VGA矩陣控制器

VGA矩陣控制器

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。 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。 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。

一、VGA矩陣控制器

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.

二.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。

三.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。
繼電器方式與晶片方式各有優缺點。
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。

四.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:

五.VGA矩陣控制器的電路原理

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。
VGA矩陣切換器的繼電器方式與晶片方式各有優缺點。
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。

六、VGA矩陣信號雙絞線傳輸技術

為解決這些傳輸中的問題,近兩年一種採用普通網線(雙絞線)為傳輸介質的VGA視頻傳輸技術迅速成為目前VGA視頻傳輸技術的熱點。
該傳輸方式採用一個傳送器一個收接受器,傳送器將VGA視頻信號進行重新編碼以差分信號在網線上面傳輸,到遠端接收器解碼還原成VGA視頻信號。網線傳輸採用的視頻差分技術,每對雙絞線傳輸一個信號的時候,都是同時發出波形相同、極性相反的信號,這樣一對雙絞線對外發散的信號就相互抵消為零,從技術上就解決VGA信號內部的串擾問題。
網線裡面只有4對雙絞線,用網線傳輸VGA的五種信號的時候怎么辦?早期我們把VGA信號里面的RGB分3對雙絞線傳輸,剩下一對傳輸HV信號,

七、為什麼VGA矩陣輸出的信號缺色(偏色)

a,輸入的信號缺色,或者輸入的線有沒焊接好的接頭;b,輸出的線,或者輸出的顯示設備的接口沒焊接好;c,矩陣的接口沒焊接好。d.可以換信號線,還可以把信號源的信號直接接在顯示器上,這樣可以判斷矩陣的好壞,可以也可以換個顯示器看看,這樣可以判斷顯示器的好壞

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