CN212850752U - 一种通用视频矩阵电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种通用视频矩阵电路，包括数字交叉开关芯片，数字交叉开关芯片设有输入端口，且输入端口为DP信号端口、DVI信号端口、HDMI信号端口中的一种或多种，数字交叉开关芯片的部分或全部输入端口连接有第一视频转换电路，第一视频转换电路包括VGA模拟信号转DVI信号转换电路、VGA模拟信号转HDMI信号转换电路、SDI信号转DVI信号转换电路、SDI信号转HDMI信号转换电路中的一种或多种。本实用新型可针对输入的数字信号或模拟信号进行视频切换，抗干扰能力强，并且切换效率高。

Description

一种通用视频矩阵电路

技术领域

本申请属于视频技术领域，具体涉及一种通用视频矩阵电路。

背景技术

随着科技的快速发展，视频领域也从传统的模拟化朝着数字化、高清化发展，视频矩阵也随着视频领域的快速发展而得到广泛应用。常用视频矩阵的有模拟视频矩阵和数字视频矩阵。模拟视频矩阵主要是由模拟阵列开关实现，完成VGA(VideoGraphicArray)等模拟视频信号的切换。由于新的视频设备都逐渐取消模拟视频接口，由HDMI(HighDefinition Multimedia Interface)、DP(DisplayPort)等数字接口代替，因此数字视频矩阵应运而生。

数字视频矩阵主要由数字交叉开关实现，完成HDMI、DP等数字视频接口的切换。但在设备性能稳定性要求较高的某些领域，老式设备还都以VGA视频接口为主，短时间内不会更新换代，而新增加设备大多是HDMI、DP等视频接口，从而造成新老设备无法统一进行视频信号切换的问题。

现有技术如授权公告号为CN 208739263 U的中国专利文献，其公开了一种视频矩阵电路，由4块视频矩阵切换芯片MT8816实现32路输入切换16路输出的功能，并且为解决多路扩展导致的切换芯片间的干扰问题，在每一路输出端上均串联一个三极管射极跟随器后再并联在一起。

但是该现有技术采用的MT8816芯片为一款8×16的模拟开关阵列，仅针对模拟信号进行切换，并且在实现多路切换时具有一定的局限性，需通过多个芯片并联完成，而且在每路输出端串联一个三极管射极跟随器的方式并不能完全消除多路切换时相互干扰。这导致该整体方案设计复杂，在复杂环境中抗干扰能力差，不满足对稳定性要求高的环境使用。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种通用视频矩阵电路，可针对输入的数字信号或模拟信号进行视频切换，抗干扰能力强，并且切换效率高。

为实现上述目的，本申请所采取的技术方案为：

一种通用视频矩阵电路，所述通用视频矩阵电路包括数字交叉开关芯片，所述数字交叉开关芯片设有输入端口，且输入端口为DP信号端口、DVI信号端口、HDMI信号端口中的一种或多种，所述DP信号端口用于接收DP信号的输入，所述DVI信号端口用于接收DVI信号的输入，所述HDMI信号端口用于接收HDMI信号的输入；

所述数字交叉开关芯片的部分或全部输入端口连接有第一视频转换电路，所述第一视频转换电路包括VGA模拟信号转DVI信号转换电路、VGA模拟信号转HDMI信号转换电路、SDI信号转DVI信号转换电路、SDI信号转HDMI信号转换电路中的一种或多种。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

作为优选，所述数字交叉开关芯片为1块，所述DP信号和DVI信号和HDMI信号为数字信号，1路数字信号包括4路差分信号；

该数字交叉开关芯片设有的输入端口包括1路DP信号端口、1路DVI信号端口、8路HDMI信号端口，所述8路HDMI信号端口中的5路连接有所述VGA模拟信号转HDMI信号转换电路，所述8路HDMI信号端口中的2路连接有所述SDI信号转HDMI信号转换电路。

作为优选，所述通用视频矩阵电路包括多块所述数字交叉开关芯片。

作为优选，所述数字交叉开关芯片为4块，所述DP信号和DVI信号和HDMI信号为数字信号，1路数字信号包括4路差分信号；

4块数字交叉开关芯片对应的输入引脚组合作为同1路数字信号的输入端口，4块数字交叉开关芯片对应的输出引脚组合作为同1路数字信号的输出端口。

作为优选，所述4块数字交叉开关芯片作为一组转换结构，所述通用视频矩阵电路包括多组转换结构。

作为优选，所述数字交叉开关芯片采用ADN4605芯片。

作为优选，所述VGA模拟信号转DVI信号转换电路和所述VGA模拟信号转HDMI信号转换电路分别包括MS9282视频转换芯片，所述MS9282视频转换芯片的输入端接收VGA模拟信号的输入，所述MS9282视频转换芯片的输出端与所述数字交叉开关芯片的DVI信号端口或HDMI信号端口连接。

