Paketanordnung für Mikro Baugruppen elektrischer Schaltungselemente
Die Erfindung betrifft eine Paketanordnung von Mikro-Baugruppen elektrischer Schaltungselemente, die gemäss dem Hauptpatent auf Karten oder Isolierplatten angeordmet sind, bei der die Karten entlang einer Stekkerkante jeder Karte in senkmechter und lamellenartiger Anordnung auf eine mit Schaltungen verschene Verbindungstafel gesteckt sein können. Dabei können Steckverbindungen zum Haltem der Karten und als elektrische Verbindungen zwischen den Schaltungselementen und Schaltungen der Verbindungstafel vorgeschen sein.
Diese können aus an beiden Kartenseiten entlang der Steckerkanten senkrecht zur Kartenebene federnden Kontaktfedern sowie aus in Form eines rechtwinkligen Gitters reihenweise auf der Verbindungstafel angeordneten, aus dieser herausragenden Stiften bestehen, an denen die Kontaktfedern bei eingesetzter Karte abgestützt sind.
Der Erfindung des Hauptpatentes liegt die Aufgabe zugrunde, Mikro-Baugruppen und dergleichen Schaltungselemente unter möglichst dichter Packung innerhalb der Paketschaltung anzuordnen und möglichst vielfältige Verbindungsmöglichkeiten zwischen den Schaltungselementen und Schaltungen der Verbijndungstafel vorzusehen.
Bei der eingangs angegebenen Paketschaltung nach dem Hauptpatent sind zu diesem Zweck für jede Karte entlang der Steckerkante zwei Reihen von lösbaren Verbindungen vorgesehen,
die durch die Kontaktfedern einerseits und die Stifte anderseits gebildet werden. An jedem Rasterpunkt Ideir rechtwinkligen Gitteranordnung kann sich dabei eine solche Steckerverbindung befinden. Die Zahl der Steckerverbimdung fär eine Karte ist mithin begrenzt durch die Länge der Steckerkante der betreffenden Karte. Wenn alle in Frage stehenden Rasterpunkte mit solchen Verbindungen besetzt sind, dann ergeben sich insgesamt zweimal
soviel Steckerverbindungen für eine Karte, wie idas Rastermass in der Länge der Steckerkante dieser Karte aufgeht. In vielen Fällen ist es wünschenswert, die möglichen Verbindungen für eine Karte in grösscrer Vielfalt bercitzustellen, um dadurch die Auwendbarkeit der Paketschaltung zu begünstigen und Konstruktionsänderungen und dergleichen einen weiteren Spielraum zu schaffen.
Aufgabe ,der Erfindung ist es daher, eine Paketschal- tung nach dem Hauptpatent dahingehend zu verbessern, dass unter Beibchalt der nach dem Hauptpatent vorge sehenen dichten Anordnung der Schaltungselemente möglichst viele Verbindungen zwischen den Schaltungselementen einerseits und den Schaltungen der Verbindungstafel anderscits möglich sibnd.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass, wenn hier und im folgenden von Giueranordnung gesprochen wird, damit nur die Plätze gemeint sind, an denen die Stifte und dergleichen Flemente untengebracht sind. Es ist, um eine gitterartige Anordnung solcher Elemente im Sinne dieser Beschrcibung zu erziclen, nicht erforderlich, dass alle Gitterpunkte tatsächlich besetzt sind. In diesem Sinne ist auch die im folgenden verwendete Bezeichnung Rasterunass zu verstehen. Das Rastermass bezieht sich auf die Gitteranordnung.
Wenn also alle Gitterplätze besetzt sind, dann deckt sich das Rastermass mit dem Abstand ider Elemente. Ist ein Gitterplatz unbesetzt, dann ergibt sich für den Abstand dieser Elemente das doppel,te Rastemass.
Auf den Stiften für die seitlichen Kontaktfedem kön- nen die Kontaktfedem sich ,seitiich abstützen. Aus diesem Grunde sollen diese Stifte entsprechend weit aus der Verbindungstafel herausragen. Die Kontaktfedern für die zusätzlich vorgesehenen Verbindungen sollen sich dagegen entsprechend ihrer Verfederung in Längsrichtung der Kopf stifte auf den Köpfen der Kopfstifte ab- stützen.
Bei einer besonders einfachen dementsprechen- den Ausgestaltung sind die Kopfstifte in die Gitteran- ordnung der übrigen Stifte einbezogen, so dass sich insgesamt eine quadratische Gittenanordnung mit in beiden Richtungen gleichem Rastermass ergibt. Die Karte muss so weit in die Stifte für die seitlichen Kontaktfedern eingeschoben werden, dass die seitlichen Kontaktfedern auch tatsächlich mit diesen Stiften in Kontakt geraten.
Bei der Anordnung nach dem Hauptpatent konnte die Karte mit ihrer Kontaktkante bis auf die Verbindungs tafel reichend aufgesteckt werden. Nach dieser Weiterbildung befinden sich zwischen der Steckerkante und der Verbindungstafel idie zusätzlich vorgesehenen Verbindungen. Die oben angegobene zweckmässige Ausgestaltung gestattet es, die seitlichen Kontaktfedern so anzuordnen, dass der Kontaktpunkt auf der Höhe der Karte liegt, ebenso wie les bei der Anordnung nach dem Hauptpatent der Fall ist.
