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PROCESSEUR A COMMANDE DE RADIATIONS ELECTRO-MAGNETIQUES AMELIOREE Art antérieur Dans les systemes de calcul personnels de l'art anterieur, un tableau plan contenant la logique du processeur est positionne à 11 aide de broches et de trous correspondants sur l'embase d'un cadre en tôle présentant aussi des parois latérales.
Une partie de ces parois laterales presente une coquille de tôle orientée vers l'intérieur (souvent appelée "boite fantome) soudée ä ladite partie, qui présente des fentes verticales permettant la connexion des cartes de fonction d'entrée/sortie ä l'intérieur du cadre aux unités périphériques externes par l'intermédiaire de câbles et de connecteurs d'entrée/sortie. Les cartes sont connectées électriquement et mécaniquement au tableau par l'intermédiaire de connecteurs cartes/tableau inseres dans le tableau et des languettes de contact inférieures des cartes engagees en force dans les connecteurs cartes/tableau.
Des supports d 1 entrée/sortie en acier ä faible teneur en carbone qui sont connectes aux cartes, sont adaptes de façon ä engager la coquille et ä recouvrir les fentes verticales, une vis fixant l'extrémité supérieure du support ä la coquille et un ressort de contact appliquant l'extremiste inférieure du support contre la coquille. Des supports similaires sont fixes ä la coquille aux emplacements des fentes ne contenant pas de cartes de fonction.
Cette configuration de l'art antérieur présente plusieurs inconvénients. L'emplacement de l'ensemble des cartes et supports installes dans la direction de la coquille, est principalement établi par l'engagement
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de la languette de carte dans son connecteur associe de la carte principale.
La relation dimensionnelle existant entre les surfaces adjacentes de chaque support et de chaque fente est établie par les variations des tolérances dans un certain nombre de dimensions comme la distance entre les languettes des cartes et les trous au travers desquels passent des attaches filetees qui fixent le support en place, la distance entre les trous d'un support de carte au travers desquels fonctionnent ces attaches et la surface de ce support adjacente ä la coquille, la distance entre cette surface de la coquille et les attaches qui fixent la carte principale en place dans le cadre, la distance entre les trous pour ces attaches fonctionnant dans la carte principale et les trous utilisés pour positionner le connecteur cartes/tableau dans cet ensemble,
l'emplacement des broches de ce connecteur qui sont disposées dans les trous de la carte principale et la disposition droite de la coquille par rapport aux surfaces du cadre sur lesquelles la carte principale est montee.
En raison du grand nombre de dimensions impliquées, des variations relativement importantes de la distance entre les surfaces adjacentes du support d'entree/sortie et la surface ä fentes de la coquille, apparaissent au cours de la fabrication des unités composant le système. Si cette distance est trop importante, le support est faussé pendant l'installation si bien qu'un intervalle substantiel est cree entre ces surfaces. Autrement dit, le ressort de contact et la vis maintiennent les parties superieure et inferieure du support contre la surface de la coquille mais la connexion de la carte au tableau tire et éloigne la partie centrale de ce support de la surface adjacente de la coquille.
Cette deformation pose un probleme visuel evident lorsque l'on voit
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l'unite du Systeme de l'arrière et fait que des radiations électro-magnétiques peuvent s'échapper de l'unité au travers des fentes crées par la déformation Le contact electrique de mise ä la masse entre le support et la coquille n'est établi qu'en haut et en bas. Ceci constitue un inconvenient particulier car les connecteurs de cäbles sont généralement fixés ä ces supports de cartes dans leurs zones centrales si bien que la resistance electrique des supports sur leur longueur devient une partie appréciable de la résistance ä haute fréquence existant entre ces connecteurs et le cadre.
Cette résistance rend plus difficile la commande des radiations électro-magnétiques des câbles fixés ä ces connecteurs et fonctionnant comme des antennes.
D'autre part, s'i1 y a une interference mecanique entre les surfaces adjacentes du support et la coquille, le cadre doit etre décalé pour permettre l'installation de l'ensemble des cartes. Cette condition peut rendre l'installation des cartes difficile ou impossible, ce qui pourrait présenter un serieux probleme au cours de la fabrication ou de l'utilisation et entrainer l'application de contraintes aux cartes de fonction.
L'engagement du ressort de contact avec un support inutilise applique souvent un couple au support si bien que la région centrale de ce support est faussée et écartée de la surface adjacente de la coquille, ce qui pose aussi un probleme visuel lorsque l'on voit l'unité de l'arriere et crée des fentes au travers desquelles des radiations electro-magnetiques peuvent s'échapper de l'unité.
