MCON矩陣切換器

矩陣切換器就是將一路或多路視音頻信號分別傳輸給一個或者多個顯示設備，如兩台電腦主機要共用一個顯示器，矩陣切換器可以將兩台電腦主機上的內容任意切換到同一個或多個顯示器上。 矩陣切換器是一類切換多路信號的輸出的設備

基本介紹

• 中文名：MCON矩陣切換器
• 屬性：一路或多路視音頻信號分別傳輸
• 性質：價格較高，但穩定性好
• 特徵：GB/T14236-93

優缺點

繼電器方式：如果不考慮輸入匹配與輸出驅動的電路部分的話，它與聯線方式一致，是靠物理接觸進行接通與斷開，從這個角度上講，是沒有什麼指標概念的(最多有接觸電阻和反應時間)，因此技術指標好且價格低廉，其缺點在於穩定性較差，畢竟是靠物理接觸，繼電器有一定壽命，原則上講，有8萬次平均無故障操作且操作時有聲響，由於線路板走線原因，不能做的規模較大，顯得不夠高檔。

晶片方式：由於靠電路進行接通與關斷，晶片本身存在技術指標(在輸入匹配與輸出驅動一樣的情況下)，因此要保障技術指標，就要選擇專用的切換晶片，因此價格較高，但穩定性好，可形成的矩陣規模較大。

2. 矩陣切換應保證的技術指標

矩陣切換器根據不同的套用領域，所要求的技術指標也不同。以廣電行業為例，為保證終端的顯示質量，廣電行業將整個信號傳輸過程，從攝像頭開始到電視機為止，都進行了技術指標分配，對模擬矩陣切換和分配，所定的技術指標如表：GB/T14236-93 與本公司KT-128*32實例指標：

3．國標中日常用到最主要的指標如下：

1) 隨機信噪比：信號通過任何設備，都會因為引入“噪聲”而使質量變差，信噪比就是指信號與所產生的噪聲的比，該值越大，表示引入噪聲越小，在視頻信號時，(6MHZ以內)信噪比要求至少達到65dB。

2) 幅頻特性：信號通過設備時，各種頻率的信號會有不同的衰減，一般是頻率越高，衰減越大，對視頻信號而言，一般不用頻寬的概念(衰減3dB時的頻率)，而是採用在6MHZ的頻譜內(視頻信號的頻譜都在6MHZ以內)最大的衰減量，標準要求不超過0.2dB，如果考慮到音頻的調製，在8MHZ內不超過0.5dB。

3) 路間串擾：多路信號在同一設備中，由於空間的輻射與電源的波動，彼此之間會形成干擾，稱為串擾。串擾不能大於-55dB。

4．根據不同的套用，對指標的要求也不一樣。

1) 監控行業：監控行業中，由於信號只經過攝像，傳輸(一般是基帶傳輸)，控制與顯示，且顯示時對圖象的質量要求相對較低，只要能看清，並不作轉播等工作，因此監控行業對矩陣的要求是功能多(能帶雲台控制、報警等)、指標低，此行業對矩陣的指標無明確的強制要求。

2) 廣電和視頻會議，廣電不必多言，肯定是服從國標，按廣播級標準要求，值得一提的是視頻會議領域，視頻信號要經傳輸，記錄和轉播，且客群對圖象質量也有較高要求，故應選擇廣播級指標，而不能簡單地採用監控類產品。

3) VGA信號套用，由於VGA信號頻寬較寬，而且是有五路信號(R、G、B、H、V)同時傳輸，因此要求各通道的指標儘可能高(在6MHZ之內應滿足廣電的要求)，且必須保持一致，應該按照廣播級對分量設備的技術要求。但由於VGA信號切換不象廣電中套用得廣，牽扯到廣大的用戶，故現在也沒有強制的指標標準。

三．矩陣切換器的選擇和常見問題 1) 種類選擇，廣電和視訊會議套用，應選用廣播級產品，監控套用可採用監控類產品，VGA信號(有些人也將其視為視頻)要採用VGA信號矩陣。

2) 大小選擇：在一個工程中，應將音頻信號和視頻信號和VGA信號看成三種不同的媒體。音頻信號一般情況下輸入數量較多，如話筒和CD以及碟機的音頻等，但考慮到功放和音響一般只有一套，最多在功放之前加一級調音台進行混音，有可能需要幾路信號，因此音頻矩陣的輸出不會很大，比如可以32×8或64×8，但沒必要選擇32×32或64×64，除非是廣電和視訊會議傳輸，每路視頻一定會有音頻同步傳送。

