专利名称：一种多工监控电脑视讯信号装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种监控多台电脑视讯(video)信号装置，尤指一种以多工方式选择其中一台电脑视讯信号送入一监视器中以供监视多工监控电脑视讯信号的装置。
以多台电脑主机搭配多台监视器作为监控某一作业程序或产品生产过程的监控工具，为一种已知作法，例如，在产品自动化生产流程中，为确实达到可动态掌握生产流程中的若干重要步骤，通常以多台电脑主机搭配多台监视器，分别设于若干监控点，并将位于所有监控点处的监视器所送出的视讯信号汇总，再以一电脑与若干控制装置，作为一监控管理中心，使管理人员可仅籍一台主机电脑，便可随时监控多台电脑的动态，充分掌握整个产品的生产流程，确保产品生产品质。
为进一步了解已知作法及其缺点，现以一监控器连接四台电脑终端机并可切换监控该四台电脑终端机为例，作一详细说明。参阅第一图，其为已知监控多台电脑视讯信号装置的电路方块10的示意图，其中包含四台电脑终端机的四组红色(red)、绿色(green)与蓝色(blue)视讯信号，分别为(Ra、Ga、Ba、)、(Rb、Gb、Bb、)、(Rc、Gc、Bc)以及(Rd、Gd、Bd)。同时，该四台电脑终端机的红色视讯信号Ra、Rb、Rc、Rd送至第一组继电器(relay)11，绿色视讯信号Ga、Gb、Gc、Gd，送至第二组继电器12，而蓝色视讯信号Ba、Bb、Bc、Bd则送至第三组继电器13。
管理人员此时如欲监控第二台电脑终端机的视讯信号，则可输入两视讯选择信号S11、S12至一解码器16，解码器16产生四个控制信号Ca、Cb、Cc、Cd，仅控制信号Cb可使各组中对应的继电器处于导通状态，其余控制信号Ca、Cc、Cd则使各组中对应的继电器断路，因此可使第二台电脑终端机的视讯信号Rb、Gb、Bb经由对应导通的继电器输出视讯信号Rb、Gb、Bb至一连接器14中。此外，先前管理人员所输入的两视讯选择信号S11、S12同时送至一多工器17(其输入端送入四台电脑终端机的四组垂直与水平信号，分别为(Va、Ha)、(Vb、Hb)、(Vc、Hc)以及(Vd、Hd)，以选择第二台电脑终端机的垂直与水平同步信号Vb、Hb，并输出至连接器14中，再由连接器14将视讯信号Rb、Gb、Bb与水平与垂直同步信号Vb、Hb同时输出至一监控器15中，以供管理人员监控第二台电脑终端机所显示的相关视讯讯息。
第一图所示以知作法的缺点在于该四台电脑终端机的视讯信号皆为一种交流视讯信号，如仅以一般类比继电器作为选择输入开关，而无任何视讯信号放大电路针对该等交流视讯信号作补偿时，所输入的交流视讯信号将会因传输线本身的交流阻抗而使该等交流视讯信号受到严重损耗，结果不但限制了监视器15与该四台电脑终端机间的布置距离，且限制了该等交流视讯信号的频宽范围，因而缩小了已知监控多台电脑视讯信号装置的应用范围。
为改善第一图所示电路的缺点，于是提出另一种含晶体管对(即NPN与PNP电晶体或P通道与N通道的CMOS晶体管相互对接)的三组类比开关IC21、22、23(如第二图所示)取代第一图中所示的三组继点器11、12、13，因而可以输入交流形态的视讯信号。同时，在所选视讯信号送至一连接器25之前，先以视讯运算放大器IC24(其中包含三组视讯运算放大器241、242、243)将所选视讯信号予以放大，以补偿视讯信号在传输过程中的损耗。
第二图中亦包含四台电脑终端机的四组红色(red)，绿色(green)与蓝色(blue)视讯信号，分别为(Ra、Ga、Ba)、(Rb、Gb、Bb)、(Rc、Gc、Bc)以及(Rd、Gd、Bd)。同时，该四台电脑终端机的红色视讯信号Ra、Rb、Rc、Rd送至第一组电晶体对类比开关IC21，绿色视讯信号Ga、Gb、Gc、Gd送至第二组电晶体对类比开关IC22，而蓝色视讯信号Ba、Bb、Bc、Bd则送至第三组电晶体对类比开关IC23。