De tels problèmes rendent difficiles le maintien de l'intégriste EMC en dessous de la limite FCC classe B
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aux fréquences d'horloge supérieures d 8mhz. Un objet principal de la presente invention de fournir une structure du tableau, des connecteurs, des cartes et du cadre, qui élimine les inconvénients de cette configuration de l'art anterieur. Un autre objet important de la presente invention est de réduire au minimum le niveau des radiations électro-magnétiques crees dans le cadre et de miniaturiser le connecteur cartes/tableau.
Resume de l'invention Dans une forme préférée de la presente invention, la bolte fantôme est directement moulée dans la paroi arrière du cadre d'embase d'un processeur, le cadre étant moule ä partir de polycarbonate et les surfaces intérieures étant planquées de nickel et de cuivre.
Chacune des fentes verticales de la botte fantöme au travers desquelles des connexions sont assurees aux dispositifs périphériques, est définie par par la structure d'un canal ayant la forme generale d'un"U", la fente constituant une ouverture dans la paroi arriere de la structure ä canal en ne laissant qu'un rebord pour la paroi arriere. Un support E/S en forme de"U"correspondant est adapté pour être revu dans chaque canal. Cette conception permet une augmentation pouvant atteindre 30% de la largeur des connecteurs E/S reçus dans le canal et le support.
En moulant la holte fantôme, on élimine les exigences relatives au coût, ä l'inventaire et ä l'installation de parties supplémentaires De la place supplementaire est prevue pour une selection plus importante de connecteurs ä utiliser dans le support E/S et l'accumulation des tolérances entre les cartes de fonction et l'enceinte est réduite.
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Cette configuration en plastique moulé associée ä un support EIS amélioré assure la continuite chaque demi pouce (tous les 12, 70mm), l'amelioration des embouts de protection des cäbles et l'intégrité de la protection generale de l'enceinte. La reduction de l'intégrité de la protection entre une boite fantöme séparée et le cadre, a été éliminée.
Comme on le verra ci dessous, la nécessité d'utiliser des outils pour installer et retirer des cartes de fonction, a été éliminée. Le support EIS est maintenu fixement en place par une languette emboutie dans le support E/S, ce qui fait qu'aucun outil n'est nécessaire pour l'installation.
Lorsqu'il est installe, le support EIS peut flotter sans perte d'intégrité EMC, d'avant en arrière dans l'unité. Ce flottement permet l'accumulation des tolérances qui apparaît entre l'embase, l'élément plan et le port EIS et évite la formation de concentrations de contraintes sur la carte de fonction.
La configuration du cadre de la holte fantôme est de préférence obtenue par moulage de tous les elements caracteristiques internes de la holte fantôme dans le noyau interne de l'outil, ce qui nécessite une inclinaison de 0, 5 des parois de support verticales. L'outil permettant l'execution de cette méthode est moins eher ä fabriquer et plus facile ä entretenir. Le support EIS présentera une inclinaison correspondante de 0, 5 qui, lors de l'installation et du retrait, provoquera moins d'usure et d'endommagement de la métallisation de l'embase.
Le support EIS a une structure en forme de canal en"U" obtenue ä partir d'acier inoxydable demi dur. Ceci donne de la résistance ä l'épaisseur de materiau relativement mince requise pour que le support agisse comme un ressort le long de ses parois laterales oü des
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contacts EMC sont emboutis. Ce matériau ne demande pas de métallisation ou finition secondaire et les supports peuvent être utilisés tels que produits par la matrice.
Des points de contact de mise ä la masse EMC sont incorporés dans le support ä chaque demi pouce (tous les 12, 70mm), approximativement, sur toute la périphérie du support pour se rapprocher de la connexion sur 360 degrés d'une protection de câble externe ä la masse du cadre et pour assurer la continuite requise de la protection de l'armoire ä la fente de périphérique. La configuration de ces contacts est caractéristique par le fait qu'ils constituent un type de ressort travaillant en torsion. Ces ressorts satisfont les differentes exigences relatives aux tolérances de fabrication des boites fantômes imposees par les differents matériaux utilisés pour la fabrication des diverses unites du systeme.
Le ressort applique aussi une pression commandée ä la surface de plastique plaquée sur la boite fantôme de façon à contrôler les forces d'insertion et de retrait et l'erosion des surfaces plaquées.
La configuration des contacts est telle que le support peut être installe soit directement vers le bas dans la holte fantôme de façon que les contacts coulissent vers le bas sur les parois laterales de la boîte fantöme jusqu'à ce que le support soit en place, soit installé selon un angle quelconque depuis l'arrière de l'ouverture en suivant les parois latérales de la holte fantôme sans accrocher ou se suspendre aux coins et bords de la boite, ce qui endommagerait soit la boite, soit le support.
