專利名稱：按鍵鎖定式視音矩陣切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電視播控領(lǐng)域的視音矩陣切換裝置，特別是一種按鍵鎖定式視音矩陣切換裝置。
目前，我國生產(chǎn)視音矩陣切換裝置的廠家不多，主要產(chǎn)品有獲影視部科技進步三等獎，并獲影視部唯一鑒定、推廣的泰州市廣播科研所的GDX系列產(chǎn)品。詳見1991年第1期《廣播與電視技術(shù)》封底。對于廣大基層用戶來說，GDX產(chǎn)品(其方框圖如圖(1)所示)有其成功的一面，但尚存有下列不足1、由于該產(chǎn)品用CMOS模擬開關(guān)切換信號，而CMOS模擬開關(guān)是用BCD碼控制的，故需要有對人工按下的鍵進行編碼、鎖存的電路，這種方式在輸入與輸出信號都很多的場合是適用的，但廣大基層用戶輸入和輸出的信號并不多，一般均少于8路。信號越少用編碼方式的電路越顯得冗余。2、CMOS開關(guān)對通過的信號約有二分貝的衰減，需加電子線路來補償。3、在GDX產(chǎn)品中，采用VD發(fā)生器使切換在場消隱期間進行，但如用較簡線路解決切換時畫面的抖動而取代場消隱期間切換電路，對無幀同步器的廣大基層用戶來說是值得的。(如無幀同步器兩個不同步信號的場消隱脈沖也不同步，無論在哪個信號的場消隱期間切換，都不可能消除半場接縫)。4、GDX產(chǎn)品的停電記憶電路主要由一大容量電解電容組成，以保證在斷電后，原選擇的開關(guān)點不丟失。但大電容在通電時對電源的沖擊較大，容易造成電源損壞，這對供電環(huán)境較差的廣大基層用戶來說是不適宜的。上述的原因還勢必導(dǎo)致產(chǎn)品的成本高等結(jié)果。在《電視技術(shù)》1991年第10期第64頁上的廣告中就有視音矩陣切換器的價格，其中YZ－D403視音矩陣切換器的價格為4200元／臺。這種四路輸入三路輸出的矩陣切換器雖已夠基層用戶使用，但在價格上卻是個負擔(dān)。如能解決有關(guān)技術(shù)難題，簡化線路，降低成本，將更會受到基層用戶的歡迎。
本實用新型的目的在于彌補上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，而提供一種按鍵鎖定式視音矩陣切換裝置，以針對廣大基層用戶的特點，在保證信號質(zhì)量的前提下，在較簡單的矩陣切換線路上解決矩陣切換器中串?dāng)_、漏信、插入損耗、切換時圖象抖動和停電記憶等技術(shù)問題，使矩陣切換器產(chǎn)品具有簡單、可靠、成本低，適合廣大基層視象部門使用。
本實用新型的技術(shù)解決方案是輸入與視頻音頻信號源設(shè)備相連，輸出與電視發(fā)射、傳送、監(jiān)視等設(shè)備相連，它包括了開關(guān)矩陣(2)和開關(guān)矩陣(3)，上述開關(guān)矩陣(2)、(3)由能夠“自鎖”和“互鎖”的機械連鎖開關(guān)和以射隨器為核心的電路構(gòu)成，共有M個具有N位鍵的機械連鎖開關(guān)，每位鍵上應(yīng)有兩個小開關(guān)。在圖(2)中，把每個機械連鎖開關(guān)上的N個鍵構(gòu)成一行，M個機械連鎖開關(guān)上N值相同的鍵構(gòu)成一列，分別把按鍵上開關(guān)的一端按列值相同連接在一起后再接上一電阻，電阻的另一端為輸入端，分別把按鍵上開關(guān)的另一端按行值相同連接在一起后也接上一電阻，電阻的另一端接開關(guān)K，K能轉(zhuǎn)換到緩沖放大器(10)或直接輸出，則構(gòu)成N路輸入、M路輸出的開關(guān)矩陣(2)，下面從圖(3)看開關(guān)矩陣(3)的組成在視頻開關(guān)(1)中，有機械連鎖開關(guān)按鍵上的一開關(guān)(4)，其一端接經(jīng)高頻濾波后的電源，一端接高頻隔離元件(5)，并經(jīng)(5)控制晶體管(6)的導(dǎo)通和截止。