管理人员此时如欲监控第二台电脑终端机的视讯信号，则输入两视讯选择信号S21、S22至一解码器27处，解码器27解码产生四个控制信号Ca、Cb、Cc、Cd，仅控制信号Cb可使各组中对应的晶体管对处于导通状态，其余控制信号Ca、Cc、Cd则使各组中对应的晶体管对断路，如此一来，可使第二台电脑终端机的视讯信号Rb、Gb、Bb分别经由对应导通的晶体管对送至第一、第二与第三视讯运算放大器241、242、243，在完成放大信号的动作后输出至连接器25。
同时先前管理人员所输入的两视讯选择信号S21、S22亦同时送至一多工器28(其输入端送入四台电脑终端机的四组垂直与水平信号，分别为(Va、Ha)、(Vb、Hb)、(Vc、Hc)以及(Vd、Hd))，以选择第二台电脑终端机的垂直与水平同步信号Vb、Hb，并输出至连接器25中，然后再由连接器25将视讯信号Rb、Gb、Bb与水平、垂直同步信号Vb、Hb同时输出至一监控器26中，以供管理人员监控第二台电脑终端机所显示的相关视讯讯息。
但第二图所示电路的缺点为第一、第二与第三组晶体管对类比开关IC21、22、23因包含电晶体对，将增加电路的设计难度与成本。此外，第二图所示电路因使用以IC方式包装的开关电路与运算放大电路，因此在视频信号的频宽选择上会有所限制(高于100MHz的视讯信号通过集成电路后往往会急剧衰减)，而此项限制显然不利于目前常使用的高频视讯信号。而且使用适合高频视讯信号的IC电路时，其价格往往又过于昂贵，造成成本的大幅扬升。再则，第二图所示电路因使用第一、第二与第三视讯运算放大器241、242、243，因此除提供一正电源电压外，往往尚需提供一负电源电压，因此增加电路的设计复杂度与电路干扰信号的来源。
本实用新型的主要目的在于提供一种可供高频视讯信号通过的多工监控电脑视讯信号装置。
本实用新型的另一目的在于提供一种低成本，设计方便的多工监控电脑视讯信号装置。
本实用新型的又一目的在于提供一种可因应不同监控距离而能弹性调整交流输入与输出阻抗匹配以及放大增益，以避免视讯信号无谓损耗的多工监控电脑视讯信号装置。
第一图为一种已知监控多台电脑视讯信号装置的电路方块示意图；第二图为另一种已知监控多台电脑视讯信号装置的电路方块示意图；第三图为本实用新型最佳实施例的电路方块示意图；第四图为本实用新型最佳实施例的详细电路图。
如第三图所示，本实用新型提供第一、第二与第三组二极管开关电路31、32、33，各与一晶体管电压放大电路及一晶体管电流放大电路串接(如第三图所示的第一、第二与第三电压与电流串接放大电路341、342、343)，作为放大视讯信号用的多工监控电脑视讯信号装置，以避免前述已知作法的缺点。
请参阅第三图，其为本实用新型最佳实施例的电路方块30示意图，其中包含四台电脑终端机的四组红色(red)、绿色(green)与蓝色(blue)视讯信号，分别为(Ra、Ga、Ba)、(Rb、Gb、Bb)、(Rc、Gc、Bc)以及(Rd、Gd、Bd)。该四台电脑终端机的红色视讯信号Ra、Rb、Rc、Rd送至第一组二极管开关电路31，绿色视讯信号Ga、Gb、Gc、Gd，送至第二组二极管开关电路32，而蓝色视讯信号Ba、Bb、Bc、Bd则送至第三组二极管开关电路33。
管理人员此时如欲监控第二台电脑终端机的视讯信号，可输入两视讯选择信号S31、S32至一控制信号产生电路(最好是一解码器)37处，控制信号产生电路37产生四个控制信号Ca、Cb、Cc、Cd，其中仅控制信号Cb使各组中对应的二极管处于导通状态，其余控制信号Ca、Cc、Cd则使对应的二极管断路，因此使第二台电脑终端机的视讯信号Rb、Gb、Bb通过各组中对应导通的二极管而分别送入第一、第二与第三电压放大电路3411、3421、3431，并分别输出红色、绿色与蓝色视讯电压放大信号VRb、VGb、VBb。然后将红色、绿色与蓝色视讯电压放大信号VRb、VGb、VBb分别输出至第一、第二与第三电流放大电路3412、3422、3432，分别产生红色、绿色与蓝色视讯电流放大信号IRb、IGb、IBb，再输出至一介面连接电路35。
