CN107431298B - 插头装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及插头装置(10)，包含具弹簧触点(16)的第一插头连接器(12)，其中至少一个弹簧触点(16)供于建立第一电路接地(18a)与第二电路接地(18b)间的电连，且插头装置包含具刀片触点(28)的第二插头连接器(14)，其中至少一个刀片触点(28)供于建立两个电路接地(18a、18b)间的连接。本发明插头装置(10)特征在于，接触点(30、40)处、至少子区域(42)中提供非反应电阻器(34)，第一插头连接器(12)的弹簧触点(16)的至少一个弹簧元件(24a、24b、24c、26)的前端(36、38)压靠在第二插头连接器(14)的刀片触点(28)上，当第一电路接地(18a)连接至第二电路接地(18b)时，非反应电阻器在接触点(30、40)处的子区域(42)中形成弹簧触点(16)与刀片触点(28)间的串联电阻。
Description
技术领域
本发明是基于独立权利要求的类型的插头装置。
背景技术
专利申请DE 197 27 092 A1描述了一种屏蔽式电插头连接器，所述屏蔽式电插头连接器包含屏蔽翼片。屏蔽翼片被布置为若干分组，由此产生可连接至电路板的电路接地的多个缆线路线。由于特定设计，获得对电路接地的屏蔽的低电感连接，由此在较高信号频率下优化屏蔽的有效性。
专利申请DE 10 2008 006 340 A1提出具有成形屏蔽壳体的插头连接器。第一条状缆线区段与夹持元件接触，例如通过压接。对应缆线区段另外经由屏蔽件而接触于接地棒。接地棒优选地形成自具有低电阻抗的材料，以便对屏蔽件的接地电阻的控制。导电插头连接器密封元件密封高频中断的可能漏电流路径，并且减少屏蔽件与电路接地之间的连接的阻抗。屏蔽件与电路接地或接地棒之间的连接在此实现尽可能低的阻抗电平，以便确保达到高频的有效屏蔽。
专利申请DE 42 22 452 A1描述一种屏蔽式插头连接器。相对薄的接地和立于它们边缘而使用的屏蔽件触点可以形成咬入导电屏蔽件与插入的插头连接器的接地层的连接，并且因此实现屏蔽件与接地线的具有尽可能低的阻抗的稳定的电连接。
专利申请DE 101 19 695 A1中描述了一种插头连接器，其中插头连接器的两个插头连接元件各自设有屏蔽板。在两个插头连接元件的接触状态中，屏蔽板基本上完全地在彼此上，由此实现低电感且整体上低电阻的屏蔽信号路径。
专利说明书US 6 976 886 B2揭示一种插头连接器，其中信号承载线对彼此的高度屏蔽效果和插头连接器的高度屏蔽效果总体将由接触元件导引信号和接触元件导引接地电位相对于彼此的特定的布置和对准实现。已知的插头连接器特别适于高频信号，其中另外特别提供接触元件导引信号和接触元件导引接地电位的配置，以便实现特定电平的特征阻抗。
专利申请DE 198 07 713 A1中描述了一种插头连接器，所述插头连接器包含有大量接触元件。提供已知的插头连接器在背板与插卡之间建立插入连接，其中，在特定示例性的实施方式中，建立背板与所谓的紧凑PCI系统的插卡之间的插入连接。
实用新型说明书DE 20 2014 103 633 U1中提出了一种插头连接器和部件，其中插头连接器具有接触元件，接触元件分成至少一个信号接触元件和至少一个屏蔽接触元件。此外，提供要接触或已接触插头连接器的部件，这个部件具有电路接地。所描述的插头连接器和部件特征在于，提供欧姆电阻器，欧姆电阻器将插头连接器的至少一个屏蔽接触元件连接至电路接地。插头连接器的至少一个屏蔽接触元件经由电阻器电连接至电路接地而非进行直接的电连接可以防止寄生波动，寄生波动会不利地影响经由插头连接器的信号传输行为，并且可能严重恶化信号质量。电阻器充当阻尼电阻器。
