干簧繼電器已從其音頻根源發展到處理 GHz 信號;MEMS 技術可能會將它們推到一邊。

機電繼電器就像恐龍一樣，沒有得到它們應該滅絕的消息。相反，它們催生了新一代，被設計成新的應用，甚至占領了新的領域。數以百萬計的此類繼電器被用于新設計中，以解決從直流到射頻、切換低電平信號和電源等通常難以解決的問題，同時解決相互沖突的目標。

對于熟悉固態、無移動部件半導體世界的設計人員來說，機電繼電器 （EMR） 似乎是一個早已過去的時代的遺留物。事實并非如此，因為在許多應用中，EMR 比固態繼電器 （SSR） 具有明顯的優勢。然而，EMR 確實面臨著一種新形式的固態競爭，盡管在某些應用中以基于 MEMS 的器件的形式存在微觀的移動部件。

從基礎開始

經典的 EMR 歸功于邁克爾·法拉第爵士，是最古老的“電氣”組件（以及基本的開關）。它的工作原理是給初級側線圈通電，該線圈拉入電樞，然后導致觸點閉合（或打開，具體取決于設計，如圖 1 所示）。這是大多數對繼電器有所了解的人所設想的表示，并在基礎電力培訓課程中用作非常有形的電路元件。第一臺基于電力的數字計算機在 20 年上半年使用了數千臺th世紀形成邏輯門和計算元素。

圖 1.（左）在EMR中，當電磁鐵線圈中沒有電流流動時，電樞被彈簧拉起，其公共（COM）觸點連接到常閉（NC）觸點;（右）;當電磁線圈施加電壓時，線圈中流動的電流會在鐵芯中產生磁能，從而將電樞向下拉，COM觸點從NC切換到常開（NO）。（圖片來源：Glolab Corporation)

EMR 優點

EMR 有很多優點，包括：

 ● 繼電器觸點形成一個基本的開關閉合，通過它的電流可以是交流或直流，獨立于線圈驅動;接觸電阻在亞毫歐范圍內，因此觸點兩端的壓降非常接近于零;觸點開路電阻是一個氣隙，因此在數兆歐姆范圍內，漏電流接近于零。

 ● EMR 是一種完全無源的設備，這對堅固性和可靠性具有影響。它在電氣和機械上都堅固耐用，可抵抗尖峰、瞬變和 EMI。

 ● 繼電器可以是多極、多觸點的器件，具有多個常開或常閉觸點對;提供三個、四個甚至更多獨立的常開和常閉觸點，其中最常見的是雙刀/雙擲 （DPDT）。

 ● 多個觸點不必承載相同類型和額定負載，這是另一個好處;一些觸點可以用于低電平信號，而另一些觸點可以用于電源。

  ● 繼電器可以設計用于低至 10 或 20 mA 或高至數十安培的線圈電流，觸點的額定電流僅為幾十 mA 和幾伏，直到兩個參數的幾個數量級。

 ● EMR 觸點在很大程度上與信號“無關”，只要正在處理的信號在電壓和電流最大額定值范圍內即可;此外，無論是電源信號、數據信號還是多個觸點的混合，都無關緊要。此外，負載不必是眾所周知或定義的;它只需要在設計限制范圍內。

 ● 繼電器非常容易排除故障; 所需要的只是一個歐姆表來測量未通電線圈的連續性和接觸電阻，以及一個簡單的交流或直流電源來為線圈通電。

經典的機電繼電器已經很好地服務于該行業，并將繼續如此，每年銷售數百萬臺。然而，它不適合一類應用：在中心局 （CO） 中交換音頻頻段電話信號。在這種情況下，兩個通話方的銅環需要相互連接。這是通過X-Y矩陣實現的，如果一個呼叫者都在同一個CO中，則一個呼叫者直接連接到另一個呼叫者，或者一個呼叫者連接到另一個CO的“中繼線”，以呼叫該CO。

經典的 EMR 太大、成本高、耗電，并且會暴露在 CO 的污垢、灰塵和其他環境條件下。由此產生的長期可靠性不足將帶來維護問題，這與貝爾電話系統 40 年使用壽命的目標背道而馳——您現在能想象這個目標嗎？由于環境條件，即使多年來觸點性能適度下降，也會影響信號質量和可靠性。

即使最初基于繼電器的電話交換矩陣發展到高度復雜的橫桿開關設計，該布置的裸露觸點也缺乏所需的長期可靠性。

下一節將探討干簧繼電器及其在 ATE 應用中的應用。