先前管理人员所输入的两视讯选择信号S31、S32亦送至一同步信号多工选择电路38(其输入端送入四台电脑终端机的四组垂直与水平信号，分别为(Va、Ha)、(Vb、Hb)、(Vc、Hc)以及(Vd、Hd))，以选择第二台电脑终端机的垂直与水平同步信号Vb、Hb，并输出至介面连接电路35中，介面连接电路35则将视讯信号Rb、Gb、Bb与水平、垂直同步信号Vb、Hb同时输出至一监控器36中，以供管理人员监控第二台电脑终端机所显示的相关视讯讯息。
由于本实用新型以二极管作为开关电路主体，使电路的设计复杂度降低，而籍由电压放大电路提供二极管的适当直流导通偏压，可提供视讯信号一输入路径。此外因本实用新型无需使用到IC元件，故对于视频信号的频宽选择上不会有所限制(本实用新型可选择适合高频运作的晶体管，且高频晶体管的成本较已知作法所使用的高频视讯信号放大IC为低)。而且本实用新型仅需提供一正电源电压即可，因此显然降低电路的设计复杂度并减少电路干扰信号的来源。
为进一步说明本实用新型的创新精神，现将第三图中各方块内的详细实施电路以第四图的较佳实施电路40图示出来。其中含有四台电脑终端机的四组红色(red)、绿色(green)与蓝色(blue)视讯信号，分别为(Ra、Ga、Ba)、(Rb、Gb、Bb)、(Rc、Gc、Bc)以及(Rd、Gd、Bd)。该四台电脑终端机的红色视讯信号Ra、Rb、Rc、Rd送至第一组二极管开关电路41，绿色视讯信号Ga、Gb、Gc、Gd，送至第二组二极管开关电路42，而蓝色视讯信号Ba、Bb、Bc、Bd则送至第三组二极管开关电路43。此外，因介面连接电路45、监视器46、控制信号产生电路(最好为一解码器)47与同步信号多工选择电路48的功能与运作方式与第三图中所示的介面连接电路35、监视器36、控制信号产生电路37与同步信号多工选择电路38具相同或类似的功能，因此不再赘述。
在详细说明第四图电路运作之前，鉴于第四图中包含三组结构与功能相同的第一、第二与第三组二极管开关电路41、42、43(其中各包含四个二极管)，与三组结构与功能相同的第一、第二与第三电压与电流串接放大电路(第四图中标示441、442、443者，其中皆包含一共基极(common base)电压放大器与一共集极(commoncollector)电流放大器)，因此现仅以第一组二极管开关电路41与第一电压与电流串接放大电路441为例，并搭配其它电路元件作一简要说明。
显然，如前述第三图一般，管理人员此时如欲监控第二台电脑终端机的视讯信号，可输入两视讯选择信号S41、S42(如0与1)至控制信号产生电路47处，产生四个控制信号Ca、Cb、Cc、Cd，仅控制信号Cb为0V准位，可使对应的二极管D2处于导通状态，其余控制信号Ca、Cc、Cd为+5V标准电位，则使对应的二极管D1、D3、D4断路，因此使第二台电脑终端机的红色视讯信号Rb通过第一组二极管开关电路41，其他台电脑终端机的红色视讯信号Ra、Rc、Rd则无法通过第一组二极管开关电路41。
由于电源电压Vcc可经分压电阻器RH、RL的分压设计而于晶体管Q1的基极端处形成一直流标准电位VR2(例如为2.5V)，VR2扣除该晶体管Q1的基-射极间的电压降0.7V，结果晶体管Q1的射极端的直流标准电位VR1为1.8V，如此可确保二极管D2处于一导通状态，因为控制信号Cb为0V。至于其它二极管D1、D3、D4则处于断路状态。