作为优选，所述SDI信号转DVI信号转换电路和所述SDI信号转HDMI信号转换电路分别包括GS2971视频转换芯片和ADV7511W视频转换芯片，所述GS2971视频转换芯片的输入端接收SDI信号的输入，所述GS2971视频转换芯片的输出端与所述ADV7511W视频转换芯片的输入端相连，所述ADV7511W视频转换芯片的输出端与所述数字交叉开关芯片的HDMI信号端口连接。

作为优选，所述数字交叉开关芯片设有输出端口，且输出端口为DP信号端口、DVI信号端口、HDMI信号端口中的一种或多种，所述输出端口的类型与所述输入端口的类型对应，所述输出端口的数量小于或等于输入端口的数量。

作为优选，所述数字交叉开关芯片的部分或全部输出端口连接有第二视频转换电路，所述第二视频转换电路包括DP信号转VGA模拟信号转换电路、HDMI信号转VGA模拟信号转换电路、DVI信号转VGA模拟信号转换电路中的一种或多种。

本申请提供的通用视频矩阵电路，基于数字交叉开关芯片实现高效的数字视频切换，抗干扰能力强，有效避免了切换显示时多路视频相互干扰的问题；并且在数字交叉开关芯片的输入端口集成多种视频转换电路，解决了现有的视频矩阵电路功能单一的问题。

附图说明

图1为本申请的通用视频矩阵电路的结构示意图；

图2为本申请的通用视频矩阵电路的一种实施例结构示意图；

图3为本申请的通用视频矩阵电路的另一种实施例结构示意图；

图4为本申请的通用视频矩阵电路的另一种实施例结构示意图。

图示中：1、数字交叉开关芯片；2、第一视频转换电路；3、MS9282视频转换芯片；4、GS2971视频转换芯片；5、ADV7511W视频转换芯片；6、TL8511A芯片；7、LT8711V芯片。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。

其中一个实施例中，提供一种通用视频矩阵电路，设有多类型视频信号输入端口，满足各类模拟、数字视频信号的同步切换，通用性强。

具体的，如图1所示，本实施例的通用视频矩阵电路包括数字交叉开关芯片1，所述数字交叉开关芯片1设有输入端口，且输入端口为DP信号端口、DVI信号端口、HDMI信号端口中的一种或多种。其中DP信号端口用于接收DP信号的输入，所述DVI信号端口用于接收DVI信号的输入，所述DVI信号端口用于接收HDMI信号的输入。

数字交叉开关芯片的部分或全部输入端口连接有第一视频转换电路2，所述第一视频转换电路2包括VGA模拟信号转DVI(Digital Visual Interface)信号转换电路、VGA模拟信号转HDMI信号转换电路、SDI(Serial Digital Interface)信号转DVI信号转换电路、SDI信号转HDMI信号转换电路中的一种或多种。

考虑到实际应用以及电路成本，本实施例的第一视频转换电路2主要提供VGA/SDI信号转换为DVI/HDMI信号。在其他实施例或者实际应用需要的情况下，第一视频转换电路2还可以包括现有的VGA信号转DP信号等转换电路。

需要说明的是，数字交叉开关芯片的输入端口可以是指芯片的引脚，例如DVI信号端口指芯片用于DVI信号输入的4个引脚；也可以是由芯片4个引脚引出形成针对各类信号输入的集成端口，例如HDMI接头、DVI接头等，但其本质均通过芯片的引脚将信号输入芯片，并且1个端口对应4个引脚。

本实施例数字交叉开关芯片的输入端口支持DP信号、DVI信号和HDMI信号的输入，实现对数字视频信号的切换，避免切换动作产生的相互干扰；为了进一步提升视频矩阵电路的通用性，在输入端口的数据上游设置各类视频转换电路，使得输入端口有效兼容了VGA、HDMI、DP、SDI等常用的视频接口，解决了现有的视频矩阵电路功能单一的问题。