在Meinke和Gundlach所著专业书籍“Taschenbuch für Hochfrequenztechnik”(用于高频技术的口袋书)(施普林格出版社(Springer-Verlag)，1956年)中，已解释了电子工程的基本概念，诸如电容、电感和特征阻抗。
本发明的目的在于指出一种插头装置，这种插头装置具有平滑频率响应或阻尼路程，尤其达到高频率或数据传输速率。
这个目的是由独立权利要求中指定的特征解决。
发明内容
本发明是基于一种插头装置，插头装置包含第一插头连接器，第一插头连接器具有弹簧触点，其中至少一个弹簧触点被提供来用于建立在第一电路接地与第二电路接地之间的电连接，并且插头装置包含第二插头连接器，第二插头连接器具有刀片触点，其中至少一个刀片触点被提供来用于建立在两个电路接地的连接。根据本发明的插头装置特征在于至少在接触点处的一个局部区域中提供欧姆电阻器，在局部区域处，第一插头连接器的弹簧触点的至少一个弹簧元件的前端支撑在第二插头连接器的对应刀片触点上，在第一电路接地与第二电路接地连接过程中，所述电阻器在接触点处的局部区域中、在弹簧触点与刀片触点之间形成串联电阻器。
根据本发明的插头装置使得能够建立达到插头装置的指定频率范围或指定数据速率范围的上限的高质量的插头连接，其中上限可以在例如30GHz的高频或30Gbit/s的高的数据速率上。根据本发明的插头装置确保：仅与达到上限的理想的频率路程或阻尼路程存在相当低的偏差。
在没有根据本发明提供的措施的情况下，必须预期在弹簧触点的弹簧元件与刀片触点之间的接触点的区域中形成涡流电流。根据本发明提供的至少在弹簧触点的弹簧元件与刀片触点之间的接触点的局部区域中引入欧姆电阻器可以抑制涡流电流或防止涡流电流发生，涡流电流在经由插头装置的相同电位的电路接地的连接中导致非期望的寄生效应。
电阻器可以提供在弹簧触点的弹簧元件与刀片触点之间的接触点处的一个局部区域或若干局部区域中。在此必须确保：弹簧触点的至少一个弹簧元件与刀片触点之间的直接电流连接可以至少在剩余局部区域中没有电阻，使得可以建立经由插头装置而连接的呈相同电位的两个电路接地之间的低电阻连接。
根据本发明的插头装置的有利发展和实施方式各自为从属权利要求的主题。
一个实施方式提供：弹簧触点包含至少一个另外弹簧元件，并且接触引脚的电阻器分配在另外弹簧元件与对应于另外弹簧元件的刀片触点之间。在此，电阻器可分配至另外弹簧元件与对应的刀片触点之间的接触点的局部区域，或替代地，可分配至整个的接触点。假设电阻器被分配至另外弹簧元件与刀片触点之间的整个的接触点，弹簧触点中的至少一个其他存在弹簧元件建立在经由插头装置而连接的电路接地之间的所需直接电流连接。
纯粹在原则上，电阻器可实现为离散部件，例如作为SMD电阻器或作为微型电阻器。根据一个实施方式，提供的是，电阻器被实现为层。具有预先确定的特定的电阻值的金属陶瓷、碳、导电塑料或金属层适合作为涂层的材料。
可将涂层提供于刀片触点上或弹簧元件上，或者分布在刀片触点上和弹簧触点的弹簧元件上。
一个实施方式提供：电阻值在20至100欧姆的范围中。通过测试并且通过计算，这个范围已经被证明为最佳范围。
一个实施方式提供：电阻器的电阻值对应于经由插头装置导引的信号线的特征阻抗，其中经常提供50欧姆的特征阻抗。
根据本发明的插头装置的一个实施方式提供：提供直接邻近彼此而布置的至少两个信号接触元件，并且电路接地连接所经由的刀片触点和弹簧触点被分配至直接邻近彼此而布置的两个信号接触元件。