在二极管D2导通后，交流形态的红色视讯信号Rb将可通过第一组二极管开关电路41，此时，电阻器R2、R6与包含晶体管Q1的第一电压放大电路4411的输入交流阻抗Rin1间呈一并联结构，而此并联结构所形成的电路输入阻抗将可设计成与输入红色视讯信号Rb的传输线具有相同的阻抗匹配(例如，皆为75欧姆)，以保证视讯信号最佳的传输效率。此外，电阻器R5～R8皆为一直流低阻抗电阻，可作为输入阻抗匹配之用，有时并可供辨别该四台电脑终端机输出为一单色(mono)或彩色(color)视讯信号之用。该电阻器R5～R8的直流阻抗值皆为1K欧姆以下。
至于位于第一电压放大电路4411中的电阻器R9、R10与电容器C4的作用，除可提供二极管D1、D2、D3、D4一直流偏压外，于输入交流形态的红色视讯信号Rb时，可作为高频补偿之用(因高频交流信号可使该电容器C4短路，而使电阻器R9丧失作用)，如此红色视讯信号Rb可避免因传输过程可能出现的交流阻抗而造成信号传输损耗。此外，电容器C0与位于该电晶体Q1基极端处的积层电容器(multilayer capacitor)C1则用以维持基极为交流低阻抗，并将VR2维持为一理想电压源，以符合共基极电压放大器的要求，且维持红色视讯信号Rb的高频影响。
第一电压放大电路4411输出一红色视讯电压放大信号VRb至第一电流放大电路4412中，包含电晶体Q2的第一电流放大电路4412将进行一电流放大动作并输出一红色视讯电流放大信号IRb。电流放大电路4412基本上为共集极电路，而分压电阻器R34、R35于晶体管Q2的基极端处所形成的标准电位(例如可设计成1.2V)，将可提供晶体管Q2的射极端在无输出交流讯号时，维持在0.5V的直流标准电位，以确保晶体管Q2处于工作状态，使得红色视讯电压放大信号VRb不会受到晶体管Q2的基-射极间电压降0.7V的衰减，同时亦控制所输出的直流标准电位在一极低水准。
此外，第一电流放大电路4412输出端的输出交流阻抗Routl，亦可设计成与红色视讯信号Rb的传输线具有相同的交流阻抗匹配(例如，皆为75欧姆)，以保证视讯信号最佳的传输效率。电容器C7亦具有一高频补偿作用，以减少输出该红色视讯电流放大信号IRb时的信号衰减(因高频交流信号将可使电容器C7短路，而使电阻器R11丧失作用)。
完成电流信号放大的动作后，红色视讯电流放大信号IRb将输出至介面连接电路45处。同时绿色与蓝色视讯信号Gb、Bb亦类似红色视讯信号Rb，分别经过第二与第三二极管开关电路42、43中的二极管D6、D10，第二与第三电压放大电路4421、4431，以及第二与第三电流放大电路4422、4432。而分别产生绿色与蓝色视讯电压放大信号VGb、VBb以及绿色与蓝色视讯电流放大信号IGb、IRb。其中，绿色与蓝色视讯电流放大信号IGb、IBb输出至介面连接电路45，以与红色视讯电流放大信号IRb一并由介面连接电路45连接传输至监视器46中。
先前管理人员所输出的两视讯选择信号S41、S42亦一并送至该同步信号多工选择电路48(其输入端送入四台电脑终端机的四组垂直与水平信号，分别为(Va、Ha)、(Vb、Hb)、(Vc、Hc)以及(Vd、Hd))，以选择第二台电脑终端机的垂直与水平同步信号Vb、Hb，并将其输出至介面连接电路45中，介面连接电路45将水平与垂直同步信号Vb、Hb同时输出至监控器46中，因此管理人员可顺利地监控第二台电脑终端机所显示的相关视讯讯息。
此外，连接于5伏特电源处的电感器L可防止电磁干扰(EMI)现象的产生。如欲调整多工监控电脑视讯信号装置40与多台电脑终端机以及监控器46间的布置距离时，只要设计使该第一，第二与第三电压与电流串接放大电路441、442、443具适当的电压与电流增益，即可避免视讯信号的传输损耗。以本实用新型的作法，只要选择具有高频响应的晶体管Q1～Q6，即可使高频视讯信号顺利地通过多工监控电脑视讯信号装置40，并且不失真的传输到监控器46。