La conception du support permet de supprimer toutes les vis de fixation internes. La securite du produit requiert que le support assure un chemin substantiel ä la masse du cadre dans le cas d'une defaillance d'une
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fonction ou d'un raccordement externe produisant un état d'insecurite electrique du support. En conséquence, un boulon ä ailettes extérieur prisonnier est disposé dans une fente au bas du support et fixe le support ä un contact de masse.
Les supports sont fixés aux cartes de périphérique par deux rivets protubérants. Deux languettes prevues d'un cote, l'une en haut et l'autre en bas, assurent une portée de support maximale. Chaque languette présente une partie en relief avec un trou dans ladite languette. Les rivets passent dans les trous du support et dans des trous correspondants dans la carte. Un mandrin tiré dans le centre du rivet ecarte les bords du rivet, ce qui centre les pieces par rapport aux trous et en même temps, les fixe ensemble. Les rivets réduisent aussi l'accumulation des tolérances, assurent un bon chemin conducteur, réduisent les fixations requises et peuvent etre assemblés sur une chaîne de production automatisée. Les languettes sont estampées pour maintenir la tête du rivet dans la largeur minimale du support.
Ceci évite les interférences entre la tête des rivets et la boite fantôme. Les parties estampés sont formées à des profondeurs différentes pour permettre ä la carte de rester dans une position ä 900 par rapport au tableau plan tout en étant en correspondance avec l'angle d'inclinaison de moulage dans la holte fantôme. Ces trous ou emplacements sont standardisées pour qu'à mesure que de nouvelles cartes de périphérique sont développées, le seul outillage pouvant être requis soit une nouvelle douille pour la matrice de découpage progressif des connecteurs E/S.
Les deux languettes/bras de chaque côte en haut du support, assurent de multiples fonctions :
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Ils assurent une butée de position basse maximale (en association avec des colonnettes de guidage) si bien que les cartes de périphérique ne basculeront pas et ne provoqueront pas de court circuit au Systeme connecteur/languettes des cartes.
Les languettes assurent une sécurité maximale du Systeme car elles sont disposees derrière les colonnettes de guidage moulées dans l'embase de façon que des intrus soient physiquement obliger de forcer et d'endommager les supports avant de pouvoir acceder au bus du système.
Ils assurent un plan de reference/repere principal pour l'outillage des supports.
Ils assurent le plan de référence principal entre l'ensemble des supports E/S et cartes de fonction et le tableau plan.
Un doigt flexible est forme en haut du support entre les languettes en forme de bras pour assurer un contact de masse EMC avec la surface conductrice de la boite fantôme.
Le support E/S est conçu pour toutes les cartes de peripherique indépendamment du type et de la taille requis des connecteurs E/S. Par l'utilisation de douilles dans l'outillage, les innombrables connecteurs E/S qui seront requis dans le futur, pourront être manipulés dans le même outil pour le découpage ä l'emporte piece des supports. Les configurations améliorées decrites ici présentent les avantages suivants par rapport aux configurations de l'art antérieur :
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1. La configuration des fentes est adaptee pour qu'elles puissent être facilement moulees en une armature de plastique.
2. Le support a une configuration telle qu'il fait contact électrique avec la fente en un certain nombre de points au moyen de surfaces flexibles ainsi qu'avec une zone situee sous une fixation filetee.
3. Le support et la fente ont une configuration telle que la configuration ä contacts multiples
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n'est pas perturbee par le deplacement du support dans le sens de la longueur de la carte du aux variations des tolérances dimensionnelles de la carte et de l'ensemble du tableau plan dans lequel la carte est enfichee, et
4. La forme du support et la direction d'application des forces de contact sont choisies pour éviter la déformation du support pendant l'installation, ce qui améliore ainsi ä la fois l'apparence de l'unite et la masse électrique du support.
Un contact par points multiples avec une distance réduite au minimum entre les points de contact facilite la reduction des radiations electromagnetiques depuis l'unite. La distance reduite au minimum entre les points de contact reduit au minimum la reflexion des radiations é1ectromagnétigues par n'importe quelle fente pouvant exister entre le support et l'armature et reduit au minimum les effets des configurations de tension induite aux hautes frequences sur le support.
De plus, des points de masse multiples sont utilises pour augmenter l'effet de la mise ä la masse electrique du support aux hautes fréquences si bien qu'on peut
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s'attendre ä une amélioration de la mise à la masse électrique de tout connecteur de câble fixé au support. Ce dernier effet est particulierement important en raison du fait que des câbles improprement mis à la masse et blindes et fixes ä ces connecteurs, tendent à emettre des radiations comme des antennes.