Bei weiterer Ausgestaltung sind die Kopfstifte auf der Kopfseite äusserstenfalls mit ihrem Kopf aus der Verbindungstafel herausragend angeordnet. Die Karte kann dann, da die zusätzlichen Vergbin- dingen nur extrem wenig Platz einnehmen, fast bis auf die Verbindungstafel neichemd eingesteckt wenden.
Bei ciner möglichen Ausgestaltung sind die stimscitigen Kontaktfedem an die Steckerkante der Karte umklammernden, leitenden Klipps leitend befestigt. Auf diese Weise lassen sich die stimseitigen Kontaktfedern sicher an der Stirnkante befestigen, und Idile Bofesti- gungsmittel beanspruchen in dem kritischen Raum über die Stirnkante der Karte hinaus keinen zusätzlichen Platz.
Für die Verdrahtungen an der Verbindungstafel, die von Fall zu Fall von vornherein, aber auch später vorgenommen wenden und auch später gegebenenfalls wieder abgeändert werden, verwendet man in vielen Fällen Koaxialkabel, deren Mantel an Masse angeschlossen werden muss. Hierfür werden entsprechende Anschlussfahnen benötigt, die möglichst vielfältig bereitgestellt sein sollen, damit die Koaxialkabel an den dafür gün stigsten Stellen an Masse angeschlossen werden können.
Eine dementsprechende Ausgestaltung hat einen gradlinigen Massenleiter mit Zylinderelementen, die bei in die Gitterstruktur einbezogener Anordnung des Massenleitens auf aus der Venbindungstafel herausragende Stifte passen und mit freien Anschlussfahnen. Ein solcher Massenleiter kann von vornherein oder nachträglich bei Bedarf auf die betreffenden Stifte, aufgepasst wenden.
Über diese Stifte wird dann Ider Massenleiter an das Massenpo6ential beziehungsweise an die Stannungsschichten für Massenpotential im Innem der Verbindungstafel angeschlossen. Die Einbeziehung dieses Massenleiters in die Gitterstruktur der Stifte gewährleistet auch bei nachträglichem Einbau des Massenleiters einen übersichtlichen Aufbau der Paketschaltung. Weitere Merkmale und mit der Erfindung erzielbare Vorteile er geben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 perspektivisch im Ausschnitt teine Paketschal- tung mit als Mikro-Baugruppen ausgebildeten Schaltungselementen,
Fig. 2 in perspektivischer Darstellung ein Schaltungselement,
Fig. 3 die. Schaltung eines Schaltungselementes und eines als Widerstandselement ausgebildeten, Schaltungsclementes,
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine dreischichtige Vier- fachkarte für die Paketschaltung nach Fig. 1, wobei die erste und zweite Schicht zum Teil aufgebrochen gazeich- netist,
Fig. 5 einen Teilquerschnitt zu Fig. 4, gegenüber Fig.
4 stark vergrössert,
Fig. 6 einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig. 4,
Fig. 7 im Blockdiagramm einen Ausschnitt einer Schaltung der Verbindungstafel,
Fig. 8 eine Querschnittsskizze der Verbindungstafel, zur Erläuterung von Leitungskapazitäten,
Fig. 9 die Anordnung der Karten auf der Verbin- dungstafel,
Fig. 10 die Anordnung der Verbindungen in der erwähnten Gitterstruktur auf der Verbindungstafel,
Fig. 11 stark vergrössert den Quenschnitt einer Verbindungstafel entlang der Linie 11-11 aus Fig. 9,
Fig.
12 die Steckerkante einer Karte mit den zugehörigen Teilen der Verbindungstafel im Schnitt in zwei verschiedenen Stallungen,
Fig. 13 die Schnittansicht, gemäss der Linie 13-13 aus Fig. 12, Fig. 14 perspektivisch einen Ausschnitt oder Stecker- kante einer Karte,
Fig. 15 skizzenhaft die Anordnung von Verbindun- gen auf der Verbindungstafel,
Fig. 16 einen Massenleiter imit Ide-n zugehörigen Tei- len der Verbindungstafel im Schnitt,
Fig. 17 Mittel zum Anschluss von Koaxialkabeln unter Verwendung des Massenleiters aus Fig. 16, fig.
18 eine Draufsicht auf eine Verbindungstafel mit eingezeichneten Koaxialkabeln und
Fig. 19 Mittel zum Anschluss ider Paketschaltung an äussene Potentiale in perspektivischer Explosionsansicht.
Gemäss Fig. 1 besteht leine gepackte Schaltung im wesentlichen aus einer Vielzahl von Karten 21, die über Steckverbindungen senkrecht an einer horizontal auge- ordneten Verbindungstafel 23 montiert sind. Auf den Karten 21 sind Schaltungselemente 25 und zugehörige Schaltkomponenten wie zum Beispiel Widerstandselemeute 27 angeordnet.
An ieineir Kante jeder Karte - Ider Steckerkante-ist ein Verbindungssockel 29 angebracht, der über in Fig. 1 nicht dargestellte Steckverbindungen lösbar mit der Verbindungstafel 23 verbunden werden kann. Die Karten 21 und die Verbindungsta 23 sind vielschichtig mit Schaltungen bedruckt. Alle Karten ha ben die gleiche Höhe. Die Karten stchen in vier verschie- denen Breiten zur Verfügung.
Die Karte 21 umfasst vier Breiteneinheiten und wird deshalb auch als Vierfachkarte bezeichnet. Bei den Karten 21a, 21b beiziehungsweise 21c handelt des sich um eine Einfachkarte, eine Zweifachkente beziehungsweise eine Dreifachkarte. Die verschieden breiten Karten können beliebig untereinander gemischt angeordnet sein.