泄流元件(11)的一端與地相連，另一端通過其它元件或直接與輸出電容(8)相連，電容(8)的另一端為視頻開關(guān)(1)的輸出，晶體管(7)的基極引出端為視頻開關(guān)(1)的輸入。由于各按鍵上的小開關(guān)都能與其它元件構(gòu)成同(1)一樣的視頻開關(guān)，則每位按鍵對應(yīng)的視頻開關(guān)可組成N路入M路出的開關(guān)矩陣，將各視頻開關(guān)的輸入端按列值相同而連接，并分別再各接一和(9)一樣的輸入電路，又分別將各視頻開關(guān)的輸出端按行值相同而連接，并以連接點作該行輸出，則構(gòu)成N路入M路出的開關(guān)矩陣(3)。N應(yīng)≤8，M≤8。開關(guān)矩陣(2)中，與機械開關(guān)連接的電阻R的最佳阻值(指對600歐負載)為R＝600(M－1)／(M＋1)。
以下結(jié)合
開關(guān)矩陣(2)和(3)的關(guān)聯(lián)上述機械連鎖開關(guān)都有N位按鍵，每位按鍵上又有兩個“小開關(guān)”，這兩個小開關(guān)在電路上不相通，只是通過按鍵在機械上關(guān)聯(lián)，在圖(2)和圖(3)中，K1都表示同一個機械連鎖開關(guān)(K2～KM也一樣)，這是由于K1在各位按鍵上的兩個小開關(guān)一個用于構(gòu)成開關(guān)矩陣(2)，繪在了圖(2)中，一個用于構(gòu)成開關(guān)矩陣(3)，繪在了圖(3)中，它們在圖中的排列情況如下在圖(2)中，用虛線連著橫向排列的第一排開關(guān)標(biāo)上K1，其中只有一個小開關(guān)通過電阻與輸入端口“IN1”相連，表明這個開關(guān)是K1第一位按鍵上的小開關(guān)，通過電阻與“IN2”端口相連的小開關(guān)，則是K1第二位按鍵上的小開關(guān)……通過電阻與INn相連的小開關(guān)，就表明它是K1第N位按鍵上的小開關(guān)，在圖(3)中，K1第一位按鍵上的小開關(guān)就是圖中標(biāo)“4”的那個，從圖中可見，用虛線把它連在K1上，并且由它組成的視頻開關(guān)與輸入端口“IN1”連通(指通過輸入電路“9”相連)，圖(3)中，K1第二位按鍵也有一小開關(guān)，由這個小開關(guān)組成的視頻開關(guān)則與端口“IN2”連通……同樣，K1第N位按鍵上的小開關(guān)組成的視頻開關(guān)與端口“INn”連通。在開關(guān)矩陣(2)中，輸入端口接音頻信號，通過K1按鍵上的小開關(guān)將信號送到音頻OUT1輸出，在開關(guān)矩陣(3)中，輸入端口接視頻信號，通過K1按鍵上小開關(guān)組成的視頻開關(guān)將信號送到視頻OUT1輸出，由于在按鍵動作時，兩個小開關(guān)也同步動作，故能同步切換視、音信號。K2到KM的切換狀況也可類推，也就是說由M個具有N位按鍵的機構(gòu)連鎖開關(guān)排成M×N的(按鍵)矩陣，控制著開關(guān)矩陣(2)和(3)，開關(guān)矩陣(2)接音頻信號，開關(guān)矩陣(3)接視頻信號，(2)和(3)通過按鍵在機械上關(guān)聯(lián)，在矩陣排列上也對應(yīng)，但在電路上是隔離的，故當(dāng)按鍵動作時，開關(guān)矩陣(2)和(3)中與按鍵對應(yīng)的小開關(guān)也同步動作(閉、合)，于是分別將音、視信號從輸入端同步切換到了音、視輸出端口。