利用数字交叉开关芯片对输入的数字视频信号进行切换输出，无需在输出端串联跟随器即可有效避免多路视频切换显示时相互干扰的问题，在复杂的环境中也可实现视频高清显示，并且可实现视频信号的远距离传输。

数字交叉开关芯片根据芯片功能手册即可实施切换逻辑，本实施例重点不在于对切换逻辑的改变，因此不对切换逻辑程序进行展开描述，参考现有技术实现即可。例如数字交叉开关芯片通过IIC连接MCU(包括但不限于ARM、DSP等，例如LPC2478芯片)，根据MCU的控制信号实现视频切换。

对于本申请的通用视频矩阵电路而言，其可根据实际需要选择对应种类的输入端口以及第一视频转换电路，使用灵活性高。第一视频转换电路与输入端口之间可以是固定连接，以高度集成整个通用视频矩阵电路，减少体积，方便使用；第一视频转换电路与输入端口之间也可以是活动连接，例如利用插拔等方式实现通用视频矩阵电路的灵活搭配，满足多种需求。

在一个实施例中，如图2所示，提供一种适合输入信号较少的通用视频矩阵电路如下：

数字交叉开关芯片为1块，本实施例中数字交叉开关芯片支持输入的DP信号和DVI信号和HDMI信号为数字信号，1路数字信号包括4路差分信号。

该数字交叉开关芯片设有的输入端口包括1路DP信号端口、1路DVI信号端口、8路HDMI信号端口，所述8路HDMI信号端口中的5路连接有所述VGA模拟信号转HDMI信号转换电路，所述8路HDMI信号端口中的2路连接有所述SDI信号转HDMI信号转换电路。

其中由于1路数字信号包括4路差分信号，因此1路数字信号端口可以是1个集成端口，也可以是指4个芯片引脚。例如1路DP信号端口既可以数字交叉开关芯片上的其中4个引脚，也可以是由数字交叉开关芯片上的其中4个引脚形成的1个集成端口。

本实施例中的通用视频矩阵电路同时支持DP信号、DVI信号、HDMI信号、VGA模拟信号和SDI信号的输入切换，通用性强、集成度高。

容易理解的是，本实施例中提供的输入端口设计方案仅为一种实用性、灵活性的优选方案，在其他实施例中可以对输入端口的类型和数量进行调整。并且也可以基于1块数字交叉开关芯片得到扩展性的方案。

在一实施例中，基于上述1块数字交叉开关芯片的实施例得到的扩展性的方案可以是：通用视频矩阵电路包括多块所述数字交叉开关芯片，从而扩展通用视频矩阵电路的输入输出。

在另一实施例中，如图3所示，提供一种适合输入信号较多的通用视频矩阵电路如下：

数字交叉开关芯片为4块，本实施例中数字交叉开关芯片支持输入的DP信号和DVI信号和HDMI信号为数字信号，1路数字信号包括4路差分信号。

4块数字交叉开关芯片对应的输入引脚组合作为同1路数字信号的输入端口，4块数字交叉开关芯片对应的输出引脚组合作为同1路数字信号的输出端口。并且4块数字交叉开关芯片由一块MCU控制。

这里的对应的输入引脚可理解为4块数字交叉开关芯片中引脚号相同的引脚，也可以理解为4块数字交叉开关芯片按照预设规则对应的引脚，例如预设规则为第1、3块数字交叉开关芯片按引脚号从大到小取用，第2、4块数字交叉开关芯片按引脚号从小到大取用。

本实施例中将1路数字信号的每一路差分信号输入至不同的数字交叉开关芯片中，经切换后将输出的每一路差分信号重新合并，得到切换后的视频信号。实现多输入多输出的视频切换，图示中实现的为26输入12输出的视频矩阵。

现有技术中，为应对多路视频信号输入切换的问题，通常采用多块切换芯片，并且将同一视频信号输入同一切换芯片中进行切换，该方法需要并联输出端，增加了视频切换造成多路视频相互干扰的风险，并且增加了切换控制难度。相较而言，本实施例的通用视频矩阵电路4块数字交叉开关芯片的独立性强，抗干扰能力高，并且切换输出数量可选性更好，有效简化了视频矩阵电路，提高了视频矩阵电路的集成程度，扩大了使用范围。

在一实施例中，基于上述4块数字交叉开关芯片的实施例还可以得到的扩展性的方案如下：将4块数字交叉开关芯片作为一组转换结构，通用视频矩阵电路包括多组转换结构，以更大限度的扩展通用视频矩阵电路的输入输出数量，并且扩展方便，控制简单。