Die Verbindungstafel 23 ist die Grundeinheit. Mehrere solcher Verbindungstafeln können zu einer Paketschaltung zusammengefasst werden. Sie werden dann in einer gemeinsamen Ebene zeilen- und spaltenweise, wie in Fig. 1 angegeben, miteinander verbunden. Die Schalzungen der einzelnen Verbindungstafeln 23 werden über Koaxialkabel 31 auf der Rückseite oder auf der Vorderseite der Verbindungstafeln 23 miteinander verbunden.
Die Koaxialkabel 31 werden zu Kabelbäumen zusammengefasst und können in in der Zeichnung nicht dargestellten Kanälen zwischen den Verbindungstafeln 23 verlegt sein. Die Kabel 31 können hinter Entkupplungs- kondensatoren 33 eingesteckt sein. Die ganze Anordnung kann in einem nicht dargestellteu Rahmen unter gebracht werden.
Gemäss Fig. 2 ist ein Schaltungselement 25 integrient oder doppelartig integriert und besteht aus zwei rechteckigen Schichten 35, die durch Stifte 37 zusammengehalten werden. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Schichten aus Keramik mit aufgebrachten Halbleitern, die über aufgedruckte Schaltleitungen mit den Stiften in Verbindung stehen. Die Schaltungen können nur auf der Oberseite der Schichten aufgebracht sein, sie sind aber vorzugsweise auf der Ober- und ,auf der Unterseite jeder Schicht 35 aufgebracht.
Die Schichten sind vorzugsweise ungefähr 1,0 cmê gnoss, und die Stiffe sind vorzugsweise bei gleichem Abstand zueinander in vier Zeilen und vier Rei- heu verteilt, -so --dass sich insgesamt 16 Stifte ergeben.
Die Schichten Isilnd in einer metallischen Kapsel 39 eingefasst, die in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnet ist. Für die Stifte 37 sind Löcher im der Kapsel 39 vorgesehen. Die Stifte 37 können iin Löcher einer Karte 21 eingesteckt werden unid dort gegebenenfalls verlötet werden. Bei den hier in Frage stehenden Halbleiterschaltungen han delt es ach um isolchie, die im Zeitbereich von ein bis zwei Nanosekunden arbeiten. Diese Schaltungen haben einen bestimmten charakteristischen
Ausgangswider stand, der den Widerständen der Schaltleitungen auf den Karten und der Verbindungstafel entspricht. Zum Beispiel wird für einen STromschalter in Emitterfolgeschaltung ein Widerstand von 50 Ohm benötigt. Ein tvpi- sches Schaltungselement mit einem zugehörigen Widerstandselement zum Anschluss laln Massenpotential, 1,2 Volt und -3 Volt ist in Fig. 3 dangestellt.
In Fig. 3 kennzeichnen die kleinen Kreise Stiifte. Der Stromschalter besteht aus zwei Transistoren 41 und 43, deren Emitter zusammengeschaltet sind und die über einen Emitter widerstand Re an ein -3-Volt-Potential angeschlossen sind. Der Kollektor und die Basis des Transistors 43 liegen gemeinsam am Massenpotential.
Der Fingang liegt an der Basis des Trausistons 41, dessen Kollektor über den Kollektorwiderstand Rc an einem +1,2-Volt-Potential liegt, während der Ausgang am Kollektor des Transistors 41 and der Basis des Emitterfolgetransistors 45 liegt. Der Emitter des Transistors 45 liegt an einem Ausgangsanschluss und über einen Widerstand Rt von 50 Ohm am Massenpotential sowie über cinen Widerstand Re an einem -3-Volt-Potential. Es können sowohl in Piliase als auch nicht in Phase betriebene Emitter- folgeschaltungen bekaunter Art verwendet werden.
In Fig. 4 ist eine Vierfachkarte 21 dangestellt. Diese Karte weist entlang einer Kante eine Anzahl von gedruckten Kontakten 47 auf, an die, wie weiter unten im einzelnen erläutert wird, verfederte Signalkontakte angeschlossen werden können. An der unteren Kante der Karte sind Kontakte 49 für Spannungs- und Massen- potentiale vorgesehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kontakte 47 zu 12er-Gruppen und die Kontakte 49 zu 6er-Gruppen zusammengefasst, wobei für jede Breiteneinheit der Karte leime 12er-Gruppe auf jeder Seite der Karte und eine 6er-Gruppe vorgesehen sind. Die Karte besteht, wie aus Fig. 5 ersichtlich, vorzugsweise aus mehreren Lamellen mit drei innenon Spannungsschichten
101 und 57, wobei and der Spannungsschicht 57 das Massenpotential liegt, und zwei äusseren Signalleitungsschichten 67, wobei alle Schichten gegeneinander durch Isolierschichten 59 - vorzugsweise aus Epoxydglas gegeneinander iscliert sind.