本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點1、簡單，主要是(1)利用機械連鎖開關(guān)“選擇”、“鎖存”等特點并與射隨器的特點相結(jié)合，來取代現(xiàn)有技術(shù)中編碼器、鎖存器、CMOS開關(guān)等數(shù)字集成塊。(2)無插入損耗及靜電危害，不須加電子線路來補償。(3)一元件多用途。如射隨器，即作信號分配又作信號隔離等。(4)直接在機械開關(guān)上切換伴音信號，大大地簡化了音頻切換電路。
2、可靠的停電記憶功能。這是除電路可靠外的另一種功能。由于機械開關(guān)狀態(tài)與矩陣切換選擇一一對應(yīng)，并且這種選擇被機械狀態(tài)“鎖存”，故不會因電源閃動或停電而改變所選擇的電路狀態(tài)。這對供電條件差的基層用戶而言是很重要的。
3、經(jīng)濟。一是電路簡單使成本降低，二是電路的性質(zhì)決定可以使用價格低的元器件。如使用9012、9013晶體管，價格僅為0.20－0.30元／只，就能使電路性能達到要求。
附圖的圖面說明如下圖1為現(xiàn)有技術(shù)中GDX產(chǎn)品的方框圖。其中12為輸入控制鍵，13為編碼電路，14為鎖存電路，15為輸出控制鍵，16為編碼電路，17為鎖存電路，18為視頻信號分配放大電路，19為CMOS視頻開關(guān)矩陣，20為視頻放大輸出電路，21為VD發(fā)生器，22為音頻信號分配放大電路，23為CMOS音頻開關(guān)矩陣，24為音頻放大輸出電路，25為CMOS顯示開關(guān)矩陣，26為發(fā)光二極管顯示電路。
圖2為本實用新型的開關(guān)矩陣(2)。
圖3為本實用新型的開關(guān)矩陣(3)。
圖4為本實用新型(四入四出)音頻部分。
圖5為本實用新型電源。
圖6為本實用新型(四入四出)視頻部分。
本實用新型
以下結(jié)合附圖及實施例作進一步的詳述在圖4中，虛線連著一組開關(guān)的是一個機械連鎖開關(guān)，其可“自鎖”和“互鎖”，即可“鎖存”和“選擇”，也就是每次選擇一個鍵按下，開關(guān)會將其“鎖存”，并把原來“鎖存”的鍵彈開。圖中有四個這種開關(guān)，把每個機械開關(guān)上的鍵看成一行，四個機械開關(guān)上位數(shù)值相同的鍵看成一列，再把按鍵上開關(guān)的一端按列值相同連在一起作輸入端，另一端按行值相同接在一起作輸出端，則構(gòu)成四路入四路出的開關(guān)矩陣電路，該電路連上電阻R、開關(guān)K及緩沖放大器可作音頻切換器，但這種電路是不能直接切換視頻信號的，如機械開關(guān)上存在較大漏信，即開關(guān)斷開后，開關(guān)上的分布電容為視頻頻率高端提供了通路，從而造成串?dāng)_，除此而外，還有輸入信號分配、切換時畫面跳動等問題，如通過晶體管切換信號，還要考慮頻響和插入損耗等問題。下面介紹怎樣解決這些問題在圖6中，當(dāng)開關(guān)KMN合上后，BG2為射隨器電路，在高頻電路中，射隨器得到廣泛應(yīng)用，由于它引入深度負反饋，可使通頻帶展寬，選用高頻管組成射隨器，在視頻內(nèi)帶是完全能滿足頻響要求的，這種電路還是較理想的無插入損耗電路。對其他視頻指標(biāo)，射隨器也能達到滿意的效果，用射隨器電路作信號分配也是適合的，在此都不贅述。