Comme on va le décrire plus en details ci dessous, le nouvel agencement mécanique du cadre, des supports E/S, du connecteur tableau/cartes, des cartes de fonction et du tableau plan et de leurs interconnexions mecaniques et électriques, permet aux distances entre les centres des contacts dans le connecteur tableau/cartes d'entre reduites d'une valeur pouvant atteindre 50%. En outre, le nombre des contacts/lignes de masse dans ce connecteur a été réduit des trois quarts sans réduction significative des radiations électromagnétiques. La combinaison de ces améliorations réduit de manière significative la taille du connecteur tableau/cartes.
Ces caracteristiques de l'amélioration apportées au dispositif ainsi que d'autres apparaitront mieux d'après la description detaillee de l'invention qui va suivre faite en se reportant aux dessins ci joints dans lesquels : Les figures 1, 2 et 3 sont des vues en élévation, en plan et de côte d'une réalisation d'une boite fantôme incorporant les améliorations de la présente invention.
Les figures 4 et 5 sont des vues en perspective d'une forme du support EIS amélioré et en plan de l'ebauche de support apres qu'il ait eté découpe l'emporte piece mais avant qu'il soit entierement formé pour etre utilisé pour recouvrir une prise vide.
Les figures 6 et 7 sont des vues en perspective et en plan similaires d'une autre forme du support EIS
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amélioré adapte pour permettre une connexion ä une carte de fonction.
La figure 8 est une vue en perspective fragmentaire illustrant une botte fantôme generalement du type représenté à Ia figure 1, fixee dans une armoire de calculateur, et d'une carte de fonction ayant un support E/S amélioré et insérée dans un connecteur tableau/cartes.
La figure 9 est une vue en perspective éclatée d'une carte de fonction, d'une forme de support E/S amelioree, de formes préférées de l'element de retenue des cartes et du porte cartes et des moyens de fixation de ces éléments ensemble.
La figure 10 est une vue en perspective fragmentaire de la forme préférée de la boite fantôme moulée dans le cadre de l'unite de calcul en tant que partie solidaire de celui ci et des formes préférées des supports E/S améliorés.
Les figures 11,12 et 13 sont des vues en plan, en coupe et de côté en coupe du connecteur tableau/cartes amélioré.
La figure 14 est une illustration schématique de l'agencement des broches de la figure 13 pour expliquer les radiations électromagnétiques émises par celles ci.
Et la figure 15 illustre schématiquement l'agencement amélioré des lignes de masse et de signaux couplées aux contacts dans le connecteur cartes/tableau des figures 11-13.
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Description détaillée Les figures 1-3 montrent un exemple d'une boîte fantôme améliorée 1 comportant trois fentes verticales 2 se présentant sous la forme de canaux en forme de "U". Des surfaces d'embase 3 sont formees ä l'arrière de chaque canal et la largeur des canaux va en diminuant de haut
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en bas (Figure 1) par une inclinaison des cötes de 0, 50. Des encoches 4 (Figure 2) sont formees aux extremites superieures du canal. La boite 1 est de preference moulee dans du polycarbonate et toutes les surfaces avants et de côté sont revêtues de métal, de preference du cuivre et du nickel.
Les supports E/S 5 et 6 (Figures 4 et 6) sont chacun fabriques ä partir d'acier inoxydable avec une section en forme de"U"permettant son insertion dans l'un des canaux 2. Les supports 5 et 6 ont aussi une largeur qui se réduit de haut en bas selon un angle d'inclinaison de 0, 5 si bien que lorsqu'ils coulissent dans les canaux 2 de haut en bas, un espace libre existe entre le support et les côtés du canal et l'usure des contacts 8 et 9 est réduite au minimum jusqu'à ce que le support EIS soit bien assis dans le canal.
Lorsque les supports 5 et 6 sont initialement découpés ä l'emporte piece en ébauches (Figures 5 et 7), de petites decoupes triangulaires 10 et 11 sont réalisées dans les parties laterales 12 et 13 des supports. Des languettes 14 et 15 sont ensuite obtenues par emboutissage pour former les contacts orientés vers l'extérieur 8 et 9 qui agissent en porte ä faux pour assurer une connexion électrique fiable lorsqu'ils entrent en contact avec les parois latérales verticales des canaux 2. Les contacts sont de préférence separes par une distance de un demi pouce (12, 70mm) afin de
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réduire au minimum les radiations électromagnétiques autour du support 5 ou 6 et au travers des canaux 2.
Une languette flexible 16 est formee ä l'extrémité superieure du support 5 et des languettes 17 et 18 sont formées au fond, définissant une fente 19. Le support 6 présente des languettes similaires 20,21, 22 et la découpe 23.