Die elektrischen Verbindungen zwischen den beiden äussenen Schichten und den iunenen Schichten enfolgen über gitterartig angeordnete Löcher 51, idile in der gleichen Weise wie die Stifte 37 der Schaltungsclemente 25 angeordnet sind. Die Schaltungselemente 25 und die Widenstandselemente 27 werden in die Karte 21 eingesetzt, indem die Stifte 37 in die Löclier 51 gesteckt werden und dort verlötet werden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel können auf jeder einfachen Kartenbreite drei Spalten zu je sechs Schaltungselementen mit den zugchörigen Widerstandselementen montiert werden. Auf einer Vierfachkarte können insgesamt 72 solcher Schaltungselemente mit den zugehörigen Widerstandselementen untergebracht werden. Es können natürlich gegebenenfalls zusätzlich auch andere Elemente, wie zum Beispiel Widenstände, Transistoren, Entkupplungskondensatoren, auf der Karte montiert werden. In dem dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel sind die Widerstände 53 ond die Entkupplungskondensatonen 55 auf der Karte montiert.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind bestimmte Spannungsschichton für das Massenpotential und für die benötigten Spannungspotentiale m Beispiel -3 Volt und +1,5 Volt vorgesehen. Die innene Span- nungsschicht, wie zum Beispiel die Spannungsschicht 57, besteht aus einer Kupferschicht mit ausgeätzten Ausnehmungen,
in deren Bereich keine leitende Verbindung stattfinden kann. Die Löcher 51, die sich im Bereich dieser Ausnehmungen erstrecken, entstehen, indem man in Gitteranordnung Löcher durch die zusammengesetzte lamellicrte Einheit bohrt und die Löcher innen mit einem Kupferring 61 piattiert, oder Idann mit einer Zinnschicht 63 belegt wird, die mit dem Loch 51 fluchtende Ausnehmungen aufweist.
Die Wandungen der Löcher sind demzufolge leitend. In entsprechender Weise sind auch alle anderen im folgenden noch zu behandelnden Löcher der Karten und Verbindungstafel, soweit sie zur Aufnahme von Stiften dienen, leitend gemacht. Wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich, steht die Spannungsschicht 57 für Massenpotential mit dem Kupferring 61 in leitender Verbindung. In Fig. 4 kennzeichnen gestrichelte Quadrate 65 die Stellung der Schaltungselemente. Für jeldes dieser Schaltungselemente ist ein Massenanschluss über einen zugeordreten Stift vorgesehen.
Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die in die Signalleitungsschichten 67 eingeätzten, gedruckten Schaltverbindungen erforderliche Leitungswiderstände aufweisen. Bei den schnellschaltenden Schaltun gen der Act, wie sie in Fig. 3 mit Widenständen von 50 Ohm dargestellt sind, werden Leitungswidenstände von 50 Ohm und 90 Ohm benötigt. Die 90-Ohm-Le.ltungen 69 sind ungefähr 0,01 mm breit, während die 50-Ohm Leitungen 71 ungefähr 0,6 mm breit sind.
Bei dem nach Fig. 2 vorgesehenen Abstand zwischen den Stiften 37, der dem Abstand zwischen Iden Löchern 51 gleicht, ergibt sich also Platz zwischen zwei Löchern für jeweils vier 90-Ohm-Leitunglen 69 oder eine 50-Ohn-Leitung 71 mit zwei 90-Ohm-Leitungen 69.
Die 90-Ohm-Leitungen werden für eine Verbindungsschaltung. wie sie beisoueksweuse im Fig. 7 dargestellt ist, bepötigt Bei dieser Schaltung nach Fig. 7 gehen von einer Hauptleitung (90-Ohm-Leitung) verschiedene Nebenleitungen 75 ab, über die Transistonen 77 angeschlossen sind. Bei dieser Ant der Schaltung wächst, wie in Fig.
8 dargestellt, die Kapazität der Leitungen, weil 1die Kapazität Cp des di elektrischen Materials der Igeldnuckten Karte unterhalb der Hauptleitung 73 sich zu der Kapazität Ct dies Transistors in Parallelschaltung addiert. Da der Widerstand der gedruckten Schaltleitung umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der Kapazität ist, forlt, dass die effektive Impedanz des Systems sich wegen der vermehrten Kapazität ungefähr dem Wert 50 Ohm nähert.
Wie aus Fig. 9 bis 13 ersichtlich, ist die Verbindungstafel 23 vielschichtig mit Schaltungen bedruckt und mit cinem rechteckigen Gitter von Löchem 79 über zogen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindungstafel 23 ungefähr 20 X 30 cm gross, und die Löcher 79 sind im gleichen Abstand zueinander angeordnet wie die Stifte 37 aus Fig. 2.
Am oberen und un- teren Rand, gemäss Fig. 9, sind Löcher für Stromsam- melschienen vorges;eh;en. Die Karte ist vorzugsweise in 20 Spalten eingcteilt, die in Fig. 9 mit den Buchstaben A bis V bezeichnet sind. Jede Spalte ist in vier Karten positionen unterteilt, die mit den Ziffern 1 bis 4 bezeichnet sind. Eine Vierfachkarte ist ungefähr 11 cm hoch und 17,5 cm breit; die Einfachkarte, die Zweifachkarte und die Dreifachkarte entsprechend weniger breit.
Wie aus Fig. 10 ersichtlich, sind für jedc Kartenposition fünf mit den Buchstaben a bis le bezeichnete Lochspalten zu je vierzehn m:t den Ziffern 1 bis 14 bezeichneten Löchern vorgesehen. Die in Fig. 10 schwarz ausgezeichneten Löcher nehmen Stifte auf, wie dies weiter unten noch näher erläutert wird. Ledes der Löcher 79 ist, wie auch alle anderen Löcher, leitend ausgebildet und in einem rechteckigen Bereich 81 mit einer Zinnschicht auf der Oberfläche umgeben (es sind nur) einige dieser Zinnschichten dargestelle).
