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VGA矩阵切换器的概念功能

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  矩阵的概念引用高数中的线性代数的概念,一般指在多路输入的情况下有多路的输出选择,形成下图的矩阵结构,既每一路输出都可与不同的输入信号“短接”,每路输出只能接通某一路输入,但某一路输入都可(同时)接通不同的输出,如下图。

  输出1=输入1,输出2=输入2,而输出3=输出4=输入3,或者说,每一路输出可“独立”地在输入中进行选择,而不必关心其它通道的输出情况,即可以与其它输出不同,也可以相同。举例说,8选4是指有4个独立的输出,每个输出可在8个输入中任选,或者说有4个独立的8选1,只是8个输入是相同的。经常与此混淆的是分配的概念,比如8选1分4,是指在8个输入中选择出1个输出,并将其分配成4个相同的输出,虽然外观上看有4个输出,但这4个输出是相同的,而不是独立的。一般习惯中,将形成M×N的结构称为矩阵,而将M×1的结构称为切换器或选择器,其实不过N=1而已,我们在讨论时都当作矩阵对待。

  矩阵切换器的功能是在多路信号输入的情况下,可独立地根据需要选择多路(包括1路)信号进行输出,完成信号的选择。 切换原理上就是选择,选择的方式有很多种,最简单的就是将信号线直接接在一起,比如接线板,利用人工将输出信号线跳接在输入信号线上,也可完成选择,或利用琴键开关完成接通与断开,当然这是人工操作的,机械的,不存在指标等技术问题,故不作为矩阵切换讨论。第二种方式,利用继电器也可完成选择,利用电平控制继电器的通断,可完成输出线与输入信号之间的断开与联接,也可完成信号的选择,第三种方式是根据电路原理,利用芯片内部电路的导通与关闭进行接通与关断,并可通过电平进行控制完成信号的选择。

  继电器方式:如果不考虑输入匹配与输出驱动的电路部分的话,它与联线方式一致,是靠物理接触进行接通与断开,从这个角度上讲,是没有什么指标概念的(最多有接触电阻和反应时间),因此技术指标好且价格低廉,其缺点在于稳定性较差,毕竟是靠物理接触,继电器有一定寿命,原则上讲,有8万次平均无故障操作且操作时有声响,由于线路板走线原因,不能做的规模较大,显得不够高档。

  芯片方式:由于靠电路进行接通与关断,芯片本身存在技术指标(在输入匹配与输出驱动一样的情况下),因此要保障技术指标,就要选择专用的切换芯片,因此价格较高,但稳定性好,可形成的矩阵规模较大。 矩阵切换器根据不同的应用领域,所要求的技术指标也不同。以广电行业为例,为保证终端的显示质量,广电行业将整个信号传输过程,从摄像头开始到电视机为止,都进行了技术指标分配,对模拟矩阵切换和分配,所定的技术指标如表:GB/T14236-93 与本公司MCON-128*32实例指标:

  1) 随机信噪比:信号通过任何设备,都会因为引入“噪声”而使质量变差,信噪比就是指信号与所产生的噪声的比,该值越大,表示引入噪声越小,在视频信号时,(6MHZ以内)信噪比要求至少达到65dB。

  2) 幅频特性:信号通过设备时,各种频率的信号会有不同的衰减,一般是频率越高,衰减越大,对视频信号而言,一般不用带宽的概念(衰减3dB时的频率),而是采用在6MHZ的频谱内(视频信号的频谱都在6MHZ以内)最大的衰减量,标准要求不超过0.2dB,如果考虑到音频的调制,在8MHZ内不超过0.5dB。

  3) 路间串扰:多路信号在同一设备中,由于空间的辐射与电源的波动,彼此之间会形成干扰,称为串扰。串扰不能大于-55dB。

  1) 监控行业:监控行业中,由于信号只经过摄像,传输(一般是基带传输),控制与显示,且显示时对图象的质量要求相对较低,只要能看清,并不作转播等工作,因此监控行业对矩阵的要求是功能多(能带云台控制、报警等)、指标低,此行业对矩阵的指标无明确的强制要求。

  2) 广电和视频会议,广电不必多言,肯定是服从国标,按广播级标准要求,值得一提的是视频会议领域,视频信号要经传输,记录和转播,且受众对图象质量也有较高要求,故应选择广播级指标,而不能简单地采用监控类产品。

  3) VGA信号应用,由于VGA信号带宽较宽,而且是有五路信号(R、G、B、H、和记娱乐,V)同时传输,因此要求各通道的指标尽可能高(在6MHZ之内应满足广电的要求),且必须保持一致,应该按照广播级对分量设备的技术要求。但由于VGA信号切换不象广电中应用得广,牵扯到广大的用户,故也没有强制的指标标准。