Une ou plusieurs ouvertures comme celle représentée en 24 (Figure 7) sont prévues dans le support 6 pour recevoir des ensembles de prises de câbles E/S non représentés. Les languettes 25 et 26 du support 6 sont prévues pour permettre la connexion d'une carte de fonction 27 (Figures 8 et 9). Le support 5 n'a pas d'ouverture 24 ni de languettes 25 et 26, car il est destine ä recouvrir un canal 2 au travers duquel aucune connexion ne sera réalisée ä un dispositif périphérique externe.
La figure 9 illustre une forme préférée de l'ensemble de cartes de fonction comprenant la carte 27, le support 6 fixé ä la carte par des elements de fixation sous la forme de rivets 27 et de rondelles 28. Les rivets 27 sont reçus dans des trous 29 et 30 ménagés dans les zones en relief des languettes 25 et 26 du support 6 et le rivet supérieur est aussi reçu dans un trou 31 menage dans un porte carte 32 afin de permettre la connexion serrée et precise (comme décrit ci dessus) du support 6 et de la carte 27 au porte carte 32. Les têtues des rivets sont noyées dans les zones en relief comme decrit plus en details ci dessus.
Des broches de fixation automatique superieure et inferieure 33 d'un element de retenue de carte fixent l'element de retenue ä la carte 27 lorsqu'elles sont
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enfoncees dans les trous 35 de la carte. La carte 27 présente aussi une languette 36 avec des conducteurs de
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chaque côté de celle ci et destinée ä être reçue dans un connecteur correspondant comme celui représenté en 37 (Figure 8). Des connexions externes ä un dispositif périphérique sont assurées au travers d'une prise 38 portée par la carte 27.
La figure 8 montre le support 6 sur le point de pénétrer dans le canal 2 de la boite fantôme 1 lorsque la carte 27 est abaissee pour forcer la languette 36 dans le connecteur 37. Des broches (non representees) sur le bord inférieur du connecteur 37 ont été précédemment introduites en force dans des trous correspondants (non représentés) dans le tableau logique plan 39. Le tableau 39 est positionne avec précision sur l'embase d'un cadre de calculateur 40 au moyen de trous de positionnement correspondants et de broches représentés en 41. La holte fantöme 1 est fixée de manière appropriée à, et positionnee dans le cadre 40 par rapport au tableau 39.
Des contacts de masse de protection 42 sont adaptés pour assurer un contact de protection mecanique et électrique ferme avec des languettes comme en 17 et 18 (Figure 4) du support 5 et des languettes 21 et 22 du support 6 au système de masse de protection. Les languettes supérieures 16 et 20 des supports sollicitent la surface plaquée de l'element transversal supérieur 43. Les languettes 50 dans les supports 5 sont logees dans les encoches 4 pour retenir les extrémités superieures des supports en place. Le système de masse de protection (non représenté) est distinct du Systeme de masse logique. Cette isolation interdit aux signaux logiques de retourner par le blindage ä la masse de sécurité C. A. au travers de l'équipement externe.
La zone importante definie par une telle boucle externe implique des radiations RF de fréquence élevée significatives même avec des courants tres faibles dans la boucle.
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La figure 10 représente la réalisation preferee de la boîte fantôme la intégrée directement dans le cadre 40a. Lorsque l'ensemble ä carte 27 est installé dans la holte fantôme la, le support de carte 6a fonctionne dans une fente associee 2a du cadre de machine 40a qui est une structure en plastique plaquée de cuivre et de nickel pour assurer la conductivité électrique entre le support et le cadre. Le support de carte 6a comprend une surface arriere 44 qui referme essentiellement la fente 2a du cadre de la machine lorsqu'un ensemble ä carte de logique interne est installe.
Si le circuit de la carte 27 est connecté ä des dispositifs extérieurs ä l'unite du système, un connecteur de cables (non représente est enfiché dans un trou approprie 24a ménagé dans cette surface arribre. Ces connecteurs sont aussi généralement mis électriquement ä la terre ä cette surface arriere. Le support de carte 6a comprend en outre une paire de surfaces latérales 13a qui coulissent dans une position adjacente aux surfaces de cadre 45 sur chaque cote du canal 2a. Chacune de ces surfaces laterales 13a comprend cinq points de contact 9a. Chaque point de contact est maintenu en position par l'action d'un ressort en porte ä faux. Ces surfaces, points de contact et ressorts en porte ä faux sont découpés ä l'emporte pièce et obtenus à partir d'une simple feuille d'acier inoxydable.
