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普通視頻切換器又稱為順序切換器或跳臺器,它可以從輸入的多路視頻信號源中任意選擇1路輸出,也可以選擇多路視頻信號源,并使其按選定的順序切換輸出。因此,從輸出端口來看,無論輸入到切換器的視頻信號源有多少路,任何時刻在切換器的輸出端口上只能有1路視頻信號輸出。采用通用的多路模擬開關(guān)集成電路或?qū)S玫囊曨l切換集成電路構(gòu)成的有源切換器,有4路切換器、6路切換器、…、16路切換器等。
一、簡單的有源切換器由通用模擬開關(guān)集成電路CD4052構(gòu)成的4路有源視頻切換器如圖1所示。
圖1 4路有源視頻切換器原理圖
在圖中,SB1~SB4為4位互鎖按鈕開關(guān),三極管VT將CD4052的輸出經(jīng)緩沖后從Vout送出。由圖1可見,當(dāng)SB1~SB4的不同按鍵分別按下時,可以使CD4052的9、10引腳(即A0A1)分別對應(yīng)于00、01、10、11四種狀態(tài),從而可在CD4052的輸岀端(1引3腳)分別得到Vin1、Vin2、Vin3或Vin4中的任意一路輸入信號,該信號經(jīng)Vout隔離后在外謳端輸出。
圖1電路實際上使用了半片CD4052,由于CD4052內(nèi)部具有兩個結(jié)構(gòu)一樣的4選1切換器,因此也可以用其中的一個進(jìn)行視頻切換,而用另一個進(jìn)行音頻切換,組成一個視/音頻同步切換的4選1切換器,也可以將兩部分并聯(lián)使用,組成雙4路視頻切換器。
圖1所示的切換器只能以手動方式進(jìn)行信號切換,而不能實現(xiàn)自動切換。為使這種切換器具有自動切換功能,必須使CD4052的9、10腳自動地、周而復(fù)始地重復(fù)00、01、10、11四種狀態(tài),而這部分電路可以由模4計數(shù)器來完成。
二、場逆程有源切換器上述的視頻切換器,由于輸入到切換器的各路視頻信號彼此是獨立的,而切換時刻是隨機(jī)的,因而在切換點前后的兩場圖像可能都不完整,由此造成了在視頻切換的瞬間出現(xiàn)圖像的跳動(畫面瞬間滾動)。其原因主要是,在切換的瞬間,進(jìn)入視頻交叉點并接入到輸出母線的視頻信號正好趕上是圖像的正程,也就是一場圖像的顯示還沒有完成,此時突然跳進(jìn)來半截另外的圖像,而監(jiān)視器又將有一個捕捉并鎖定畫面的過程所致。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生,就要求發(fā)生視頻切換的瞬間應(yīng)選在新的圖像完整顯示之前,即選在場逆程時刻。一般,要完成視頻信號的場逆程切換,只需電路提供一個場控脈沖信號,當(dāng)此脈沖達(dá)到切換控制電位時,才使視頻交叉點閉合,從而使視頻信號在場逆程期間完成轉(zhuǎn)換。
場逆程切換的原理如圖2所示,圖中場頻周期的全電視信號,表示將被切換輸出的那一路視頻信號。
圖2 場逆程切換原理
由圖可見,當(dāng)切換電壓(高電平)到來時,因正好處于場正程期間,如果此時切換輸出,畫面必定不完整,因而此時由與門電路構(gòu)成的控制電路并不立即工作。只有等到下一個場消隱期的場控脈沖到來時,即切換電壓與場控脈沖同為高電平并同時作用于與門時,方可開啟與門,而輸出控制電壓,以完成視頻信號的切換,即視頻開關(guān)閉合,因而在輸出端得到一場完整的視頻信號。后續(xù)視頻設(shè)備在場逆程期間接到新的信號輸入時,可以有充足的時間,來完成視頻信號的捕捉與鎖定。
三、由專用集成電路構(gòu)成的切換器上述的視、音頻切換器都是由兩個相同的切換電路(如果音頻是雙語或立體聲則需要三個切換電路)并聯(lián)使用的,一個用于切換視頻,另一個用于切換音頻,且視頻源與音頻源要一一對應(yīng),并在同一個控制脈沖作用下進(jìn)行切換。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實際應(yīng)用中,音頻切換器的指標(biāo)一般低于視頻切換器。
日本三菱公司生產(chǎn)的集成電路M51321P的原理應(yīng)用如圖3所示。
圖3 集成電路M51321P的原理應(yīng)用圖
它專門用于一路視頻信號和兩路音頻信號的同步切換。由圖可見,集成電路M51321P是一種可以從三組視、音頻信號源(每組含一路視頻和兩路音頻,其中音頻可以是雙語或立體聲)中任選一組輸入的器件,當(dāng)其15引腳置于12V時,輸出的視、音頻信號為第一組信號源;當(dāng)15引腳置于空檔時,輸出的視、音頻信號為第二組信號源;當(dāng)15引腳置于GND時,輸出的視、音頻信號為第三組信號源。在M51321P的內(nèi)部,含有三個模擬開關(guān),在開關(guān)的后面分別設(shè)有緩沖放大器,以補(bǔ)償信號在傳輸過程中造成的衰減。在視頻輸岀腳(14引腳)外接一射極跟隨器,可以使外接負(fù)載(75Ω同軸電纜)與切換器有效地隔離,同時對外接負(fù)載提供良好的驅(qū)動。
類似的產(chǎn)品,還有視頻和音頻分別獨立可調(diào)的集成電路M51329P等。