在廣電行業(yè)與顯控等行業(yè)中，矩陣切換器的應(yīng)用日益普及，本文主要針對(duì)模擬信號(hào)(視頻、音頻、VGA信號(hào))矩陣切換器的一些問(wèn)題進(jìn)行研討，因?yàn)槟M信號(hào)的信號(hào)格式、電路形式，主要指標(biāo)及主要問(wèn)題基本相同，當(dāng)然針對(duì)不同的帶寬、阻抗等會(huì)有些差異，但可歸為一類問(wèn)題，而數(shù)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(shù)中的線性代數(shù)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(jié)構(gòu)，既每一路輸出都可與不同的輸入信號(hào)“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(dú)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(dú)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(dú)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，雖然外觀上看有4個(gè)輸出，但這4個(gè)輸出是相同的，而不是獨(dú)立的。一般習(xí)慣中，將形成M×N的結(jié)構(gòu)稱為矩陣，而將M×1的結(jié)構(gòu)稱為切換器或選擇器，其實(shí)不過(guò)N=1而已，我們?cè)谟懻摃r(shí)都當(dāng)作矩陣對(duì)待。
　　矩陣切換器的功能是在多路信號(hào)輸入的情況下，可獨(dú)立地根據(jù)需要選擇多路(包括1路)信號(hào)進(jìn)行輸出，完成信號(hào)的選擇。

 二、矩陣切換的原理與技術(shù)指標(biāo)
　　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(hào)線直接接在一起，比如接線板，利用人工將輸出信號(hào)線跳接在輸入信號(hào)線上，也可完成選擇，或利用琴鍵開關(guān)完成接通與斷開，當(dāng)然這是人工操作的，機(jī)械的，不存在指標(biāo)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，可完成輸出線與輸入信號(hào)之間的斷開與聯(lián)接，也可完成信號(hào)的選擇，第三種方式是根據(jù)電路原理，利用芯片內(nèi)部電路的導(dǎo)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(hào)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(qū)動(dòng)的電路部分的話，它與聯(lián)線方式一致，是靠物理接觸進(jìn)行接通與斷開，從這個(gè)角度上講，是沒(méi)有什么指標(biāo)概念的(最多有接觸電阻和反應(yīng)時(shí)間)，因此技術(shù)指標(biāo)好且價(jià)格低廉，其缺點(diǎn)在于穩(wěn)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，由于線路板走線原因，不能做的規(guī)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(biāo)(在輸入匹配與輸出驅(qū)動(dòng)一樣的情況下)，因此要保障技術(shù)指標(biāo)，就要選擇專用的切換芯片，因此價(jià)格較高，但穩(wěn)定性好，可形成的矩陣規(guī)模較大。
　　2. 矩陣切換應(yīng)保證的技術(shù)指標(biāo)
　　矩陣切換器根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，所要求的技術(shù)指標(biāo)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(hào)傳輸過(guò)程，從攝像頭開始到電視機(jī)為止，都進(jìn)行了技術(shù)指標(biāo)分配，對(duì)模擬矩陣切換和分配，所定的技術(shù)指標(biāo)如表：GB/T14236-93 與本公司VAS-128*32實(shí)例指標(biāo)： 
 

　　3．國(guó)標(biāo)中日常用到最主要的指標(biāo)如下：
　　1) 隨機(jī)信噪比：信號(hào)通過(guò)任何設(shè)備，都會(huì)因?yàn)橐?ldquo;噪聲”而使質(zhì)量變差，信噪比就是指信號(hào)與所產(chǎn)生的噪聲的比，該值越大，表示引入噪聲越小，在視頻信號(hào)時(shí)，(6MHZ以內(nèi))信噪比要求至少達(dá)到65dB。
　　2) 幅頻特性：信號(hào)通過(guò)設(shè)備時(shí)，各種頻率的信號(hào)會(huì)有不同的衰減，一般是頻率越高，衰減越大，對(duì)視頻信號(hào)而言，一般不用帶寬的概念(衰減3dB時(shí)的頻率)，而是采用在6MHZ的頻譜內(nèi)(視頻信號(hào)的頻譜都在6MHZ以內(nèi))最大的衰減量，標(biāo)準(zhǔn)要求不超過(guò)0.2dB，如果考慮到音頻的調(diào)制，在8MHZ內(nèi)不超過(guò)0.5dB。
　　3) 路間串?dāng)_：多路信號(hào)在同一設(shè)備中，由于空間的輻射與電源的波動(dòng)，彼此之間會(huì)形成干擾，稱為串?dāng)_。串?dāng)_不能大于-55dB。
　　4．根據(jù)不同的應(yīng)用，對(duì)指標(biāo)的要求也不一樣。
　　1) 監(jiān)控行業(yè)：監(jiān)控行業(yè)中，由于信號(hào)只經(jīng)過(guò)攝像，傳輸(一般是基帶傳輸)，控制與顯示，且顯示時(shí)對(duì)圖象的質(zhì)量要求相對(duì)較低，只要能看清，并不作轉(zhuǎn)播等工作，因此監(jiān)控行業(yè)對(duì)矩陣的要求是功能多(能帶云臺(tái)控制、報(bào)警等)、指標(biāo)低，此行業(yè)對(duì)矩陣的指標(biāo)無(wú)明確的強(qiáng)制要求。
　　2) 廣電和視頻會(huì)議，廣電不必多言，肯定是服從國(guó)標(biāo)，按廣播級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，值得一提的是視頻會(huì)議領(lǐng)域，視頻信號(hào)要經(jīng)傳輸，記錄和轉(zhuǎn)播，且受眾對(duì)圖象質(zhì)量也有較高要求，故應(yīng)選擇廣播級(jí)指標(biāo)，而不能簡(jiǎn)單地采用監(jiān)控類產(chǎn)品。
　　3) VGA信號(hào)應(yīng)用，由于VGA信號(hào)帶寬較寬，而且是有五路信號(hào)(R、G、B、H、V)同時(shí)傳輸，因此要求各通道的指標(biāo)盡可能高(在6MHZ之內(nèi)應(yīng)滿足廣電的要求)，且必須保持一致，應(yīng)該按照廣播級(jí)對(duì)分量設(shè)備的技術(shù)要求。但由于VGA信號(hào)切換不象廣電中應(yīng)用得廣，牽扯到廣大的用戶，故現(xiàn)在也沒(méi)有強(qiáng)制的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，廠家一般都會(huì)自己標(biāo)稱一些參數(shù)，但這種參數(shù)水份較大。例如帶寬，專用的矩陣芯片廠家的標(biāo)稱帶寬為230MHZ左右，但許多廠家利用這種芯片標(biāo)稱能作到350MHZ，甚至以上，多少有點(diǎn)胡蘿卜做成龍蝦的味道，客戶選擇時(shí)應(yīng)注意，在選擇時(shí)也應(yīng)注意三項(xiàng)主要指標(biāo)。