这个实施方式的一个发展提供：经由直接邻近彼此而布置的两个信号接触元件提供对差分信号的传输。
另一实施方式涉及刀片触点的实现方式，刀片触点优选地实现为L形，使得分配至接地导引刀片触点的至少一个信号接触元件被至少部分地包围与屏蔽是可能的。
根据本发明的插头装置的另外有利发展和实施方式得自以下描述。
附图说明
示例性的实施方式通过附图更详细地说明。
图1示出了包含第一插头连接器与第二插头连接器的插头装置的等距视图；
图2示出了插头装置的一部分的顶视图；
图3示出了图2所示的顶视图的细节的等距视图；
图4示出了弹簧触点与刀片触点之间的连接的示意图；
图5示出了在建立插头连接前另外弹簧元件与刀片触点之间或弹簧元件与刀片触点之间的接触点；
图6示出了在建立插头连接前另外弹簧元件与刀片触点之间的接触点；
图7示出了沿着图2所示的交叉线A-A'穿过弹簧触点和刀片触点的剖面图；
图8示出了图7的细节；以及
图9示出了插头装置的等距视图；以及
图10示出了单独刀片触点。
具体实施方式
图1示出了插头装置10的等距视图，插头装置包含第一插头连接器12与第二插头连接器14，其中，在图1中，示出了第一插头连接器12与第二插头连接器14的插在一起状态。在所示出的示例性的实施方式中，第一插头连接器12包含弹簧触点16，并且第二插头连接器14包含非可见的刀片触点。
插头装置10具体地是被提供来连接线路，信号经由线路传输，信号频率在例如1GHz至30GHz的高频范围内。根据本发明的插头装置10具体地适合于传输数字信号，其中数据速率可以在例如1Gbit/s至30Gbit/s的较高范围内。在这个频率范围或数据速率范围中，经由插头装置10所导引的电接地连接为特别重要的。在此必须要考虑到，在插头装置10的所使用的塑料的有效相对介电常数的情况中，插头装置10的尺寸或插头连接器12、14中的一者的尺寸已经在要传输的信号的波长的范围中的较高频率限制或较高数据速率。
如同信号线的连接，具体地说，接地连接也决定了插头装置10的传输质量，例如，传输质量可以通过信号阻尼和相位旋转或大体上通过S参数指定，这取决于频率。接地连接连接第一部件的第一电路接地18a，第一插头连接器12接触第一电路接地，并且接地连接连接第二部件的第二电路接地18b，第二插头连接器14接触第二电路接地。所述连接例如是经由焊接引脚或压入部件20发生。
第一插头连接器12优选地包含至少一个屏蔽板22，至少一个屏蔽板被连接至第一部件的第一电路接地18a。第一插头连接器12此外还可包含至少一个接触元件，但是优选地为多个接触元件，多个接触元件被连接至第一部件的电路接地18a。屏蔽板22因此仅借助示例来用于解释根据本发明的插头装置10。在插头装置10的插入状态中，屏蔽板22以导电的方式经由至少一个弹簧触点16而连接至第二插头连接器14的对应刀片触点，刀片触点在图1中看不见。在所示示例性的实施方式中，弹簧触点16示例性地具有三个弹簧元件24a、24b、24c。弹簧触点16另外可以包含另外弹簧元件26。
图2示出了屏蔽板22的顶视图。根据图1所示部件的图2所示部分各自以相同参考数字来指称。这样的一致性也适用于后面附图。
在图2中，描绘了插头装置10的插入状态，其中两个弹簧元件24a、24b将接触于刀片触点28，其中刀片触点28经由焊接引脚20建立第二部件的第二电路接地18b的接地连接。另外弹簧元件26也建立了弹簧触点16与刀片触点28之间的接地连接。
图3示出了图1或图2的在另外弹簧元件26的区域中的细节的等距视图。另外弹簧元件26与刀片触点28之间的接触点30利用虚线表示。此外，欧姆电阻器34利用阴影线表示，所述欧姆电阻器提供在接触点30的至少一个局部区域中。
