矩阵的实现方法

对于矩阵的实现，有两种常用的方法，树状多路复用和交叉点。通过这两种方法的组合，我们可以实现多种不同功能的矩阵。但是通常情况下，几乎所有的功能图都是通过一个交叉点形式的矩阵图来简单的介绍矩阵的功能，这就导致了我们无法明确一个矩阵的到底是由树状多路复用形式还是交叉点形式来实现的。与产品配套的驱动也隐藏了硬件的复杂性，使之更易于编程。

交叉点矩阵

在每一个交叉点上都有一条轨迹线通过一个继电器将X轴与Y轴进行连接。这是一种相对简单，好理解且相对容易的布局。然而，这种布局可能在高频的应用中不太适用，因为矩阵的结构限制了接口带宽。

在上述的例子中，如果Y1通过继电器连接到X1上，Y轴和X轴的另一端都有一段很长的路径。在低频的时候，这些线路将形成电容，因此也会限制无损传输时的最高频率。而且这些线路也将形成一个传输线路，当传输线路是长波段的四分之一的时候，远端的开路会对信号造成一个反射，这种反射会在线路上形成驻波，这会造成很高的线路损耗。

无用路径的长度很大程度上取决于选择要连接的端点的位置，例如，Y4到X4这条路径就不会受到这种干扰，然而这个路径也是有缺陷的，由于每个交叉点由继电器引入的寄生电容的存在，也会导致信号电平的损失。

PCB板通常是根据特定的阻抗来设计的，而不是线路的额定电流和电压。典型的交叉点矩阵往往因为密集使用而具有相当低的传输线路阻抗。

这种类型的交叉点开关在一些对于接口带宽要求不是很严格的低频应用中比较理想，它是在用户限制较少时非常具有成本效益的解决方案。它非常适合用于测试设备和被测设备都连接 于X轴这种情况。

树状多路复用矩阵开关

基于使用树状多路复用结构的矩阵中，接口带宽是一个很重要的指标。

这种矩阵是X轴与Y轴上的每一个行列引出端都是一个多路复用器，再将Y轴的多路复用的引出端同X轴多路复用的引出端相互连接组成。对于一个4x4的矩阵来说，需要16个接线端被连接在一起，而且许多路径都会交叉。随着矩阵大小的增加，所需的连接数快速增加。

树状多路复用矩阵进行了接口带宽的优化，它没有无用端线路长度，并且可以以最少的继电器连接任何两个X与Y。

值得一提的是，随着继电器数量的增加，这种设计毫无疑问导致了成本的增加，而且在多路复用的互连中，有可能需要更多的点对点的连接，这种情况有时候需要高昂的成本或者根本没法实现。

除了成本的提高，树状多路复用矩阵还有另外一个约束就是不可以进行类似于X-X,Y-Y这样的同轴互连，由于这种矩阵只能选择一个路径，所以不能实现同轴上的多个互连。树状多路复用是专门为X-Y的连接而设计的，在其驱动上也会避免类似于X-X的同轴互连。

混合解决方案

在一些情况下，矩阵的设计者将使用的方法混合起来来实现矩阵。它们可以使用小的交叉点开关来组装矩阵，然后使用适当接口带宽的树状多路复用开关将信号送进来。这样做使得硬件更加复杂，但是对于用户来说，驱动程序隐藏了这种复杂性，用户可以通过驱动轻松的操作相应的开关。

下边展示一个12x8的矩阵：

左图显示了一个X轴和Y轴上有隔离开关的矩阵的简化图，右图展示了一个由4个子矩阵组成的矩阵。

除此之外，混合矩阵还有很多其他的实现方法。