矩阵切换器怎么使用（什么是矩阵切换器）

什么是矩阵切换器？矩阵切换器在广播、电视、显示和控制行业的应用越来越普遍。本文主要讨论模拟信号(文章、音频、VGA信号)的矩阵切换器的一些问题，因为模拟信号的信号格式、电路形式、主要指标、主要问题基本相同。当然，不同的带宽和阻抗会有一些差异，但它们可以归为一类问题。但数字矩阵与模拟矩阵在电路形式上有很大不同，所以单独讨论。1.矩阵切换的概念和函数矩阵的概念是指较高数的线性代数的概念，一般是指在多输入的情况下有多种输出选择，形成下图所示的矩阵结构。每个输出可以与不同的输入信号“短路”，每个输出只能连接某一个输入，但某一个输入可以连接不同的输出(同时)，如下图所示。输出1=输入1，输出2=输入2，输出3=输出4=输入3。换句话说，每个输出可以在输入中“独立”选择，而不考虑其他通道的输出，即它可以与其他输出不同或相同。例如，8选4意味着有4个独立的输出，每个输出可以从8个输入中选择，或者1中有4个独立的8，但8个输入是相同的。经常与此混淆的是分配的概念，比如8取1就是4，指的是从8个输入中选择一个输出，分配到4个相同的输出中。虽然外观上有4个输出，但这4个输出是相同的，而不是独立的。一般来说，组成MN的结构叫矩阵，而M1的结构叫切换器或者选择器，不过就是N=1而已。在我们的讨论中，我们都将其视为矩阵。开关的作用是在多个信号输入时，独立选择多个信号(包括一个通道)输出，从而完成信号选择。2.矩阵交换的原理和技术指标。电路原理：开关在原理上是一种选择，有多种方式可以选择。最简单的方法是直接把信号线连在一起，比如接线板。可以手动将输出信号线跳转到输入信号线，也可以完成选择，或者使用按键开关完成连接和断开。当然这是手动和机械的，不存在指标等技术问题，就不作为矩阵切换来讨论了。第二种方式可以利用继电器完成选择，利用电平控制继电器的通断完成输出线与输入信号的断开和接通，也可以完成信号选择。第三种方式，根据电路原理，芯片内部电路的通断，可以通过电平控制来完成信号选择。中继模式和芯片模式各有优缺点。继电器模式：如果不考虑输入匹配和输出驱动的电路部分，与在线模式一致，通过物理接触进行通断。从这个角度来说，没有指标概念(最多有接触电阻和反应时间)，所以技术指标好，价格低。它的缺点在于稳定性差。毕竟要靠身体接触，继电器有一定的寿命。原则上有8万次平均无故障运行，运行时有噪音。因为芯片模式：因为电路是用来开关的，芯片本身是有技术指标的(在输入匹配和输出驱动的情况下)。因此，要保证技术指标，必须选择专用的交换芯片。所以价格高，但是稳定性好，能形成的矩阵大。2.矩阵交换的技术指标。根据不同的应用领域，矩阵开关需要不同的技术指标。