現(xiàn)分析機械開關(guān)斷開后，BG2的漏信及各“視頻開關(guān)”間的串?dāng)_情況，開關(guān)斷開后，BG2截止，故信號不能通過，又由于BG2結(jié)電容很小(普通高頻管分布電容小于10PF，比機械開關(guān)分布電容小一個數(shù)量級)，漏過去的高頻信號是很微弱的，在圖象上難以看到，由于機械開關(guān)的“選擇”作用，由四個射隨器通過電容聯(lián)成的“四選一”輸出通道中只有一路信號輸出，其余三個射隨器因發(fā)射極電壓切斷而截止，但都還有微弱的信號漏出來，為防止幾路漏過來的信號疊加在一起形成串?dāng)_，加了電阻R′，即圖3中的(11)，用它泄放開關(guān)斷開后電容C0的電荷，這樣，C0的正級直流電位約為零伏，BG2的發(fā)射極電位也約為零，BG2漏過來的微弱信號和從C0過來的信號均被R′旁路。
電感L1－L4及與之相連的電容為高頻濾波電路，能起到隔斷和旁路掉輸入信號之間及其與電源間的高頻串?dāng)_、二級管D為高頻鍺管，它則隔斷圖6中將每路輸入信號一分四的四路射隨器間的串?dāng)_，由于信號不在機械開關(guān)上直接切換，避免了開關(guān)漏信帶來的串?dāng)_及連線上的干擾，電容Ci1、Ci2，電阻Ri、Rb1、Rb2構(gòu)成輸入電路，該電路能提供一個公共輸入阻抗和一公共偏壓。圖6中的“四選一”機械連鎖開關(guān)帶機械鎖定，不會有按鍵時手指壓力變化不定的現(xiàn)象，觸點產(chǎn)生的抖動過程極短，加之在觸點抖動時，電容C0被充電，電壓要充到高于BG2基極電壓0.7伏左右時，BG2才導(dǎo)通(BG2基極電壓約5.3V)，此時觸點上的抖動已結(jié)束，故在圖象上看不見觸點抖動的影響，并且在兩個同步信號之間切換時無半場接縫。由四個輸出電容(C0)聯(lián)結(jié)的輸出通道中，當(dāng)切斷其中一個電容的信號、接通另一電容而輸出另一信號時，由于電容兩端的電壓都不會突變，使得切換時畫面穩(wěn)定，不跳動抖動，其效果雖比在場消隱期間切換的效果稍差些，但簡單、可靠、經(jīng)濟，這對基層部門來說是值得的。
音頻切換電路見圖4。音頻頻率較低，可直接在機械開關(guān)上切換信號，這樣電路將更簡單，由于開關(guān)矩陣選出的每路信號都將被衰減4分貝，故在四路輸出都加了緩沖放大器(12)，在圖4中，用四個連著的方框表示，電路原理詳見圖4中的(12)，其中BG1組成高輸入阻抗緩沖級，BG2組成普通共射放大電路，可得約8分貝的電壓增益，改變Rel的值，能在6分貝內(nèi)調(diào)節(jié)電壓增益，當(dāng)本切換裝置用作錄制、復(fù)制節(jié)目，輸出端是連接錄相機、監(jiān)視器等設(shè)備時(這些設(shè)備音頻輸入阻抗較高)，可將開關(guān)(K)撥到直通上，這時斷開不用音頻放大部分，使音頻切換部分成為純電阻的線性電路。
本實用新型是直接在機械開關(guān)上切換音頻信號，這就要求每位按鍵上至少要有兩個小開關(guān)，這樣才能使視頻信號和音頻信號同步，最好能選用彩電上用于頻道轉(zhuǎn)換的機械開關(guān)，這種開關(guān)能滿足上面條件，并其觸點是被密封的，機械性能較好。
下面介紹擴展輸入輸出的方法，在圖6電路中，把橫著的方框稱為矩陣的行，豎著的方框稱為矩陣的列，如擴展輸入，則增加列的數(shù)目，擴展輸出則增加行的數(shù)目。但當(dāng)行值M超過8行時，還應(yīng)另加信號分配電路，由于電阻R′(即圖3中的(11))對輸出信號有旁路作用，約等于(N－1)個(R′＋Re＋RL)的電阻并聯(lián)在輸出端，考慮到基層部門的輸入信號源一般不超過8路，故取N≤8路既能滿足一般用戶需要又不會對輸出信號有明顯衰減，音頻電路的擴展也可類推，只是與機械連鎖開關(guān)連接的電阻阻值要改變，改變的值與輸入的增減無關(guān)(因不管輸入增或減，機械連鎖開關(guān)每次按下都只選中一路輸入信號)，但要與輸出路數(shù)的增減有關(guān)，如M表示輸出路數(shù)，則可按下面公式計算R的最佳阻值(指對600歐負載)，R＝600(M－1)／(M＋1)。
