矩阵式切换器与上述的视频切换器不同点是有两个以上的输出端口，且这些端口输出的信号彼此独立。也就是说，这些端口的输出信号既可以是任意某一路输入信号（可以为同-路输入信号源），也可以是任意某几路输入信号的轮换，各端口的输出内容可以不相同。本小节介绍模拟式视频矩阵切换主机的原理及其状态检测方式。
一、矩阵切换主机原理
大型视频监控系统中使用的矩阵切换主机的原理框图如图1所示。
图1 矩阵切换主机的原理框图
在这类主机中，所有摄像机、镜头、云台、报警探头、监视器、录像机和打印机，都是由CPU统一管理和控制的。矩阵切换主机通过RS-232或RS-485接口与周边设备通信，以便将各种控制命令以实时或分时方式传送给这些设备。远端的摄像机的视频信号，通过同轴电缆、双芯线、光纤或无线设备传回主控机房，再送到矩阵切换主机背后的视频输入口上。
每只摄像机都有它自己的视频输入口，每台监视器也都有它自己的视频输出口。如果需要监听或对讲功能，也可以在系统中添加必要的设备，以同时完成视频和音频信号的切换。
为使矩阵切换主机识别和管理系统中的摄像机、监视器和其他设备，必须根据系统中设备的类型和系统功能要求，对矩阵主机进行设置（即编程）。设置前应预先制定详细的计划，设置时则应注意采用较系统的步骤和合理的工作方法。
矩阵式视频切换器之所以具有以上特点，关键在于其特有的矩阵切换方式。一种8入4出的矩阵切换方式如图2所示。
图2 8入4出矩阵切换方式示意图
由图2可以看出，矩阵切换方式是由多条视频输入子线与多条视频输出母线构成的，所有子母线的交点均可由开关控制。因此，每一条视频母线都是一个“N选1”的开关排（功能与前述的多选一方式相同），母线上的每一个交叉点就是一个开关。当某一子母交叉点接通时，该交叉点对应着的视频输入信号（由子线输入），就被切换到视频母线的输出端。设图中第3行第6列处的交叉点闭合，则可把第6路视频输入信号，切换到第3路输出端口上。
上述切换方式中，同一母线的各子母交叉点，可以按一定的次序依次闭合，但不能同时闭合。因而上述切换方式可以将任意一路或多路输入视频信号，以一定次序输出在任意一路输出端口上。由于图6-15中的各交叉点排成了一个8*4的矩阵（一般为MxN矩阵），因而此种切换器被形象地称为矩阵切换器。矩阵切换器的MxN个交叉点可以按照任意设定的规律有选择地闭合，而这一设定的规律通常是由单片机来控制的。为了实现场逆程切换，上述交叉点的通断，也应由两个信号共同控制，其一即为手动或自动切换电压，而另一个则是由复合同步中(经积分)提取的场控脉冲。
场逆程切换的原理已如前面所述，这里需提出的是，在场控制脉冲与切换电压进行“与”的同时，控制电路部分还应输出一个复位脉冲，使同一条输出母线的其余各视频交叉点断开，以保证在某一时刻，在同一条输出母线上只切换出一路输入的视频信号。
二、矩阵切换器的状态检测方式
由于矩阵切换器是多入多出的视/音频切换设备，如要想知道在哪一个输出端口输出哪一路摄像机输入的视频信号，则必须要有用于选择输入/输出端口的数字键盘，同时还应有显示端口编号的数码管或液晶显示屏，以进行端口状态提示。如要在连接于第5个输出端口上的监视器上，得到第12路摄像机摄取的画面，可以先通过键盘选择摄像机输入方式，然后键入12，再通过键盘选择监视器端口，键入05，最后按下执行键。
此外，还有另一种信号切换与状态检查的方式，这种方式可省去数字键盘，而是以“加”“减”两个键配合数字显示屏来显示输入输出端口状态。同上述要求，先按输入“加”键至输入端口数码管显示为12，再按输出“加”键至输出端口数码管显示为05，最后按执行键予以确认，就可在矩阵切换器的第5个输出端口上，得到第12路摄像机的输入信号。
目前，有专用视频矩阵切换器集成电路，如MAXIM公司生产的MAX456等，它是一个8x8视频矩阵切换电路，通过对输出选择端子及输入选择端子的控制，可以使MAX456的8个输入端中的任何一个或多个端子，连到8个输出端的任何一个或多个端子上。此外，在每一个输出端子处，还都有一个带宽为35MHz、转换速率为250V々s的输岀缓冲放大器。这种把缓冲放大器与矩阵切换器集成在一起，与传统的矩阵切换器比较，可以至少省去十几片IC，从而极大地节省印刷板面积，并进一步提高了系统的稳定性。
此外，这种集成的做法还大大地减少了分布电容，从而使通道间的串扰更小。在5MHz时的实测表明，MAX456在所有通道关闭时的隔离度达-80dB，单通道串扰为-70dB。MAX456的每一个输出缓冲放大器，都有一个内部负载电阻，且该负载电阻可以通过负载选择，控制端连通或切断。如，当需要外接负载时，就需要将其内部的负载电阻切断。这一功能特别适合于将多个MAX456并联使用，以组成16路、24路…等大型矩阵切换器的场合。