以广电行业为例，为了保证终端的显示质量，广电行业在整个信号传输过程中，从摄像头到电视机，都是分配技术指标，切换分配模拟矩阵。设定的技术指标如下：我公司GB/T14236-93和KT-128*32。示例指标：3。国家标准中常用的最重要的指标有：1)随机信噪比：信号通过。质量会因为“噪音”的引入而变差。信噪比是指信号与产生的噪声之比。该值越大，引入的噪声越小。对于文章信号，信噪比(6MHZ以内)至少应为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，一般频率越高，衰减越大。对于文章信号，一般不使用带宽(3dB衰减的频率)的概念，而是采用6MHZ频谱内的最大衰减(文章信号的频谱在6MHZ以内)，标准要求是不超过0.2dB，如果考虑到音频的调制，就不会在8mhz以内。3)通道间串扰：同一设备中的多路信号由于空间的辐射和电源的波动会相互干扰，称为串扰。串扰不能大于-55dB。4.根据应用的不同，对指标的要求也不同。1)监控行业：在监控行业中，信号只是被拍摄、传输(通常是基带传输)、控制和显示，显示时对图像质量的要求相对较低。只要能看清楚，就不转播。因此，监控行业对矩阵的要求是多功能的(带云台控制、报警等。)和低指数。这个行业对矩阵的指标没有明确的强制性要求。2)广播、电视和文章会议，不用说，广播电视必须服从国家标准，按照广播级标准的要求。值得一提的是，在文章会议领域，文章信号要经过传输、记录和中继，观众对图像质量的要求更高。所以应该选择广播级指标，而不是简单的采用监听产品。3) VGA信号应用，由于VGA信号带宽较宽，同时传输5路信号(R、G、B、H、V)，要求各路指标尽可能高(6MHZ以内，应满足广电要求)，且必须一致，符合广播级对分量设备的技术要求。但由于VGA信号切换在广电的应用并不广泛，且涉及用户量大，所以现在并没有强制性的指标标准。三。矩阵切换器的选择及常见问题1)品类选择广播和文章会议应用要用广播级的产品，监控应用可以用监控产品，VGA信号(也有人把它当成文章)要用VGA信号矩阵。2)尺寸选择在一个项目中，音频信号、文章信号、VGA信号要看成三种不同的媒体。一般来说，有许多音频信号的输入，如麦克风、CD和来自光盘播放器的音频等。但考虑到只有一套功放和立体声，最多在功放之前加一个混音器进行混音，可能需要几路信号，所以音频矩阵的输出不会很大，比如可以是328，也可以是648，但不需要选择3232，6464。除非是广播电视和文章会议传输，否则每个频道都会有一些文章。在设计方案时，很容易确定信号源的数量。看有多少信号源，矩阵的输入数就固定了。但是，应考虑独立输出通道的数量，这取决于系统的工作模式。有时候，几个显示设备之间可能只有分发关系(总是相互一致，但不是独立的)，所以可以考虑占用一个输出端口，增加一个分发器。如果这些设备可能是独立的，最好占用一个独立的输出端口。

很多情况下，输入和输出的数量都很大，所以如果使用大矩阵，成本会很高(矩阵越大越难做，成本越高)。可以考虑是否可以分组使用。例如，在监控过程中，显示墙中的一些显示设备只能显示某个区域的信号，而其他设备可以显示其他特定区域的信号。然后，可以把大规模矩阵分成小规模矩阵(比如12864分成4组3216)。如果可以在小区之间相互传输信号，也可以采用下图所示的结构：这样，矩阵2的输出可以包含矩阵1的部分输入信号。虽然效果不如全矩阵结构，但成本会降低。矩阵切换器作为传输系统的一部分，存在的主要问题，请参考我的书《工程中常见问题及解决方法》。原理是一样的，无非是几种生成机制。只要能区分现象，解决的方向应该没什么大问题。比较特殊的是用小规模矩阵组成大规模矩阵的问题。比如用6432组成12832，两组6432不能组成12864，这是分组的概念，而用三组6432组成12832，如下图，这是全矩阵的概念。所以组合时要区分分组和全矩阵的区别(3)厂家的选择生产矩阵的厂家很多，标称指标也不一样。因为这类设备不是实验室样机，而是工程应用产品，所以在工程中的适用性和可靠性非常重要。项目所在地的情况不同。在产品成熟的过程中，需要不断的工程检验，发现的问题需要及时改进。所以产品成熟过程相对较长。常见的情况是现场使用某些品牌的产品会在项目中出现一些技术问题，而使用其他品牌的产品则可以解决问题。不是说前一个品牌的产品错误多，而是适用性不如后一个品牌的产品。总的来说，学费不够，问题不够，产品设计欠考虑。所以我们选择专业制作公司的产品，因为他们的产品比较成熟。对于厂商的标称指标，尤其是VGA信号产品，矩阵设备是显示器的核心设备。如果出了问题，这将是一个全球性的问题，这将使整个系统瘫痪。所以稳定性和可靠性是压倒性的。最好有较高的价格，甚至较低的指标，以保证稳定性和可靠性。在技术支持方面，项目现场遇到了各种各样的问题。厂商的技术支持能力是一个非常重要的指标。制造商具有自主研发能力，对问题的机理有正确的认识，并具有较强的产品适用性、稳定性和可靠性，具有较强的现场解决能力。