Les dix points de contact 9a entrent en contact avec des zones adjacentes des surfaces de cadre 45, assurant ainsi une fonction de liaison ä la masse répartie en des points multiples, ce qui est souhaitable pour faciliter la commande des radiations électromagnétiques. L'action du ressort en porte à faux est telle que ce contact est assure indépendamment des variations dimensionnelles du support de carte 6a et du cadre 40a. En raison du fait que les surfaces latérales 13a sont paralleles ä la direction de la fleche 46, le chevauchement assuré par rapport aux surfaces de cadre 45, est maintenu, si bien
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que ce contact est lui même maintenu, independamment de l'effet des variations permises des tolérances dans la direction 46 localisant la carte 27 au moyen de la languette 36 (Figure 8).
Les surfaces de cadre 45 sont legerement inclinees l'une par rapport ä l'autre pour former une ouverture qui est plus large ä son entree pendant l'installation d'un ensemble ä carte. 11 en est ainsi pour permettre le retrait de la partie de la matrice qui forme cette partie du cadre en plastique 40a. Les surfaces laterales 13a du support de carte sont legerement inclinées de manière similaire l'une par rapport ä l'autre afin d'assurer un engagement uniforme lorsque l'ensemble ä carte est complètement installe.
Ce retrecissement du profil de l'ouverture et du support de carte facilite aussi l'installation ou le retrait de l'ensemble ä carte puisque on a éliminé la nécessite d'une deflexion complete des ressorts en porte ä faux pendant le deroulement du procédé d'installation.
Le support de carte 6a comprend aussi une languette d'extremite superieure 20a qui entre en contact avec une surface de cadre adjacente 43a lorsque l'ensemble ä carte est installe, et des languettes d'extremiste inférieures 21a et 22a qui entrent en contact avec la surface opposée de la languette 42a d'un element de mise ä la masse 47. Cet élément de mise ä la masse 47 est electriquement connecté ä la masse électrique de la machine par un moyen de couplage C.
C. approprie qui n'est pas représente, Les extrémités des languettes 21a, 22a et la languette 42a s'ecartent les unes des autres pour faciliter l'installation de l'ensemble à carte en evitant le contact des extrémités les unes contre les autres.
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Les languettes 21a et 22a presentment une encoche 23a qui permet ä ces languettes de passer ä côté du trou filete 48 qui reçoit un boulon fileté prisonnier 49 qui est fileté à une extrdmite et moleté ä l'autre. Ce boulon 49 peut être serré ä la main pour bloquer les languettes 21a et 22a après l'installation de l'ensemble ä carte.
Ce blocage forme un chemin de mise ä la masse électrique qui est capable de porter des courants relativement eleves pour assurer l'activation de dispositifs de protection dans le cas d'un court circuit impliquant le materiel fixe au support de carte.
Les supports de fermeture 5a sont prévus pour fermer les fentes inutilisées du cadre. Ces supports sollicitent les surfaces du cadre 40a et des languettes 42a associées ä 1'element de mise ä la masse 47 comme decrit ci dessus. En outre, une paire de languettes 50 fonctionnent dans des encoches adjacentes 51 du cadre 40a pour maintenir l'extremite superieure de chaque support 5a en place lorsqu'il est installe. Des languettes similaires 50 sont aussi prévues sur le support 6a et empèchent aussi la carte 27 de trop basculer.
Le cadre 40a comprend aussi des surfaces de bords de
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fentes 3a qui, dans un souci d'esthetique, coupent la vue des zones de contact depuis l'extérieur, ä l'arriere de l'unite, commandent l'ecoulement pneumatique de refroidissement et evitent en outre toute radiation électromagnétique ä l'extérieur de l'unité.
Etant donne que les surfaces de contact 45 sont paralleles a la direction de la fleche 46 et que les contacts 9a présentent une configuration qui leur permet d'assurer le contact électrique avec ces
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surfaces, ce contact sera assure indépendamment des variations de l'emplacement de l'ensemble ä carte dans la direction de la flèche 46 en raison de l'engagement de la languette de carte 36 avec le connecteur de carte principale 37 comme illustre ä la figure 8. On peut s'attendre ä ce que ces variations apparaissent en raison des variations des tolerances dimensionnelles
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rencontrees dans 11 ensemble à carte, le cadre et la carte principale. Cet engagement de contact est en outre assuré sans voilage de la structure principale du support de carte 6a.
Etant donne que la section de ce support 6a a la forme d'un"U", cette structure est rigide et résiste au voilage. Etant donne qu'une multitude de points de contact sont prévus autour de la périphérie du support de carte 6a, la distance entre points adjacents est limitée, ce qui reduit au minimum
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la longueur de toute fente au travers de laquelle des radiations electromagnetiques pourraient s'echapper. Etant donne que les points de contact sont de configuration souple par rapport ä la structure principale du support de carte 6a, le contact électrique peut être facilement assure en tous points indépendamment de la variation des dimensions dans la limite des to1érances.