Die gedruckten Leitungen 83 lauf der Oberseite der Tafel erstrecken stich nur in horizontaler Richtung zwischen den Bereichen
81, sie sind ungefähr 0,02 mm breit, so dass sie einen Widerstand von 50 Ohm entsprechend dem iauf den Karten haben. Die gedruckte Schaltung wird zweckmäs sig auf photochemischem Wege hergestellt. Äusserstenfalls sind drei der 0,02 mm breiten Leitungen in jedem Kanal zwischen bonachbarten Lochzeilen vergeschen.
Die Verbindungstafel kann aus zwei oder mehrenen unabhängig voneinander gefentigten vielschichtig bedruckten Schalttafeln bestehen, die durch entsprechende Stifte übereinander gehalten und mit Abstand zueinan der angeordnet sind. Jede dieser Tafeln hat dann zwei oberflächliche Schichten für Signalleitungen und eine oder mehrere innere Laitungsschichten für das Masslen- potential und Spannungspoential, wobei die Zahl der einzelnen Tafeln davon abhängt, wieviel Verbindungen nötig sind, um die verschiedenen Schaltungen der Karten miteinander zu verbinden. Vorzugsweise verwendet man drei Tafeln, die mit 23-1,
23-2 und 23-3 bezeich- net sind. Die beiden ersten Tafeln weisen sechs Spannungsschichten mit fünf dazwischen gelegcnen Isolierschichten auf, von denen hjeweils die äussere Schicht jeder Tafel eine Signalleitungsschicht mit einer gedruckten Schaltung ist, während die inneren Schichten für
Massen- und Spaunungspotentiale dienen. Die beiden innerstejn Schichten dienen vorzugsweise als Spannungsschicht für ein -3-Volt-Potential und ein +1,2-Volt Potential, gemäss Fig. 3, während die beiden ausson gelegenden, inneren Schichten für das Massenpotential idilenen.
Die dritte Tafel 23-3 liegt an der Rückseite Wider Verbindungstafel und weist drei Schichten auf, die durch dazwischen gelegene dielektrische Schichten gegeneinan der isoliert sind. Die beiden äusseren Schichten sind Signalleitungsschichten, während die innere Schicht am Massenpotential angeschlossen ist. Jede dieser Schichten ist in gitterartiger Anordnung mit Löchem 79 versehen. Über diese. Löcher beziehungsweise deren leitende Auskleidung, durch den Kupferring 61 sind die einzelnen Schichten miteinander verbundehn, in entsprechender Weise, wie dies für die Löcher 51 der Karte 23 nach Fig. 5 der Fall ist.
Der Aufbau der inneren Schichten ist genau so wie bei iden Karten, gemäss Fig. 4, wodurch sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit ergibt, die Tafeln und die Karten nach den gleichen Produktionsvenfahren herzustellen.
Für die Verbindungen zwischen den Tafeln 23-1, 23-2 und 23-3 sind verschieden lange Stift vorgesehen.
Es isind verschiedene Gruppen von Stiften für die Kartenpositionen auf der Verbindungstafel und für die Sammelschienenpesitionen vorgesehen.
Für die Kartenpositionen, zum Beispiel für die Kartenposition el gemäss Fig. 10 und 11, ist eine Doppelspalte von langen Stiften 85 vorgesehen, wobei die Stifte
85 sich cntlang der Zeilen b und g über die Positionen 2 bis 13 erstrecken, so dass sich zwei Spalten zu je 12 Stiften engeben. Dazwischen erstrecken sich in der Spalte c sechs Stifte 87. Die Stifte 87 durchdringen die drei
Tafeln der Verbindungstafel und ragen aus der Rückseite der Tafel genau so weit heraus wie die Stifte 85.
Über die Stifte 85 erfolgt der Anschluss der Signalleitungsschichten, während über die Stifte 87 die Spannungsschichten ahngeschlossen sind. Die Stifte 87 enden unmittelbar an der Vorderseite e der Verbindungstafel 23. In den Spalten a und e sind kürzere Stifte 89 vorgesehen, die sich nur durch die zweite und dritte Tafel erstrecken und mit den Spannungsschichten für Massenpotential dieser Tafel in Verbindung stehen. In jeder der Spalten a und e sind nur vier solche Stifte 89 vorgeschen.
die zur Endung des Mantels der Koaxialkabel 31 dienne.
Die Anordnung der Stifte in den Sammelschienenpositionen, zum Beispiel in der Sammelschienenposition al, ist die gleiche wie in den Kantenpositionen mit der Ausnahme, dass die Stifte 91 für das Spannungspotential und für das Massenpotential genau so lang sind wie die Stifte 85. An den Rückseiten sind die Stifte vorzugsweise quadratische geformt, so dass dort zusätzliche Drahtanschlüsse durch Umwickeln mit dem Draht vorgesehen werden können. Die R,ückseiten der Stifte können natürlich auch als Prüfanschlüsse dienen.
Durch die nach der Erfindung vorgesehene Ausgestaltung der Verbindungstafel 23 aus mehreren durch Steckerverbindungen zusammengesetzten Tafeln ergeben sich Vorteile gegenüber einer Verbindungstafel, bestehend aus einer Tafel mit einer entspnechenden Anzahl von Schichten. Bei der aus drei Tafeln zusammengesetzten Verbindungstafel nach der Erfindung sind bei vergleichbarer Bemessung dreimal soviel Löcher 79 vorge sehen wie bei einer aus einer einzigen Tafel bestehenden Verbindungstafel mit entsprechend vielen Schichten, wodurch sich eine grössere Vielfalt von Verbindungsmöglichkeiten ergibt. Die Stifte dienen neben ihrem andenen Funktionen dazu, die Tafeln miteinander zu verbionden.
