矩陣切換器,矩陣切換器電路原理

電路原理：切換原理上就是選擇，選擇的方式有很多種，最簡(jiǎn)單的就是將信號線(xiàn)直接接在一起，比如接線(xiàn)板，利用人工將輸出信號線(xiàn)跳接在輸入信號線(xiàn)上，也可完成選擇，或利用琴鍵開(kāi)關(guān)完成接通與斷開(kāi)，當然這是人工操作的，機械的，不存在指標等技術(shù)問(wèn)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(xiàn)與輸入信號之間的斷開(kāi)與聯(lián)接，也可完成信號的選擇，第三種方式是根據電路原理，利用芯片內部電路的導通與關(guān)閉進(jìn)行接通與關(guān)斷，并可通過(guò)電平進(jìn)行控制完成信號的選擇。 繼電器方式與芯片方式各有優(yōu)缺點(diǎn)
繼電器方式：如果不考慮輸入匹配與輸出驅動(dòng)的電路部分的話(huà)，它與聯(lián)線(xiàn)方式一致，是靠物理接觸進(jìn)行接通與斷開(kāi)，從這個(gè)角度上講，是沒(méi)有什么指標概念的(最多有接觸電阻和反應時(shí)間)，因此技術(shù)指標好且價(jià)格低廉，其缺點(diǎn)在于穩定性較差，畢竟是靠物理接觸，繼電器有一定壽命，原則上講，有8萬(wàn)次平均無(wú)故障操作且操作時(shí)有聲響，由于線(xiàn)路板走線(xiàn)原因，不能做的規模較大，顯得不夠高檔。
芯片方式：由于靠電路進(jìn)行接通與關(guān)斷，芯片本身存在技術(shù)指標(在輸入匹配與輸出驅動(dòng)一樣的情況下)，因此要保障技術(shù)指標，就要選擇專(zhuān)用的切換芯片，因此價(jià)格較高，但穩定性好，可形成的矩陣規模較大。

在廣電行業(yè)與顯控等行業(yè)中，矩陣切換器的應用日益普及，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(wèn)題進(jìn)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(wèn)題基本相同，當然針對不同的帶寬、阻抗等會(huì )有些差異，但可歸為一類(lèi)問(wèn)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(xiàn)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(shí))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(shuō)，每一路輸出可“獨立”地在輸入中進(jìn)行選擇，而不必關(guān)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(shuō)，8選4是指有4個(gè)獨立的輸出，每個(gè)輸出可在8個(gè)輸入中任選，或者說(shuō)有4個(gè)獨立的8選1，只是8個(gè)輸入是相同的。經(jīng)常與此混淆的是分配的概念，比如8選1分4，是指在8個(gè)輸入中選擇出1個(gè)輸出，并將其分配成4個(gè)相同的輸出，雖然外觀(guān)上看有4個(gè)輸出，但這4個(gè)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(chēng)為矩陣，而將M×1的結構稱(chēng)為切換器或選擇器，其實(shí)不過(guò)N=1而已，我們在討論時(shí)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(jìn)行輸出，完成信號的選擇。

二、矩陣切換的原理與技術(shù)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(jiǎn)單的就是將信號線(xiàn)直接接在一起，比如接線(xiàn)板，利用人工將輸出信號線(xiàn)跳接在輸入信號線(xiàn)上，也可完成選擇，或利用琴鍵開(kāi)關(guān)完成接通與斷開(kāi)，當然這是人工操作的，機械的，不存在指標等技術(shù)問(wèn)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(xiàn)與輸入信號之間的斷開(kāi)與聯(lián)接，也可完成信號的選擇，第三種方式是根據電路原理，利用芯片內部電路的導通與關(guān)閉進(jìn)行接通與關(guān)斷，并可通過(guò)電平進(jìn)行控制完成信號的選擇。

繼電器方式與芯片方式各有優(yōu)缺點(diǎn)

繼電器方式：如果不考慮輸入匹配與輸出驅動(dòng)的電路部分的話(huà)，它與聯(lián)線(xiàn)方式一致，是靠物理接觸進(jìn)行接通與斷開(kāi)，從這個(gè)角度上講，是沒(méi)有什么指標概念的(最多有接觸電阻和反應時(shí)間)，因此技術(shù)指標好且價(jià)格低廉，其缺點(diǎn)在于穩定性較差，畢竟是靠物理接觸，繼電器有一定壽命，原則上講，有8萬(wàn)次平均無(wú)故障操作且操作時(shí)有聲響，由于線(xiàn)路板走線(xiàn)原因，不能做的規模較大，顯得不夠高檔。

芯片方式：由于靠電路進(jìn)行接通與關(guān)斷，芯片本身存在技術(shù)指標(在輸入匹配與輸出驅動(dòng)一樣的情況下)，因此要保障技術(shù)指標，就要選擇專(zhuān)用的切換芯片，因此價(jià)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(shù)指標

矩陣切換器根據不同的應用領(lǐng)域，所要求的技術(shù)指標也不同。以廣電行業(yè)為例，為保證終端的顯示質(zhì)量，廣電行業(yè)將整個(gè)信號傳輸過(guò)程，從攝像頭開(kāi)始到電視機為止，都進(jìn)行了技術(shù)指標分配，對模擬矩陣切換和分配，所定的技術(shù)指標如表：GB/T14236-93 與本公司KT-128*32實(shí)例指標：