电阻器34对应于串联电阻器，其中另外弹簧元件26经由串联电阻器而至少部分地连接至刀片触点28。
通过测量确定，在已监测的高信号频率或对应高数据速率的情况中，在经由插头装置10的信号传输期间可能发生不平滑的阻尼。振幅下降和振幅峰值两者都取决于频率。这个行为可解释为因为弹簧触点16与刀片触点28之间的接触点30的区域中的涡电流的形成。涡电流可能导致共振效应，从而导致信号阻尼和信号增加两者，这取决于频率。
已经通过实验并且通过计算证明，至少在弹簧元件24a、24b或另外弹簧元件26与刀片触点28之间的接触点30的局部区域中引入欧姆电阻器34可抑制涡电流或完全防止涡电流发生。在消除涡电流的情况下，根据插头装置10的较高指定频率限制的频率或较高指定数据速率限制，实现平滑信号阻尼。
图4示出了弹簧触点16与刀片触点28的连接、例如第一弹簧元件24a与另外弹簧元件26之间的连接的示意图。
另外弹簧元件26的前端36经由电阻器34在接触点30的至少一个局部区域中电连接至刀片触点28。弹簧元件24a的前端38也会具有接触点40，经由接触点40建立至刀片触点28的电连接。纯粹在原则上，至少在局部区域中，甚至在弹簧元件24a的前端38与刀片触点28之间的接触点40处，可提供电阻器。
图5示出了在建立插头连接前另外弹簧元件26与刀片触点28之间的接触点30以及弹簧元件24a与刀片触点28之间的接触点40，其中另外弹簧元件26的前端36与弹簧元件24a的前端38被推动到刀片触点28上方。电阻器34提供于接触点30、40的局部区域42中，其中也可提供若干局部区域42。
纯粹在原则上，电阻器34可实现为离散部件，例如作为SMD电阻器或微型电阻器，电阻器34可提供于另外弹簧元件26的前端36处或弹簧元件24a的前端38处或刀片触点28的接触点30、40的区域中，其中也可设想电阻器34的分布，其中局部的电阻器提供于另外弹簧元件26的前端36上或弹簧元件24a的前端38上，并且第二部分的电阻器提供于刀片触点28上。
然而，优选地，电阻器34通过可再次同样分布在另外弹簧元件26的前端36上或弹簧元件24a的前端38上的层上以及在刀片触点28上的层上的层实现。优选地，电阻器34的层提供于刀片触点28上的接触点30、40的区域中。
对于涂层，可使用电位计中所用的电阻材料。金属陶瓷(是指由金属基质中的陶瓷材料制成的合成材料)例如是合适的。金属陶瓷特征在于高耐磨度，使得插头装置10可制造为设计用于多次插入程序。电阻器34也可以由碳层、具有预先确定的特定的电阻值的金属层或具有预先确定的特定的电阻值的导电塑料实现。
通过测试并且通过计算已经证明，电阻器34的电阻值优选地在20与100欧姆之间的范围中。根据一个特定示例性的实施方式，电阻器34的电阻值可总计为至少约50欧姆。具体地说，电阻器34的对应于经由插头装置10导引的信号线的特征阻抗的电阻值为合适的。用于确定插头装置10的每单位长度的电容和每单位长度的电感、以及特征阻抗的细节可从最初由Meinke与Gundlach指定的专业书籍取得，具体地是在第14、18和165页。
图6示出了在建立插头连接前另外弹簧元件26与刀片触点28之间的接触点30，其中另外弹簧元件26的前端36被推动到刀片触点28上方。在这个示例性的实施方式中，电阻器34不仅覆盖接触点30的至少一个局部区域42，而且覆盖整个的接触点30。如果弹簧触点16具有至少两个弹簧元件24a、24b、24c、26，那么就可提供这个示例性的实施方式，因为必须确保弹簧触点16的至少一个弹簧元件24a、24b、24c、26可以建立在弹簧触点16与刀片触点28之间的电流连接，而不需要附加的电阻器34。
