專利名稱：多格式數字/模擬信號混合切換矩陣的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種矩陣，更具體地說，涉及一種改進切換電路實現數字、模擬信號混合切換的矩陣設備。
背景技術：
矩陣就是實現多路音視頻WGA等信號的切換設備。 一般在多路輸入的情況下有多路的輸出選擇，就形成了矩陣結構。即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。 一般習慣中，將形成MxN的結構稱為矩陣，而將Mxl的結構稱為切換器或選擇器，lxM的結構稱為分配器。矩陣切換器原理是利用芯片內部電路的導通與關閉進行接通與關斷，并可通過電平進行控制完成信號的選擇。
目前市場上的多格式混插矩陣，均只能實現單一信號混插。隨著模擬向數字的過渡和轉換這些產品已無法滿足需要。例如圖1所示，傳統的SDI輸入、video輸入、Audio輸入大多采用三種獨立的切換通道，或者分別制成獨立的設備使用。問題在于，各自獨立的設備功能單一，在需要切換不同種類信號時，往往需要使用者付出高額成本分別購置設備，并在使用中以互換的方式使用， 這樣不但成本較高，而且使用也不方便。
發明內容
本實用新型針對上述問題，設計一種多格式混插矩陣，使用一種帶寬較高
的交插點開關，能夠同時完成多種信號格式的切換，包括復合視頻、SDI數字視 頻、單聲道模擬音頻、立體聲模擬音頻，從而實現了數字/模擬混合切換。其目的旨在解決現有技術的矩陣設備對于切換不同輸入信號需要多種不同設備造成資源浪費、成本過高的問題。
為了解決上述問題，本實用新型提供了一種多格式數字/模擬信號混合切換 矩陣，包括SDI輸入通道單元、Video輸入通道單元或Audio輸入通道單元，或者三個單元的任意組合。還包括與上述單元相對應的SDI輸出通道單元、Video 輸出通道單元或Audio輸出通道單元，或者三個單元的任意組合。上述SDI輸叉點開關單元將信號傳送到與其對應的SDI輸出通道單元、Video輸出通道單元 或Audio輸出通道單元。其中，在高帶寬交叉點開關單元的輸入/輸出位置上設置有阻抗匹配電路以便實現SDI輸入的切換傳輸。
優選方式下，上述高帶寬交叉點開關單元可采用Analog Device (AD)公司的 AD8115或帶寬更高的AD8118、 AD8150型芯片實現。
本實用新型的多格式數字/模擬信號混合切換矩陣，能夠同時完成多種信號 格式的切換，包括復合視頻、SDI數字視頻、單聲道模擬音頻、立體聲模擬音頻， 從而利用一臺設備實現了各類數字/模擬混合切換。在一定程度上，節省了使用 者設備投入的費用，增加了設備的利用率，具有較高的性價比，并且在使用方式上也便于使用者的使用。本實用新型多格式數字/模擬信號混合切換矩陣由于采用統一的交插點開關，簡化了電路設計，降低了生產成本，在組成不同的系統時，只要插入不同的輸入，輸出模塊即可，無需再變換交插點開關。此外，由于可在一個機箱內實現所有格式信號的統一或者分層切換。減少了操作人員插拔線纜的次數，降低了對設備及線纜的損耗。


圖1是現有技術實現不同輸入信號切換的矩陣功能原理示意圖； 圖2是本實用新型多格式數字/模擬信號混合切換矩陣第一種實施例的功能 原理示意圖3是本實用新型矩陣第一種實施例實現高帶寬交插點開關單元的阻抗匹 配電路設置方式示意圖4是本實用新型矩陣第二種實施例的功能原理示意圖； 圖5是本實用新型矩陣第三種實施例的功能原理示意圖； 圖6是本實用新型矩陣第四種實施例的功能原理示意圖。
具體實施方式
本實用新型的多格式數字/模擬信號混合切換矩陣，包括SDI輸入通道單元、 Video輸入通道單元或Audio輸入通道單元，或者三個單元的任意組合；還包括 與上述單元相對應的SDI輸出通道單元、Video輸出通道單元或Audio輸出通道 單元，或者三個單元的任意組合。SDI輸入通道單元、Video輸入通道單元或Audio 輸入通道單元分別通過同 一 高帶寬交叉點開關單元將信號傳送到與其對應的所 述SDI輸出通道單元、Video輸出通道單元和Audio輸出通道單元。
為了實現SDI輸入的切換傳輸，在高帶寬交叉點開關單元的輸入/輸出位置 上設置有阻抗匹配電路。優選方式下，阻抗匹配電路分別與SDI輸入通道單元、 SDI輸出通道單元集成于一塊電路板。使用時直接插接電路板即可實現互換使 用。相應的，Video
如圖2實施例1所示，該矩陣設備包括SDI輸入通道單元、Video輸入通道 單元和Audio輸入通道單元，以及與上述單元相對應的SDI輸出通道單元、Video
輸出通道單元和Audio輸出通道單元。上述輸入/輸出通道單元各自制成電路板卡，根據需要在矩陣設備中可設置多個不同類型配對的板卡。
如圖4實施例2所示，該矩陣設備包括SDI輸入通道單元、Video輸入通道單元，以及與上述單元相對應的SDI輸出通道單元、Video輸出通道單元。如圖及與上述單元相對應的SDI輸出通道單元和Audio輸出通道單元。如圖6實施例4所示，該矩陣設備包括Video輸入通道單元和Audio輸入通道單元，以及與上述單元相對應Video輸出通道單元和Audio輸出通道單元。上述輸入/輸出通道單元各自制成電路板卡，根據需要在矩陣設備中可設置多個不同類型配對的板卡。
