重復(fù)儀器的需求，從而降低測試成本。

本文將討論基于PXI平臺的NI開關(guān)的矩陣擴展選項，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現(xiàn)這一點。 例如，4×64矩陣可以轉(zhuǎn)換為64×4矩陣。 這一點對于矩陣的選擇特別有用，因為在某些情況下可以幫助用戶節(jié)省時間和金錢。

借助一些模塊，您可以將模塊中的一個矩陣分成幾個小型的配置。 例如，您可以創(chuàng)建雙矩陣或四矩陣配置，即一個模塊提供兩個或四個較小的矩陣。 分區(qū)矩陣的一些常見示例包括2個4×32、2個8×16和四個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矩陣配置為多種不同的1線和2線矩陣配置。 事實上，PXI/PXIe-2532B與七個不同的接線盒一起使用時，能夠支持十二種不同的矩陣拓撲結(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現(xiàn)的一些示例配置。 如需詳細了解特定NI開關(guān)模塊的拓撲選項，請參閱的設(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現(xiàn)的矩陣配置

3. 矩陣擴展

矩陣模塊還可以作為構(gòu)建塊，用于創(chuàng)建超出單個模塊大小的更大型配置。 列擴展是指連接兩個或多個矩陣模塊之間每一行，可有效地使擴展矩陣內(nèi)的列數(shù)加倍。 行擴展是指連接兩個或多個矩陣模塊之間每一列，可有效地使擴展矩陣內(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，只需連接所購買的附件，即可輕松擴展矩陣。

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

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擴展矩陣，這不像預(yù)先構(gòu)建的解決方案那樣容易。

以下部分是擴展PXI矩陣開關(guān)模塊的一些常見問題（FAQ）。

4. 矩陣開關(guān)擴展常見問題

如何確定我的矩陣需要多少個模塊？

舉例來說，假定你的應(yīng)用需要一個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. 確定單個開關(guān)模塊的矩陣大小。 (8 x 32)

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

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

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）

如何擴大行數(shù)？

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

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

如何物理擴展矩陣？

您可以使用單獨的電線將一個模塊的端子連接到另一個模塊的端子來物理擴展任何矩陣，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16 x 16矩陣模塊中構(gòu)建128 x 16矩陣，則需要額外的時間來手動連接224根電線。NI為部分矩陣模塊的列擴展提供了便捷的矩陣擴展解決方案，避免了這個繁瑣的過程。 例如，您可以使用擴展電纜來連接多個PXI-2532B矩陣模塊，以擴大列數(shù)。

有關(guān)其他開關(guān)模塊的矩陣擴展選項的更多信息，請參閱的設(shè)備部分。

5. 矩陣擴展示例

例1.

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

• 對于4行，您只需要一個模塊（4/4 = 1）
• 對于256列，您將需要四個模塊（256/64 = 4）

因此，您將需要4個（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接線盒的行連接接頭，如下所示。

例2.

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

解決方法：

每個PXI-2536配有三個連接器，一個專用于列連接，一個用于行連接，另一個用于行連接輸出。 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：

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

因此，您將需要三個（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8 x 36 RF矩陣（300 MHz帶寬）。 每個PXIe-2541是一個獨立的8×12射頻矩陣。

解決方法：

每個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，應(yīng)該盡可能縮短電纜，以保持信號完整性。

使用前面介紹的步驟，確定您需要的模塊數(shù)量：

• 對于8行，您只需要一個模塊（8/8 = 1）
• 對于36列，您將需要三個模塊（36/12 = 3）

因此，您將需要三個（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進行列擴展，需要連接每個模塊相鄰的行，如下所示。

例4.

使用PXIe-2739矩陣模塊創(chuàng)建一個32×32（2線）矩陣。 每個PXIe-2739是一個獨立的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：

• 對于32行，您需要兩個模塊（32/16 = 2）
• 對于32行，您需要兩個模塊（32/16 = 2）

因此，您將需要四個（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進行列擴展，需要連接每個模塊相鄰的行，如下所示。 我們不提供用于PXIe-2739的矩陣擴展附件，因此您需要使用另外的電線來連接接線盒，手動進行矩陣擴展，或者自行設(shè)計專門的電纜/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。