Les inconvenients de la configuration de l'art anterieur sont ainsi elimines par la configuration décrite ici.
Dans les calculateurs personnels futurs, il sera souhaitable d'offrir dans une même boîte de dimensions donnees, la possibilite d'installer des processeurs differents avec, par exemple, un bus de données ä 8 ou 16 bits, un bus d'adresses à 24/32 bits pour de petits calculateurs ä bus unique ou multiples avec des processeurs differents mais compatibles. Ceci permettra d'avoir une base sur laquelle on pourra construire une
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pluralité de petits systèmes dont la gamme s'éteindra au dessus et en dessous du marché actuel du calculateur personnel.
Le maintien de l'espace ä l'intérieur du cadre et la conservation de caractéristiques EMC supérieures, sont des caractéristiques importantes de ces futurs systemes. Dans de tels systèmes, des signaux issus de l'horloge du processeur et d'un oscillateur du systeme, sont appliques sur un ou plusieurs bus asynchrones. Les signaux sont utilisés pour générer d'autres signaux ä vitesse élevée ä la fois par des circuits sur le tableau plan comme 39, figure 8, et sur des cartes de fonction comme 27.
Meme lorsque l'horloge de processeur sur le bus est un sous-multiple de l'horloge reelle utilisée pour incrementer le processeur, des transitions sur le bus stimulées par le processeur génèrent des composantes de fréquence qui sont des harmoniques ou des produits de mixage de l'horloge de processeur vraie. 11 est bien connu que le champ électromagnétique émis (EMC) est produit par le total des boucles de courant émettrices dans le système. Un reel progrès dans l'optimisation de EMC peut etre assuré dans un systeme par 1'élimination de câbles, la commande des temps de montee, le decouplage et autres exemples de bonne pratique du concepteur.
Sans résoudre la radiation ä sa source, une bonne pratique du concepteur peut cependant impliquer des solutions onéreuses comme le filtrage, le placage du chassis et des alimentations de puissance et le blindage. La radiation emise depuis le connecteur entre la carte principale et une carte de fonction peut etre réduite de maniere significative en appliquant les techniques décrites ci dessous.
Les essais dans une chambre EMC quelconque ont montré que les connecteurs d'entrée/sortie (E/S) constituent
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la source principale de radiation EMC même lorsque le systäme n'apparait qu'avec le raccordement de l'equipement externe. Ceci est dû au fait que des boucles de courant sont introduites par l'horloge de processeur et autres signaux de haute fréquence lorsqu t ils entrent dans et reviennent de la carte de fonction E/S. Des plans de mise ä la masse dans le tableau plan et les cartes de fonction y elimineront les boucles de courant mais les signaux eis sont exposés lorsqu'ils passent dans les connecteurs des cartes de fonction.
L'énergie emise est déterminée par l'equation suivante en se reportant ä la figure 14 : EQUATION 1 : E = KAIF2 OU : E est le vecteur du champ émis
K est une constante de proportion
A est la zone de chaque boucle
1 est le courant dans la boucle
F est la composante de fréquence générant l'energie Le résultat net de ceci est que l'energie émise est commandée par trois facteurs, la zone de la boucle, le courant et la fréquence. En outre, le probleme s'aggrave ä raison du carré de l'horloge du processeur.
La frequence est dictee par la vitesse du processeur choisie par le concepteur et le courant est dicte par le courant des recepteurs et excitateurs de logique disposes sur les cartes de fonction. La zone de boucle est determine par la distance du signal ä la terre la plus proche et les dimensions physiques de la connexion comme 37, figure 8. Etant donne qu'un processeur de 6mhz est ä 6db en dessous de la limite de la classe B FCC, cette equation prédit alors correctement qu'une horloge de 8mhz dans la même horloge du même processeur sera de Idb en dessous de la limite de la classe B FCC
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ä la fréquence ou harmonique analogue. De plus, sans autre effort pour contenir la radiation, la limite FCC serait depassee dans le cas d'un processeur fonctionnant avec une horloge au dessus de 8, 5mhz.
Un système de mise ä la terre expérimental utilisant un agencement de broches amélioré et autres
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caractéristiques EMC decrites ici, a été teste a. 20db de marge pour des composants generes par le processeur indiquant une coupure par la methode precedente à approximativement 30mhz.