優選方式下，上述實施例的高帶寬交插點開關單元選用Analog Device (AD) 公司的AD8115或帶寬更高的AD8118、 AD8150型芯片實現。正常模擬-現頻信號的要求帶寬是0-6MHz,數字視頻信號的要求帶寬是270MHz。為了能夠同時完成對兩種信號的切換，本實用新型采用帶寬大于270MHz的交插點開關，即可完成多種信號格式的兼容。
采用AD8115寬帶視頻切換集成電路，因為該芯片與其它芯片比較更具合理的性價比。AD8115將輸出緩沖器集成在芯片內，減少了寄生電容，使它的抗干擾能力較強，可以適應許多視頻應用；同時AD8115便于形成更大規模的視頻矩陣切換電路。AD8115主要由80bit的移位寄存器、并行鎖存器、解碼器、切換矩陣和輸出緩沖等部分構成。工作在土5V或土UV下，消耗電流分別為34mA或31m A, 信道切換時間小于60ns，并有O. 1%的停頓用于模擬音頻或數字音頻。AD8115有16個獨立輸出緩沖器，可以用在禁止狀態，輸出阻斷功能允許多個器件的輸出直接連接。AD8115的增益設計為2，在通過AD8115之前不需要衰減視頻信號。
SDI輸入、輸出通道在電路設計中均采用ECL電平傳輸，ECL電路的最大特點 是其基本門電路工作在非飽和狀態，又稱為非飽和性邏輯。也正因為如此，ECL 電路的最大優點是具有相當高的速度。這種電路的平均延遲時間可達幾個ns數 量級甚至更少。當電路從一種狀態過渡到另一種狀態時，對寄生電容的充;^文電 時間將減少，這也是ECL電路具有高開關速度的重要原因。另外，ECL電路是由 一個差分對管和一對射極跟隨器組成的，所以輸入阻抗大，輸出阻抗小，驅動 能力強，信號檢測能力高，差分輸出，抗共模干擾能力強，很容易達到幾百M的 應用。
如圖3所示，AD8115的容量是16xl 6，信號通道帶寬在-3db225MHz。還不 足以滿足數字視頻信號的要求。為此我們在信號的輸入輸出通道上采用ECL大 電流傳輸、阻抗完全匹配的方式。如圖所示，在SDI輸入，輸出通道的電路中， 加入了阻抗匹配電路，電阻Rl-3表示實現阻抗匹配的電阻，電路為本實用新型 采用的高帶寬交叉點開關單元。這種設計保證了在能量傳輸時，負載阻抗和傳輸 線的特征阻抗相等，從而不會產生反射，這表明所有能量都被負載吸收了。在 高速PCB布線時，為了防止信號的反射，均采用專業的阻抗計算軟件計算PCB 走線的特性阻抗，從而獲得100歐姆差模阻抗。
以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范 圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型披露的技術范 圍內，根據本實用新型的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變，都 應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1、一種多格式數字/模擬信號混合切換矩陣，其特征在于，包括SDI輸入通道單元、Video輸入通道單元或Audio輸入通道單元，或者三個單元的任意組合；還包括與上述單元相對應的SDI輸出通道單元、Video輸出通道單元或Audio輸出通道單元，或者三個單元的任意組合；所述SDI輸入通道單元、Video輸入通道單元或Audio輸入通道單元分別通過同一高帶寬交叉點開關單元將信號傳送到與其對應的所述SDI輸出通道單元、Video輸出通道單元和Audio輸出通道單元；在所述高帶寬交叉點開關單元的輸入/輸出位置上設置有阻抗匹配電路以便實現所述SDI輸入的切換傳輸。
2、 根據權利要求1所述的多格式數字/模擬信號混合切換矩陣，其特征在 于，所述高帶寬交叉點開關單元采用AD8115或AD8118、 AD8150實現。
3、 根據權利要求1或2所述的多格式數字/模擬信號混合切換矩陣，其特 征在于，所述高帶寬交叉點開關單元采用的帶寬大于270MHz。
專利摘要本實用新型公開了一種多格式數字/模擬信號混合切換矩陣，包括SDI輸入通道單元、Video輸入通道單元或Audio輸入通道單元，或者三個單元的任意組合，以及相對應的SDI輸出通道單元、Video輸出通道單元或Audio輸出通道單元的任意組合。上述SDI輸入通道單元、Video輸入通道單元或Audio輸入通道單元分別通過同一高帶寬交叉點開關單元將信號傳送到與其對應的SDI輸出通道單元、Video輸出通道單元或Audio輸出通道單元。本實用新型多格式數字/模擬信號混合切換矩陣由于采用統一的交插點開關，簡化了電路設計，降低了生產成本，便于操作人員使用，具有性價比優越、使用方便的特點。
文檔編號H04N5/268GK201181973SQ20082001221
公開日2009年1月14日 申請日期2008年4月18日 優先權日2008年4月18日
發明者孫云霞, 柳忠國, 鵬 程 申請人:大連捷成實業發展有限公司