专利名称：多格式数字/模拟信号混合切换矩阵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种矩阵，更具体地说，涉及一种改进切换电路实现数字、模拟信号混合切换的矩阵设备。
背景技术：
矩阵就是实现多路音视频WGA等信号的切换设备。 一般在多路输入的情况下有多路的输出选择，就形成了矩阵结构。即每一路输出都可与不同的输入信号"短接"，每路输出只能接通某一路输入，但某一路输入都可(同时)接通不同的输出。 一般习惯中，将形成MxN的结构称为矩阵，而将Mxl的结构称为切换器或选择器，lxM的结构称为分配器。矩阵切换器原理是利用芯片内部电路的导通与关闭进行接通与关断，并可通过电平进行控制完成信号的选择。
目前市场上的多格式混插矩阵，均只能实现单一信号混插。随着模拟向数字的过渡和转换这些产品已无法满足需要。例如图1所示，传统的SDI输入、video输入、Audio输入大多采用三种独立的切换通道，或者分别制成独立的设备使用。问题在于，各自独立的设备功能单一，在需要切换不同种类信号时，往往需要使用者付出高额成本分别购置设备，并在使用中以互换的方式使用， 这样不但成本较高，而且使用也不方便。
发明内容
本实用新型针对上述问题，设计一种多格式混插矩阵，使用一种带宽较高
的交插点开关，能够同时完成多种信号格式的切换，包括复合视频、SDI数字视 频、单声道模拟音频、立体声模拟音频，从而实现了数字/模拟混合切换。其目的旨在解决现有技术的矩阵设备对于切换不同输入信号需要多种不同设备造成资源浪费、成本过高的问题。
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种多格式数字/模拟信号混合切换 矩阵，包括SDI输入通道单元、Video输入通道单元或Audio输入通道单元，或者三个单元的任意组合。还包括与上述单元相对应的SDI输出通道单元、Video 输出通道单元或Audio输出通道单元，或者三个单元的任意组合。上述SDI输叉点开关单元将信号传送到与其对应的SDI输出通道单元、Video输出通道单元 或Audio输出通道单元。其中，在高带宽交叉点开关单元的输入/输出位置上设置有阻抗匹配电路以便实现SDI输入的切换传输。
优选方式下，上述高带宽交叉点开关单元可采用Analog Device (AD)公司的 AD8115或带宽更高的AD8118、 AD8150型芯片实现。
本实用新型的多格式数字/模拟信号混合切换矩阵，能够同时完成多种信号 格式的切换，包括复合视频、SDI数字视频、单声道模拟音频、立体声模拟音频， 从而利用一台设备实现了各类数字/模拟混合切换。在一定程度上，节省了使用 者设备投入的费用，增加了设备的利用率，具有较高的性价比，并且在使用方式上也便于使用者的使用。本实用新型多格式数字/模拟信号混合切换矩阵由于采用统一的交插点开关，简化了电路设计，降低了生产成本，在组成不同的系统时，只要插入不同的输入，输出模块即可，无需再变换交插点开关。此外，由于可在一个机箱内实现所有格式信号的统一或者分层切换。减少了操作人员插拔线缆的次数，降低了对设备及线缆的损耗。
图1是现有技术实现不同输入信号切换的矩阵功能原理示意图； 图2是本实用新型多格式数字/模拟信号混合切换矩阵第一种实施例的功能 原理示意图3是本实用新型矩阵第一种实施例实现高带宽交插点开关单元的阻抗匹 配电路设置方式示意图4是本实用新型矩阵第二种实施例的功能原理示意图； 图5是本实用新型矩阵第三种实施例的功能原理示意图； 图6是本实用新型矩阵第四种实施例的功能原理示意图。
具体实施方式
本实用新型的多格式数字/模拟信号混合切换矩阵，包括SDI输入通道单元、 Video输入通道单元或Audio输入通道单元，或者三个单元的任意组合；还包括 与上述单元相对应的SDI输出通道单元、Video输出通道单元或Audio输出通道 单元，或者三个单元的任意组合。SDI输入通道单元、Video输入通道单元或Audio 输入通道单元分别通过同 一 高带宽交叉点开关单元将信号传送到与其对应的所 述SDI输出通道单元、Video输出通道单元和Audio输出通道单元。
为了实现SDI输入的切换传输，在高带宽交叉点开关单元的输入/输出位置 上设置有阻抗匹配电路。优选方式下，阻抗匹配电路分别与SDI输入通道单元、 SDI输出通道单元集成于一块电路板。使用时直接插接电路板即可实现互换使 用。相应的，Video
如图2实施例1所示，该矩阵设备包括SDI输入通道单元、Video输入通道 单元和Audio输入通道单元，以及与上述单元相对应的SDI输出通道单元、Video
输出通道单元和Audio输出通道单元。上述输入/输出通道单元各自制成电路板卡，根据需要在矩阵设备中可设置多个不同类型配对的板卡。