Die Herstellung wird vereinfacht, weil die einzelnen Tafeln für sich hergestellt werden können und fehlcrhafte Tafeln schon ausgeschieden werden können, ehe die Verbindungstafel zusammengesetzt wird.
Auch hat eine zusammengesetszte Verbindungstafel nach der Erfindung eine grössere innere Steifigkeit als eine nur aus einer Tafel bestehende Verbindungstafel.
Es ist zwar nicht unbedingt nötig, jedoch sehr zweck- mässig, die Zwischenräume zwischen den einzelnen Tafeln mit Epoxydglas 93 Auszufüllem, wodurch sich Va- riationsmöglichkeiten hinsichtlich der gedruckten Signalleitungsschichten ergeben, wie weiter unten noch ausgeführt wird. Hierdurch wird auch die innere Steifigkeit der Verbindungstafel begünstigt. Man kann auch auf der den Karten zugekehrten Seite der Verbindungstafel eine plastische Versteifung anbringen, um die Tafel weiter zu versteifen, damit sie idiie diversen Karten tragen kann und auch den beim Einstecken und Lösen der Karten auftretenden Kräften besser standhalten kann.
Eine solche plastische Versteifungsschicht ist in der Zeichnung nicht dargestellt, sie erstreckt sich über die ganze Verbindungstafel mit Ausnahme der Anschlussöffnun gen zur Aufnahme der Verbindungssockel 29 und der Entkupplungskondensatonen 33 (siehe Fig. 1)
Zur Verbindung zwischen den Karten 21, 211a, 21b und 21c und ,des Verbindungstafel 23 Idlient ein Verbindungssockel 29 an jeder Karte, in Iden die Stifte der Verbindungstafel eingreifen. An die aufgedruckten Kontakte 27 am unteren Kartenrand sind U-förmige, seitliche Kon taktfedern 95 angelötet.
Die Kontaktfedern 95 sind mit einem flachen Schenkel an die betreffende Karte angelötet, während ,L?er andere Schenkel sinusförmig geformt ist und an seinem freien Ende einen Goidkontakt 97 auf- weist. Entlang der Unterkante !der Karte - der Stecker- kante - sind die bereits erwähnten Kontaktfedern 49 für Massen- und Spannungspotential vorgesehen.
Diese Kontaktfedern bestehen in Kontakt mit den Spannungs schichten in der Karte. Zu diesem Zweck sind die Spannungsschichten der Karten bis an die Kante der Karte herausgezogen und dort an leinem Kontakt 99 ange schlossen, wie dies beispielsweise im Fig. 14 für die innere Spannungsschicht 101 igezeigt ist, die mit dem dort sichtbaren Kontakt 99 leitend verbunden ist.
Die Kontaktfedern stehen mit je einem U-förmigen, die Stekkerkante der Karte umkraliienden Klipp 103 in Kontakt, durch den je eine Kontaktfeder 49 en der Karte befe- stigt ist. Die Kontaktfedern 49 sind, ebenso wie die Kiipps 103, entlang der Kante der Tafel an den Kontakten 99 angelötet.
Das aus Isoliermaterial bestehende Gehäuse 105 trennt die Konaktfedern und spannt sie vor. Das Gehäuse 105 ist cine im wesentlichen rechteckige Plastikform mit einem zentralen Durchbruch zur Aufnahme einer Karte und zentraler Trennelemente 107, die sich innerhalb der Seitenwandungen erstrecken. Mit 109 sind Stützklipps bezeichnet, die an jedem Ende ,des Gehäuses 105 vorgesehen sind und Nasen 111 aufweisen, die als Widerhaken dergestalt wirken, dass die Karten 21 eingesteckt werden können und in Kontakt geraten und nur mit erheblichem Kraftaufwanid wieder herausgezogen werden können.
Im Boden des Gehäuses 105 sind Ausnehmungen für die Kontaktfedern 49 vorgesehen, Beim Einsetzen gleiten die Kontaktfedern 95 ,entlang der Schrägflächen 113 auf ,die vertikalen Flächen 115. Wenn man eine Karte mit dem Verbindungssockel 29 auf die Sifte der Verbindungstafel 23 aufsteckt, dann treten die Stifte 85 durch entsprechende Öffnungen unten im Gehäuse hindurch und berühren !die Goldkontakte 97 un;d spannen die Federn 95, so dass ein entsprechender Kontaktdruck entstcht.
Dabei geraten gleichzeitig die Kontaktfedenn 49 für Spannungs- und Massenpotential mit den mit Köpfen versehenen Stiften 87 in Kontakt. Da die Karten 21 verhältnismässig lang sind und auch eine Vielzahl von Kontakten aufweisen, empfiehlt es sich, Seite mechanische Einrichtung zu verwenden, um die Karten aus ihrer iin Fig. 12 links gezeichneten, zurück gezogenen Position in ihre in Fig. 12 rechts gezeichnete, eingesteckte Position zu schieben.
Es empfichlt sich auch im Inberessle eines guten Kontaktes, alle Kontakte mit Gold zu plattieren.