图7示出了沿着图2所示线A-A'穿过弹簧触点16与刀片触点28的剖面图。在所示示例性的实施方式中，在插头装置10的插入状态中，电阻器34提供于另外弹簧元件26的前端36与刀片触点28之间的接触点30处，同时弹簧元件24a的前端38被直接连接至在接触点40处的刀片触点28，而不需要电阻器。在所示示例性的实施方式中，刀片触点28被实现为L形刀片触点28。
图8示出了图7的细节X，其中清楚呈现另外弹簧元件26的前端36与刀片触点28之间或弹簧元件24a的前端38与刀片触点28之间的接触点30、40以及电阻器34。
图9示出了根据一个示例性的实施方式的插头装置10的等距视图，其中刀片触点28的整个前部区域被涂覆有电阻器34。示出了在插头装置10插在一起前，第一插头连接器12与第二插头连接器14相对于彼此的位置。在这个示例性的实施方式中，在弹簧元件24a、24b与刀片触点28之间的接触点40(未示出)处没有提供电阻器。
根据所示示例性的实施方式，两个信号接触元件44、46被分配至L形刀片触点28，所述信号接触元件被L形刀片触点28屏蔽。插头装置10可优选地用于连接信号承载线，信号承载线包含至少一个对信号承载线，至少一对信号承载线包含被布置为直接相邻的至少一对(优选地，多对)两个接触元件44、46。信号接触元件对优选地用于连接差分信号。这种差分信号例如在一个信号接触元件44处具有相对于中央电平的正电平，并且同时，在相邻信号接触元件46处具有负电平。所述电平以推挽的方式随着信号的频率而交替。在这个实施方式中，刀片触点28的L形实现方式是特别有利的，它至少部分地包围两个接触元件44、46。
图10示出了根据示例性的实施方式的单独刀片触点28，刀片触点28使用两个焊接引脚20建立第二部件的第二电路接地18b的连接，其中刀片触点28再次被实现为L形刀片触点28。从图10看出，电阻器34的层提供于刀片触点28的前端的整个区域中，刀片触点28的前端的整个区域大于接触点30。所示示例性的实施方式基于L形刀片触点28。自然地，刀片触点28可同样实现为圆形，或者例如方形引脚。对应于此的弹簧触点16的弹簧元件24a、24b、24c、26可对应实现为圆形分段，或者例如矩形分段。
Claims (12)
1.一种插头装置，所述插头装置包含第一插头连接器(12)，所述第一插头连接器具有弹簧触点(16)，其中至少一个弹簧触点(16)被提供来用于建立在第一电路接地(18a)与第二电路接地(18b)之间的电连接，并且所述插头装置包含第二插头连接器(14)，所述第二插头连接器具有刀片触点(28)，其中至少一个刀片触点(28)被提供来用于所述电路接地(18a、18b)的所述连接的建立，其特征在于，至少在接触点(30、40)处的一个局部区域(42)中提供欧姆电阻器(34)，在所述局部区域处，所述第一插头连接器(12)的弹簧触点(16)的至少一个弹簧元件(24a、24b、24c、26)的前端(36、38)压靠在所述第二插头连接器(14)的刀片触点(28)上，在所述第一电路接地(18a)与所述第二电路接地(18b)连接期间，所述电阻器在所述接触点(30、40)处的所述局部区域(42)中、在所述弹簧触点(16)与所述刀片触点(28)之间形成串联电阻器，其中所述弹簧触点(16)包含至少一个另外弹簧元件(26)，并且所述电阻器(34)被分配至所述另外弹簧元件(26)与对应于所述另外弹簧元件(26)的所述刀片触点(28)之间的所述接触点(30)。