在設計方案時，信號源的數量比較容易確定，看看有多少個信號源，矩陣的輸入數量就定下來了，但要考慮好獨立的輸出通道個數，這是根據系統的操作模式而定，有時可能有幾台顯示設備之間僅有分配關係(彼此永遠一致，不獨立)那么就可考慮占用一個輸出口再加分配器，如果這些設備有可能是獨立的，那么還是各占一個獨立的輸出口好一些。

在很多情況下，輸入和輸出數量很大，如果採用大型矩陣，造價會較高(矩陣是越大越難作、成本也越高)可以考慮是否能夠分組使用，例如在監控時，可以讓顯示牆中某些顯示設備只顯示某一區域的信號，而其它設備各自顯示其它特定區域的信號，那么就可將大規模矩陣折分成小規模的矩陣(如將128×64折分成4台32×16)如果各區之間有可能需要互傳信號，也可採用如下圖中的結構：

這樣可使矩陣2的輸出中包含矩陣1的部分輸入信號，效果雖沒有全矩陣結構好，但成本會下降。

矩陣切換器做為傳輸系統的一部分，所出現的主要問題請見拙作“工程中常見的問題與解決”，原理是相同的，不外乎是幾種產生的機理，只要能將現象分清，解決的方向應該沒有大問題。比較特殊一點的是利用小規模矩陣組成大規模的問題，例：在用64×32組成128×32時，不能用二台64×32組成128×64，這還是分組使用的概念，而套用三台64×32組成128×32，如下圖，這是全矩陣的概念，因此組合使用時應分清分組使用和全矩陣的區別(全矩陣是指每一輸出口都可在所有輸入中全選，而且彼此獨立)。

簡介

廣電行業與顯控等行業中，矩陣切換器的套用日益普及，本文主要針對模擬信號(視頻、音頻、VGA信號)矩陣切換器的一些問題進行研討，因為模擬信號的信號格式、電路形式，主要指標及主要問題基本相同，當然針對不同的頻寬、阻抗等會有些差異，但可歸為一類問題，而數字矩陣在電路形式等方面與模擬方式差別較大，故另外討論。

一．矩陣切換的概念及功能 矩陣的概念引用高數中的線性代數的概念，一般指在多路輸入的情況下有多路的輸出選擇，形成下圖的矩陣結構，既每一路輸出都可與不同的輸入信號“短接”，每路輸出只能接通某一路輸入，但某一路輸入都可(同時)接通不同的輸出，如下圖。

輸出1=輸入1，輸出2=輸入2，而輸出3=輸出4=輸入3，或者說，每一路輸出可“獨立”地在輸入中進行選擇，而不必關心其它通道的輸出情況，即可以與其它輸出不同，也可以相同。舉例說，8選4是指有4個獨立的輸出，每個輸出可在8個輸入中任選，或者說有4個獨立的8選1，只是8個輸入是相同的。經常與此混淆的是分配的概念，比如8選1分4，是指在8個輸入中選擇出1個輸出，並將其分配成4個相同的輸出，雖然外觀上看有4個輸出，但這4個輸出是相同的，而不是獨立的。一般習慣中，將形成M×N的結構稱為矩陣，而將M×1的結構稱為切換器或選擇器，其實不過N=1而已，我們在討論時都當作矩陣對待。

矩陣切換器的功能是在多路信號輸入的情況下，可獨立地根據需要選擇多路(包括1路)信號進行輸出，完成信號的選擇。

二．矩陣切換的原理與技術指標 1. 電路原理：切換原理上就是選擇，選擇的方式有很多種，最簡單的就是將信號線直接接在一起，比如接線板，利用人工將輸出信號線跳接在輸入信號線上，也可完成選擇，或利用琴鍵開關完成接通與斷開，當然這是人工操作的，機械的，不存在指標等技術問題，故不作為矩陣切換討論。第二種方式，利用繼電器也可完成選擇，利用電平控制繼電器的通斷，可完成輸出線與輸入信號之間的斷開與聯接，也可完成信號的選擇，第三種方式是根據電路原理，利用晶片內部電路的導通與關閉進行接通與關斷，並可通過電平進行控制完成信號的選擇。