權(quán)利要求1.一種電視播控領(lǐng)域的按鍵鎖定式視音矩陣切換裝置，輸入與視頻音頻信號源設(shè)備相連，輸出與電視發(fā)射、傳送、監(jiān)視等設(shè)備相連，它包括了開關(guān)矩陣(2)和開關(guān)矩陣(3)，上述開關(guān)矩陣(2)、(3)由能夠“自鎖”和“互鎖”的機械連鎖開關(guān)和以射隨器為核心的電路構(gòu)成，共有M個具有N位鍵的機械連鎖開關(guān)，每位鍵上應(yīng)有兩個小開關(guān)，開關(guān)矩陣(2)的特征在于，把每個機械連鎖開關(guān)上的N個鍵構(gòu)成一行，M個機械連鎖開關(guān)上N值相同的鍵構(gòu)成一列，分別把按鍵上開關(guān)的一端按列值相同連接在一起后再接上一電阻，電阻的另一端為輸入端，分別把按鍵上開關(guān)的另一端按行值相同連接在一起后也接上一電阻，電阻的另一端接開關(guān)K，K能轉(zhuǎn)換到緩沖放大器(10)或直接輸出，則構(gòu)成N路輸入、M路輸出的開關(guān)矩陣(2)，開關(guān)矩陣(3)的特征在于，在視頻開關(guān)(1)中，有機械連鎖開關(guān)按鍵上的一開關(guān)(4)，其一端接經(jīng)高頻濾波后的電源，一端接高頻隔離元件(5)，并經(jīng)(5)控制晶體管(6)的導(dǎo)通和截止，泄流元件(11)的一端與地相連，另一端通過其他元件或直接與輸出電容(8)相連，電容(8)的另一端為視頻開關(guān)(1)的輸出，晶體管(7)的基極引出端為視頻開關(guān)(1)的輸入，由于各按鍵上的小開關(guān)都能與其他元件構(gòu)成同(1)一樣的視頻開關(guān)，則每位按鍵對應(yīng)的視頻開關(guān)可組成N路入M路出的開關(guān)矩陣，將各視頻開關(guān)的輸入端按列值相同而連接，并分別再各接一和(9)一樣的輸入電路，又分別將各視頻開關(guān)的輸出端按行值相同而連接，并以連接點作該行輸出，則構(gòu)成N路入M路出的開關(guān)矩陣(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求(1)中所述的按鍵鎖定式視音矩切換裝置，其特征在于所述的N≤8，M≤8，開關(guān)矩陣(2)中與機械開關(guān)連接的電阻R的最佳阻值(指對600歐負載)為R＝600(M－1)／(M＋1)。
專利摘要一種電視播控領(lǐng)域的按鍵鎖定式視音矩陣切換裝置。解決了現(xiàn)有技術(shù)中信號分配、插入損耗、串?dāng)_等問題。由M個具有N位按鍵的機械連鎖開關(guān)及以射隨器為核心的電路組成。這種矩陣切換電路要比由CMOS開關(guān)組成的矩陣切換器簡單得多，能在信號通道實行無觸點切換，并能滿足頻響等視頻指標(biāo)要求。利用機械開關(guān)“選擇”和“鎖存”的特點，并將其與射隨器電路特點相結(jié)合，從而構(gòu)成矩陣切換電路。適合廣大基層視象部門使用。
文檔編號H04N5/262GK2143032SQ92202028
公開日1993年9月29日 申請日期1992年1月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月30日
發(fā)明者林宏 申請人:林宏