综上所述，本实用新型与已有技术相比，具有设计方便、结构简单，视讯信号的频率可高达250MHz，且整体电路的设置成本较已知作法为低，亦可因应不同监控距离而弹性调整交流输入与输出阻抗匹配以及放大增益，可避免视讯信号的无谓损耗。
权利要求1.一种多工监控电脑视讯信号装置，其特征在于，可输入多台电脑视讯信号，而以多工方式选择其中一台电脑视讯信号送入一监视器中以供监视，该多工监控电脑视讯信号装置包含三组开关电路，分别对应于该多台电脑的红、绿、蓝视讯信号，各组开关电路中均含多个二极管电路，其数目等于或大于所要监控的电脑数目，对应连接于所要监控的各电脑相关视讯信号，且各二极管电路均提供一输入阻抗匹配，各组开关电路中多个二极管电路的输出连在一起成为各组开关电路的输出；一控制信号产生电路，其输出为一视讯选择信号，其输出则为多个控制信号，该多个控制信号的数目等于或大于所要监控的电脑数目，分别用以控制该三组开关电路中的各对应二极管电路，每次输入一视讯选择信号时，仅有一对应的控制信号使该三组开关电路中各对应的二极管电路导通，其余的控制信号则使其他的二极管电路断路；三组电压放大电路，其输入分别与该三组开关电路的输出相连，用以提供该三组开关电路中各二极管的直流偏压，且将所选择的视讯信号予以放大输出，其中各组电压放大电路分别对各组开关电路提供一输入阻抗匹配，且各组电压放大电路皆为一共基极(commonbase)电压放大电路；三组电流放大电路，其输入分别与该三组电压放大电路的输出相连，用以分别将来自该三组电压放大电路的输出作电流放大，并均提供一输出阻抗匹配，其中各组电流放大电路皆为一共集极(common collector)电流放大电路；一同步信号多工选择电路，接收所监控的多台电脑的多组同步信号，利用该视讯选择信号选择其中对应的一组同步信号作为输出；以及一介面连接电路，与该三组电流放大电路的输出及该同步信号多工选择电路的输出分别连接，用以将该等输出送至该监视器中，以达成监控其中一台电脑视讯信号的目的。
2.根据权利要求1所述的多工监控电脑视讯信号装置，其特征在于，所说的三组开关电路中各二极管电路皆包含一直流低阻抗电阻，可作为辨别该等电脑输出为一单色或彩色视讯信号之用。
3.根据权利要求1所述的多工监控电脑视讯信号装置，其特征在于，所说的控制信号产生电路为一解码器。
4.根据权利要求1所述的多工监控电脑视讯信号装置，其特征在于，所说的该共基集电压放大器包含一晶体管，且该晶体管的射极端连接一电阻偏压电路，用以分别提供该三组开关电路中各二极管的导通直流偏压。
5.根据权利要求4所述的多工监控电脑视讯信号装置，其特征在于，所说的晶体管的基极端连接一积层电容器，以维持电路的高频响应。
6.根据权利要求1所述的多工监控电脑视讯信号装置，其特征在于，所说的同步信号包含一水平同步信号及一垂直同步信号。
7.根据权利要求1所述的多工监控电脑视讯信号装置，其特征在于，所说的多工监控电脑视讯信号装置所输入的该电脑视讯信号，其频率可达250MHz。
专利摘要本实用新型为一种多工监控电脑视讯信号装置,可输入多台电脑视讯信号,而以多工方式选择其中一台电脑视讯信号送入一监视器中以供监视,该装置包含:三组开关电路,一控制信号产生电路,三组电压放大电路,三组电流放大电路,一同步信号多工选择电路,以及一介面连接电路,本实用新型具有设计方便、结构简单,视讯信号的频率可高达250MHz,且整体电路的设置成本较已知作法为低,亦可因应不同监控距离而弹性调整交流输入与输出阻抗匹配以及放大增益,可避免视讯信号的无谓损耗。
文档编号G06F3/14GK2368080SQ9820240
公开日2000年3月8日 申请日期1998年3月19日 优先权日1998年3月19日
发明者陈尚仲 申请人:陈尚仲