Wie bereits beschrieben, sind für jede Kartenbreite oder für jede Sockclposition vorzugsweise vierundzwanzig der Kontaktfedern 95 vorgesehen, und zwar zwölf auf jeder Kamenseite und sechs der Kontakte 49 für spannungs- und Massenpotential. Von den 49 Kontakten gehören zwei zu der Spannungsschicht für Massen potential und zwei zu jeder Spannungsschicht für Spannungspotential.
Die Kontaktfedern 49 gewährleisten einen Eingang mit geringer Induktivität, ohne die Anordnjungsdichte der Kontakte für die Signaleingänge zu beeinträchtigen.
Die restlichen Kontakte in ,der Spalte c haben zwei Funktionen. Einerseits bilden sie eine Spannungs- und Massenpotentialverbindung zwischen den Karten und der Verbindungstafel, und anderseits bilden sie den Rückweg für die Signale, die von der Karte entlang der Spalten b und d auf die Verbindungstafel übertragen werdon. Die Parallelschaltung von Kontakten für jede Spannung gewährlcistet eine Verringerung der Induktivität zwischen der Karte und ,den Schichten einer Tafel, wodurch die Auswirkung von plötzlichen Stromflüssen in den Kreisen ,einer Karte herabgesetzt wird.
Hierdurch wind es möglich, schnellschaltende Schaltkreise dicht beieinander anzuondnen. Während einer Signalübertragung winken alle sechs Kontakte 49 als Rückwege für das Massenpotential und verlängern dabei 1die betreffende Spannungsschicht für Idas Massenpotential. Dies ist aus verschiedenen Gründen voriteil- haft, nämlich ,enste,ns, weil der Widerstand niedrig ist, zweitens, weil der Widerstand wegen der verschiedenen Kontaktfedenn konstant ist, und drittens, weil Querströme venmileden werden.
Wie bereits enwähnt, sind Koaxialkabel 31 vorgesehen, um die Venbindungstafein miteinander zu verbinden und um ein bestimmtes Teil der Vorderseite oder der Rückseite einzelner Verbin dungstafeln jm Falle von Schaltungsänderungen mitein ander zu verbinden. Zu diesem Zweck ist gegenüber jedem der Stifte 85 für die Signale ein Massenpotentialstift, der an den Mantel des Koaxialkabels angeschlossen ist, vorgesehen.
Mit 117 sind Massenleiter bezeichnet, die entlang der Spalten a und e an der Vorder- oder Rückseite der Verbindungstafel für jede Kartenposition und jede Kabelposition vorgesehen sind. Die Massenleiter 117 (siehe Fig. 15 und 16) bestehen aus einer Metallschiene, von der zwölf Anschlussfahnen 119 nach oben ausgchen, von denen jede eine Erweiterung für die Aufnahme eines Anschlusses aufweist. Die Massenleiter 117 sind an die Stifte 79 für Massenanschluss der Verbindungstafel angeschlossen. Von den Stiften 79 sind vier in einer Spalte a und vier in einer Spalte le vorgesehen.
Die beiden inneren Stifte 89 sind kürzer, während die äusseren an den beiden Enden Idge gleiche Länge wie !die Stifte 85 für die Signale und die Stifte 87 für Spannungs- und Massenpotential haben. An den beiden Enden des Massenleiters sind Zylindenstücke 121 angesetzt, die auf die Stifte 89 aufgesetzt sind, wodurch der Massenleiter an das Massenpotential angeschlossen ist,. Ausserdem sind im mittlenen Bereich zwei Ausnchmungen vorgesehen, in die die beiden innen gelegenen Stifte 89 greifen.
Der Massen leiter 117 wird bei der Montage über Idle Stifte 89 gestülpt und dann mit diesen verlötet; ier ist dann in die Gittenanordnung der Stifte einbezogen.
Wie am besten aus Fig. 17 ersichtlich, sind die Stifte der Massenleiters 117 etwas länger als die Stifte 85, um sicherzustellen, idass keine Verwechslungen beim Anschluss der Koaxialkabels 31 entstehen. Jedes Koazialkabel 31 weist eine Anschtussfahne 137 auf. Der zen- anale Signalleiter ist von dem umgebenden Mantel getrennt und in eine verfederte Kontakthülse 123 eingesteckt, während der Mantel mit einer anderen verfeder- ten Kontakthülse verlötet ist. Jede der Kontakthülsen 123 und 125 hat einen Widerhaken 127.
Die Kontakthülsen sind in ein Isoliergehäuse 129 eingesteckt, in welchem der Widerhaken durch Hin terfassen ian einer Off- nung Halt findet. Das Isoliergehäuse 129 weist an Ider einen Seite einen Durchbruch auf, um die Schiene des Massenleiters freizulegen und damit man auch mit dem Auge prüfen kann, ob die Anordnung richtig zusammen- gesetzt ist.
Die gedruckte, gepackte Schaltung macht des möig- lich, dass nachträgliche Änderungen vorgenommen werden, indem einzelne Leitungen der Verbindungstafel 23 entfernt oder hinzugefügt werden. Um das Entfernen von einzelnen Leitungen zu erleicbtem, sind die Seignal- leitungen in den oberflächlichen Schichten der einzelnen Tafeln nach bestimmten Regeln aufgebaut, und nur eingige Leitungen enden an Stiften. Jede Tafel weist eine horizontale Verdrahtung auf der einen Seite (Fig. 10) und eine im wesentlichen vertikale Verdrahtung auf der anderen Seite auf.