如图4实施例2所示，该矩阵设备包括SDI输入通道单元、Video输入通道单元，以及与上述单元相对应的SDI输出通道单元、Video输出通道单元。如图及与上述单元相对应的SDI输出通道单元和Audio输出通道单元。如图6实施例4所示，该矩阵设备包括Video输入通道单元和Audio输入通道单元，以及与上述单元相对应Video输出通道单元和Audio输出通道单元。上述输入/输出通道单元各自制成电路板卡，根据需要在矩阵设备中可设置多个不同类型配对的板卡。
优选方式下，上述实施例的高带宽交插点开关单元选用Analog Device (AD) 公司的AD8115或带宽更高的AD8118、 AD8150型芯片实现。正常模拟-现频信号的要求带宽是0-6MHz,数字视频信号的要求带宽是270MHz。为了能够同时完成对两种信号的切换，本实用新型采用带宽大于270MHz的交插点开关，即可完成多种信号格式的兼容。
采用AD8115宽带视频切换集成电路，因为该芯片与其它芯片比较更具合理的性价比。AD8115将输出緩沖器集成在芯片内，减少了寄生电容，使它的抗干扰能力较强，可以适应许多视频应用；同时AD8115便于形成更大规模的视频矩阵切换电路。AD8115主要由80bit的移位寄存器、并行锁存器、解码器、切换矩阵和输出緩冲等部分构成。工作在土5V或土UV下，消耗电流分别为34mA或31m A, 信道切换时间小于60ns，并有O. 1%的停顿用于模拟音频或数字音频。AD8115有16个独立输出緩冲器，可以用在禁止状态，输出阻断功能允许多个器件的输出直接连接。AD8115的增益设计为2，在通过AD8115之前不需要衰减视频信号。
SDI输入、输出通道在电路设计中均采用ECL电平传输，ECL电路的最大特点 是其基本门电路工作在非饱和状态，又称为非饱和性逻辑。也正因为如此，ECL 电路的最大优点是具有相当高的速度。这种电路的平均延迟时间可达几个ns数 量级甚至更少。当电路从一种状态过渡到另一种状态时，对寄生电容的充;^文电 时间将减少，这也是ECL电路具有高开关速度的重要原因。另外，ECL电路是由 一个差分对管和一对射极跟随器组成的，所以输入阻抗大，输出阻抗小，驱动 能力强，信号检测能力高，差分输出，抗共模干扰能力强，很容易达到几百M的 应用。
如图3所示，AD8115的容量是16xl 6，信号通道带宽在-3db225MHz。还不 足以满足数字视频信号的要求。为此我们在信号的输入输出通道上采用ECL大 电流传输、阻抗完全匹配的方式。如图所示，在SDI输入，输出通道的电路中， 加入了阻抗匹配电路，电阻Rl-3表示实现阻抗匹配的电阻，电路为本实用新型 采用的高带宽交叉点开关单元。这种设计保证了在能量传输时，负载阻抗和传输 线的特征阻抗相等，从而不会产生反射，这表明所有能量都被负载吸收了。在 高速PCB布线时，为了防止信号的反射，均采用专业的阻抗计算软件计算PCB 走线的特性阻抗，从而获得100欧姆差模阻抗。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范 围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都 应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种多格式数字/模拟信号混合切换矩阵，其特征在于，包括SDI输入通道单元、Video输入通道单元或Audio输入通道单元，或者三个单元的任意组合；还包括与上述单元相对应的SDI输出通道单元、Video输出通道单元或Audio输出通道单元，或者三个单元的任意组合；所述SDI输入通道单元、Video输入通道单元或Audio输入通道单元分别通过同一高带宽交叉点开关单元将信号传送到与其对应的所述SDI输出通道单元、Video输出通道单元和Audio输出通道单元；在所述高带宽交叉点开关单元的输入/输出位置上设置有阻抗匹配电路以便实现所述SDI输入的切换传输。
2、 根据权利要求1所述的多格式数字/模拟信号混合切换矩阵，其特征在 于，所述高带宽交叉点开关单元采用AD8115或AD8118、 AD8150实现。
3、 根据权利要求1或2所述的多格式数字/模拟信号混合切换矩阵，其特 征在于，所述高带宽交叉点开关单元采用的带宽大于270MHz。
专利摘要本实用新型公开了一种多格式数字/模拟信号混合切换矩阵，包括SDI输入通道单元、Video输入通道单元或Audio输入通道单元，或者三个单元的任意组合，以及相对应的SDI输出通道单元、Video输出通道单元或Audio输出通道单元的任意组合。上述SDI输入通道单元、Video输入通道单元或Audio输入通道单元分别通过同一高带宽交叉点开关单元将信号传送到与其对应的SDI输出通道单元、Video输出通道单元或Audio输出通道单元。本实用新型多格式数字/模拟信号混合切换矩阵由于采用统一的交插点开关，简化了电路设计，降低了生产成本，便于操作人员使用，具有性价比优越、使用方便的特点。
文档编号H04N5/268GK201181973SQ20082001221
公开日2009年1月14日 申请日期2008年4月18日 优先权日2008年4月18日
发明者孙云霞, 柳忠国, 鹏 程 申请人:大连捷成实业发展有限公司