Le courant de retour ä la terre passe principalement par le chemin préféré en raison de l'impedance plus faible due ä l'inductance mutuelle au conducteur de signaux adjacent. Dans un câble, une masse separee est generalement associee ä chaque signal afin d'assurer le couplage inductif mutuel"M"ä un seul chemin lorsqu'une inductance significative "L" (diluant l'effet de "M") peut être en serie avec les masses aux connexions de masse ä point unique des extrémités de
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cabale.
Si l'inductance en série "L" est réduite au minimum par des techniques classiques comme des plans de mise ä la masse aux extrémités de câble ou des systemes de mise ä la masse en grille ou similaires, un retour de masse commun pour un certain nombre de signaux 1, 2, N peut alors être utilisé, les inductances mutuelles etant des facteurs dominants commandant la selection du chemin de courant. La zone définie par l'espace entre signal et masse est donc reduite au minimum si le retour de masse est adjacent ä tous les signaux impliques.
L'agencement de broches améliore de la figure 15 reduit au minimum les emissions :
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a. Une broche sur quatre de chaque côté du connecteur marginal de carte de fonction 36
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(Figure 8) est connectee directement à la masse ou découplée ä la masse ä haute frequence (masse C. A.) comme montre ä la figure 15. Les broches du connecteur 37 sont donc connectees de maniere similaire. b. Les broches de masse C. A. d'un côté du connecteur marginal sont décalées de deux broches par rapport aux broches de l'autre côté. Ceci resulte en une configuration de mise ä la masse symétrique oü aucun signal n'est separe d'une masse C. A. par plus d'une broche. c. L'agencement de masse C. A. symétrique tend ä annuler des champs emis par un signal relatif ä deux masses. d.
Des signaux qui sont commutes simultanement sur le bus, sont agences avec une moitie des signaux d'un côte de la languette de carte 36 et du connecteur 37 et une moitie de l'autre cöte tres proche l'une de l'autre. Ceci facilite l'annulation des champs. Ceci est assure aussi bien avec le bus d'adresses qu'avec le bus de
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données. e. Des signaux ä temps de montee rapides de hautes frequences sont agences adjacents aux masses C. A. f. Le connecteur 37 est miniaturise a la moitie de l'espacement broche ä broche des connecteurs connus afin de réduire encore plus la zone de la boucle.
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g. Les signaux de système audio utilisent une masse séparée (non representee) pour minimiser le couplage des informations numeriques et sonores. h.
Tout le courant n'est renvoyé qu'au travers des masses des connecteurs et non par le connecteur de support arriere ou les lignes de cäbles.
On notera qu'une reduction par un facteur de quatre dans la zone en boucle est requise pour décaler un doublage de frequence. Beaucoup des changements de concept executes pour permettre l'amelioration indiquee ci dessus, ameliorent aussi les possibilités de câblage et de fabrication des cartes et des tableaux plans.
Une realisation preferee du connecteur 37 est montrée aux figures 11-13. Des connecteurs plus longs avec un plus grand nombre de broches peuvent maintenant être utilises dans l'espace attribues dans les systemes précédents aux connecteurs avec bien moins de broches de signaux. Une ou plusieurs broches d'alignement 60 dans le connecteur 37 sont adaptees pour être reçues dans des structures correspondantes (non representees) de la languette 36 d'une carte de fonction lorsque celle ci est introduite dans le connecteur 36.
Ces broches 60 sont importantes pour reduire les tolerances au minimum et permettre des distances plus courtes entre les centres des broches de contact sur la carte, le tableau et le connecteur et pour eviter des courts circuits entre des broches du connecteur 37 par des contacts de la languette 36 si la carte 27 est trop
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basculee d'une extremite de la languette 36 ä l'autre.
Les languettes 50 sur le support 6a (Figure 10) disposees dans les passages 51 facilitent aussi l'évitement des courts circuits entre des broches adjacentes du connecteur 37.
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Des lignes de contact sur des surfaces opposées de la languette 34 sollicitent des fils ou broches de contact opposes 61 et 62 dans le connecteur 37 et des extremites opposées des broches 61, 62 font saillies sous le connecteur 37 pour reception dans les trous de traversee plaqués (non représentés) ménagés dans le tableau plan 39 (Figure 8).
Des broches d'alignement 63 faisant saillies sous la surface inférieure du connecteur 37, sont reçues dans des trous d'alignement correspondants (non représentés) ménagés dans le tableau 39 pour assurer l'alignement approprie du connecteur et le guidage pendant l'insertion.
Bien que l'on ait represente et decrit ici une réalisation preferee de la presente invention, il est evident qu'il n'est pas question de limiter ladite invention au cadre precis de sa construction telle que decrite ici et que tous les droits sont reserves en ce qui concerne tous les changements et modifications entrant dans le cadre de l'invention telle que définie par les revendications ci jointes.