Wenn man eine Verbindung zu einem diagonal gelegenen bestimmten Punkt durchführen will, ist es nur nötig, -die horizontale, gedruckte Leitung 131 bis zu einem Loch 133 zu verlängern, das idie beiden Oberflächen miteinander verbindet, und dann einen ver tikkalen, gedruckten Draht auf der anderen Seite zu verwenden, um die so geschaffene Verbindung an dem bestimmten Punkt anzuschliessen. Eine der Reigeln, die dazu dienen, Id e Entfernung von Verbindungen zu ier- leichtern, besteht darin, dass die horizontalen Verbindungen auf der am leichtesten zugänglichen Seite liegen.
Gemäss Fig, 17 liegen daher die horizontalen Verbindungen auf den beiden freiliegenden Seiten und auf der Seite der Tafel 23-2, die neben ,der inneren Tafel 23-3 liegt. Eine zweite Regel besteht darin, Idass nur die horizontalen Leitungen an einen Stift enden, wobei es sich natürlich um leinen Stift für Signale handelt. Wenn eine gedruckte Verbindung auf Iden zwei aussen liegenden Seiten entfernt werden soll, dann genügt es, die der kurzen Querverbindung 132 aus Fig. 18 entsprechende Querverbindung der der gedruckten Leitung 83 entsprechenden Leitung zu entfernen.
Wenn eine horizontal gedruckte Leitung 133 auf einer unten liegenden Oberfläche einer Tafel 23-2 entfenn6t werden soll, dann wird durch die ganze Tafel 23-3 bei 135 gebohrt bis in die Oberfläche der Tafel 23-2.
Die Zwischenräume zwischen den Tafeln sind mit Plastik, wie zum Beispiel Epoxydmaterial 93, angefüllt, um zu verhindern, dass sich auf der Oberfläche der Tafel 23-3 ein Kupferdnaht bildet, und dass Kupfertoile in den Zwischenraum zwischen den Tafeln fallen. Bei Idile- ser Beschreibung ist davon ausgegangen, dass die horizontal verlaufenden Leitungen auf der am leichtesten zugänglichen Seite angeordnet sind und an die Stifte an geschlossen sind. Man kann natürlich auch umgekehrt verfahren und die vertikalen Leitungen auf der am leichtesten zugänglichen Seite anordnen und an idie Stifte nn- schliessen.
In einem solchen Fall wird eine Unterbre chung einer in Ider Tiefe gelegenen Verbindung an einer vertikalen Leitung vorgenommen.
Nachträgliche Änderungen können auch durch Hinzufügen von Leitungen, die an die ,aus der Vorderseite oder Rückseite der Verbindungstafel herausragenden Stifte angeschlossen sind, vorgenommen werden. Gewöhnlich werden für sclche Verbindungen Koaxialkabel 31 verwendet, die an der einen Seite eine Anschlussfahne 137 derart, wiie sie in Fig. 17 dargestellt ist, aufweisen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Anschlussfahne 137 über den Stift 85 und den daneben gelegenen Stift des Massenleiters 117 gestülpt werden. Daneben können natürlich auch Verbindungen mit einzelnen Drähten 139 vorgenommen werden, ,die an die entspre- chenden Stifte angeschlossen werden.
Wie bereits erwähnt, wird die Spannung tan die inneren Spannungsschichten der Verbindungstafel 23 über eube äussere Spalte von besonderen Löchern, gemäss Fig. 9, tan Ider oberen und unteren Kante Ider Tafel zugeleitet. Gemäss Fig. 19 gelangen die standardisiereten Spannungen von einer Spannungsquelle über lamellient angeordnete Kupferstreifen an die Verbindungstafel 23.
Die Kupferstreifen 141 sind neben der Verbindungstafel 23 angeordnet und durch dielektrische Zwischen schichten isoliert. Für jeden Kupferstreifen 141 ist ein vorspringender Anschluss 143 vorgesehen. Zur Verbindung dienen die Löcher 79 des Verbindungsstreifens, in die Kupfenvenbindungsstücke 145, die an den Anschlüssen 143 durch Schrauben 147 verschraubt sind, eingnei- fer. Die Kupferverbindungsstücke 145 sind entfernbar und weisen an ihrem leinen Ende zwei nach oben abge- winkelte Stifte auf, die in zwei benachbarte Löcher 79 eingreifen können und dort verlötetwerden.
Wenn zum Beispiel auf der Karte Schaltungen nach Fig. 3 vorgesehen isind, blei der also zwei verschiedene Spannungspotentiale V1, V2 (entsprechend-3 Volt und + 1,2 Volt) benötigt werden und aussendem ein Massenanschluss G benötigt wird, dann erfolgt die Spannungsund Massenzuleitung über die Löcher 79, wie in Fig. 19 unten angegeben. An jede Ider Spannungen V1 und V2 sind dann zwei benachbarte Löcher angeschlossen, von denen dines die innere Spannungsschicht der Tafel 23-1 und das andere die in der Tafel 23-2 anschliesst. Die Massenanschlüsse erfolgen an allen drei Tafeln gemeinsaum.
Die praktische Anwendung der Erfindung hat ergeben, dass man danach logische Schaltungen für einen Rechner oder eine daterverarbeitende Maschine aufbauen kann mit einer Schaltungsdichte von ungefähr einer Schaltung pro cm bei einer Schaltgesfchwindigkeit von 1,8 Nanosekunden. Diese hohe Dichte blei dieser hohen Schaltgeschwindigkeit ergibt sich durch die Kombination der bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten erfinderischen Merkmale.