需要说明的是，对于扩展性方案中涉及的数字交叉开关芯片，可以由一块MCU直接控制，也可以由多块MCU直接控制，或者由一块MCU通过控制电路间接控制。具体的控制电路或方法不作为本申请的改进重点，这里不做限制。

在一个实施例中，数字交叉开关芯片采用ADN4605芯片，该芯片为40×40、全差分、非阻塞式阵列的数字交叉开关，可实现高效的数字视频切换，支持输入预加重(预加重就是对印制板损耗进行补偿，从而达到视频信号的高频增强效果)和输出均衡(视频信号远距离传输时在线缆上会有一定的衰减，均衡的作用就是增加信号驱动能力，从而达到远距离传输的效果)，因此可进一步提升本申请通用视频矩阵电路的远距离传输能力。

并且单块ADN4605芯片支持由10路信号输入和10路信号输出组成一个10×10的视频切换矩阵，可满足任意一路信号输入切换任意一路信号输出，输入与输出关系不需一一对应，使用灵活，单个基本单元在不超过10×10矩阵的基础上可以根据实际需要设计输入输出视频路数。

容易理解的是，ADN4605芯片能够提供10×10的视频切换矩阵，实现方便，输入输出口多，但本申请的数字交叉开关芯片并不限于ADN4605芯片，例如还可以是采用LT8644芯片、ADN4604芯片等。

本实施例中的第一视频转换电路主要用于将数字视频信号和模拟视频信号进行相互切换，以满足在对数字视频信号切换的前提下，支持数字视频信号和模拟视频信号的输入输出。第一视频转换电路可基于现有技术中的各类转换电路实现，本实施例中为了提高视频转换的稳定性以及降低视频转换过程中的损耗，提供以下优选的视频转换电路。

其中，VGA模拟信号转DVI/HDMI信号转换电路，包括MS9282视频转换芯片3，所述MS9282视频转换芯片3的输入端接收VGA模拟信号的输入，所述MS9282视频转换芯片3的输出端与所述数字交叉开关芯片1的DVI信号端口或HDMI信号端口连接。

其中，SDI信号转DVI/HDMI信号转换电路，包括GS2971视频转换芯片4和ADV7511W视频转换芯片5，所述GS2971视频转换芯片4的输入端接收SDI信号的输入，所述GS2971视频转换芯片4的输出端与所述ADV7511W视频转换芯片5的输入端相连，GS2971视频转换芯片将SDI信号转换成YCbCr/20bit，再由ADV7511W转换成数字视频信号DVI/HDMI信号，所述ADV7511W视频转换芯片的输出端与所述数字交叉开关芯片1的DVI信号端口或HDMI信号端口连接。

通过以上视频转换电路，满足本申请通用视频矩阵电路针对模拟视频信号和数字视频信号的同步切换。容易理解的是，本申请数字交叉开关芯片针对数字视频信号进行切换，即切换后通过输出端口输出的也为数字视频信号。

在一个实施例中，如图4所示，以1块数字交叉开关芯片为例，对本申请输出端口的可行方案进行描述。

本实施例的数字交叉开关芯片还设有输出端口，在视频信号的切换过程中，数字交叉开关芯片可将任意一路输入端口输入的视频信号切换至任意一路输出端口输出，因此设置输出端口的数量小于或等于输入端口的数量即可。

与数字交叉开关芯片的输入端口相对应的是，输出端口同样为DP信号端口、DVI信号端口、HDMI信号端口中的一种或多种。由于数字交叉开关芯片主要实现视频信号的切换输出，其内部不对数字信号的类型进行改变，因此设置输出端口的类型与输入端口的类型对应，以满足对任意一路输入信号的切换输出。

进一步的，为了使得本申请的通用视频矩阵电路也能够满足模拟视频信号和数字视频信号的输出，与输入端口相对应的设置视频转换电路。

即数字交叉开关芯片的部分或全部输出端口连接有第二视频转换电路，所述第二视频转换电路包括DP信号转VGA模拟信号转换电路、HDMI信号转VGA模拟信号转换电路、DVI信号转VGA模拟信号转换电路中的一种或多种。

其中HDMI信号/DVI信号转VGA模拟信号的转换电路，该电路可采用但不限于TL8511A芯片6实现；又如DP信号转VGA模拟信号转换电路，该电路可采用但不限于LT8711V芯片7实现。DP信号、HDMI信号、DVI信号转VGA模拟信号为视频处理领域较为成熟的转换电路，这里不再进行赘述。