2.如权利要求1所述的插头装置，其特征在于，所述电阻器(34)被分配至所述另外弹簧元件(26)与所述对应刀片触点(28)之间的局部区域(42)或整个的接触点(30)。
3.如权利要求1所述的插头装置，其特征在于：所述电阻器(34)被实现为层。
4.如权利要求3所述的插头装置，其特征在于，具有预先确定的特定的电阻值的金属陶瓷、碳、导电塑料或金属层被提供为所述层的材料。
5.如权利要求3所述的插头装置，其特征在于，所述层提供在所述刀片触点(28)上。
6.如权利要求1所述的插头装置，其特征在于，所述电阻器(34)具有20-100欧姆的电阻值。
7.如权利要求1所述的插头装置，其特征在于，所述电阻器(34)的所述电阻值总计至少50欧姆。
8.如权利要求1所述的插头装置，其特征在于，所述电阻器(34)的所述电阻值对应于经由所述插头装置(10)导引的信号线的特征阻抗。
9.如权利要求1所述的插头装置，其特征在于，所述刀片触点(28)被实现为L形。
10.一种插头装置，所述插头装置包含第一插头连接器(12)，所述第一插头连接器具有弹簧触点(16)，其中至少一个弹簧触点(16)被提供来用于建立在第一电路接地(18a)与第二电路接地(18b)之间的电连接，并且所述插头装置包含第二插头连接器(14)，所述第二插头连接器具有刀片触点(28)，其中至少一个刀片触点(28)被提供来用于所述电路接地(18a、18b)的所述连接的建立，其特征在于，至少在接触点(30、40)处的一个局部区域(42)中提供欧姆电阻器(34)，在所述局部区域处，所述第一插头连接器(12)的弹簧触点(16)的至少一个弹簧元件(24a、24b、24c、26)的前端(36、38)压靠在所述第二插头连接器(14)的刀片触点(28)上，在所述第一电路接地(18a)与所述第二电路接地(18b)连接期间，所述电阻器在所述接触点(30、40)处的所述局部区域(42)中、在所述弹簧触点(16)与所述刀片触点(28)之间形成串联电阻器，其中所述电阻器(34)被实现为提供在所述弹簧元件(24a、24b、24c、26)上的层。
11.一种插头装置，所述插头装置包含第一插头连接器(12)，所述第一插头连接器具有弹簧触点(16)，其中至少一个弹簧触点(16)被提供来用于建立在第一电路接地(18a)与第二电路接地(18b)之间的电连接，并且所述插头装置包含第二插头连接器(14)，所述第二插头连接器具有刀片触点(28)，其中至少一个刀片触点(28)被提供来用于所述电路接地(18a、18b)的所述连接的建立，其特征在于，至少在接触点(30、40)处的一个局部区域(42)中提供欧姆电阻器(34)，在所述局部区域处，所述第一插头连接器(12)的弹簧触点(16)的至少一个弹簧元件(24a、24b、24c、26)的前端(36、38)压靠在所述第二插头连接器(14)的刀片触点(28)上，在所述第一电路接地(18a)与所述第二电路接地(18b)连接期间，所述电阻器在所述接触点(30、40)处的所述局部区域(42)中、在所述弹簧触点(16)与所述刀片触点(28)之间形成串联电阻器，其中提供直接邻近彼此而布置的至少两个信号接触元件(44、46)，并且所述两个电路接地(18a、18b)彼此连接所经由的所述刀片触点(28)和所述弹簧触点(16)被分配至直接邻近彼此而布置的所述两个信号接触元件(44、46)。
12.如权利要求11所述的插头装置，其特征在于，经由直接邻近彼此而布置的所述两个信号接触元件(44、46)提供对差分信号的传输。
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