本实施例中的通用视频矩阵电路以40×40矩阵的数字交叉开关芯片1为基本单元，设计1路DP、1路DVI、1路HDMI、2路SDI和5路VGA视频信号输入，1路DP、1路DVI和8路HDMI视频信号输出，由10路输入和10路输出组成一个10×10的视频切换矩阵，通用性高，使用灵活性强。

以本实施例的通用视频矩阵电路进行视频切换传输，经测试后得本实施例中以多路同时输出时，10米传输距离依然可以高清显示。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种通用视频矩阵电路，其特征在于，所述通用视频矩阵电路包括数字交叉开关芯片，所述数字交叉开关芯片设有输入端口，且输入端口为DP信号端口、DVI信号端口、HDMI信号端口中的一种或多种，所述DP信号端口用于接收DP信号的输入，所述DVI信号端口用于接收DVI信号的输入，所述HDMI信号端口用于接收HDMI信号的输入；

所述数字交叉开关芯片的部分或全部输入端口连接有第一视频转换电路，所述第一视频转换电路包括VGA模拟信号转DVI信号转换电路、VGA模拟信号转HDMI信号转换电路、SDI信号转DVI信号转换电路、SDI信号转HDMI信号转换电路中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的通用视频矩阵电路，其特征在于，所述数字交叉开关芯片为1块，所述DP信号和DVI信号和HDMI信号为数字信号，1路数字信号包括4路差分信号；

该数字交叉开关芯片设有的输入端口包括1路DP信号端口、1路DVI信号端口、8路HDMI信号端口，所述8路HDMI信号端口中的5路连接有所述VGA模拟信号转HDMI信号转换电路，所述8路HDMI信号端口中的2路连接有所述SDI信号转HDMI信号转换电路。

3.如权利要求2所述的通用视频矩阵电路，其特征在于，所述通用视频矩阵电路包括多块所述数字交叉开关芯片。

4.如权利要求1所述的通用视频矩阵电路，其特征在于，所述数字交叉开关芯片为4块，所述DP信号和DVI信号和HDMI信号为数字信号，1路数字信号包括4路差分信号；

4块数字交叉开关芯片对应的输入引脚组合作为同1路数字信号的输入端口，4块数字交叉开关芯片对应的输出引脚组合作为同1路数字信号的输出端口。

5.如权利要求4所述的通用视频矩阵电路，其特征在于，所述4块数字交叉开关芯片作为一组转换结构，所述通用视频矩阵电路包括多组转换结构。

6.如权利要求1所述的通用视频矩阵电路，其特征在于，所述数字交叉开关芯片采用ADN4605芯片。

7.如权利要求1所述的通用视频矩阵电路，其特征在于，所述VGA模拟信号转DVI信号转换电路和所述VGA模拟信号转HDMI信号转换电路分别包括MS9282视频转换芯片，所述MS9282视频转换芯片的输入端接收VGA模拟信号的输入，所述MS9282视频转换芯片的输出端与所述数字交叉开关芯片的DVI信号端口或HDMI信号端口连接。

8.如权利要求1所述的通用视频矩阵电路，其特征在于，所述SDI信号转DVI信号转换电路和所述SDI信号转HDMI信号转换电路分别包括GS2971视频转换芯片和ADV7511W视频转换芯片，所述GS2971视频转换芯片的输入端接收SDI信号的输入，所述GS2971视频转换芯片的输出端与所述ADV7511W视频转换芯片的输入端相连，所述ADV7511W视频转换芯片的输出端与所述数字交叉开关芯片的HDMI信号端口连接。

9.如权利要求1所述的通用视频矩阵电路，其特征在于，所述数字交叉开关芯片设有输出端口，且输出端口为DP信号端口、DVI信号端口、HDMI信号端口中的一种或多种，所述输出端口的类型与所述输入端口的类型对应，所述输出端口的数量小于或等于输入端口的数量。

10.如权利要求9所述的通用视频矩阵电路，其特征在于，所述数字交叉开关芯片的部分或全部输出端口连接有第二视频转换电路，所述第二视频转换电路包括DP信号转VGA模拟信号转换电路、HDMI信号转VGA模拟信号转换电路、DVI信号转VGA模拟信号转换电路中的一种或多种。

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