CN1375120A - 带有降低噪音特点的连接器 - Google Patents

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Abstract

一种以插头(104)的形式的特别适合于在高速数据传输中使用的连接器,可以把它连接到一个高速电缆(105)的端部上。该连接器有多个端子(140、141、150、253、254),用来端接于电缆的相应的信号线、接地线以及电源线,还有一个附加的端子(252),用来检测和识别电缆对于电路板上的电路的状态信息,把该电缆通过该插头连接器和一个配接在一起的插座连接器(110)连接到该电路板上。把这个检测连接器短路连接到该连接器的另一个端子上,最好连接到电源的接地或返回端子(254)上。用一个电子部件实现这种短路连接,此电子部件改变由短路连接的端子通过检测端子的电压。在电路板上可以很容易地读出此被改变的电压,确定出电缆的状态(比如电缆的速度),或者安装在其上的一个电子装置的状态。

Description

带有降低噪音特点的连接器
技术背景
一般说来，本发明涉及连接器，尤其是输入输出型的连接器，其包括用来把信号电缆，特别是高速信号电缆连接到一种电子装置，比如计算机上的连接器。
许多电子装置比如计算机包括传输线，用来把信号由外部设备比如摄像机、小型光盘播放器，或者类似装置传输到计算机的母板上。这些传输线与能够进行高速数据传输的信号电缆相结合。在大多数应用中，信号电缆或者由外围设备自身或者由外围设备上的一个连接器延伸到安装在母板上的一个连接器。这些连接器非常小，为的是适应减小电子设备的尺寸的趋势。这些连接器的尺寸典型地可以为大约8毫米乘6毫米，从而只留给连接器设计者48平方毫米的区域，在这样的区域内开发适当的连接器结构和部件，以便达到所要求的连接器性能。
信号电缆的结构可以采用已经知道的一对或多对绞合线，这些绞合线沿着电缆的长度绞合在一起，每一对这样的绞合线被与之相关的接地屏蔽件包围着。这些绞合线对典型地接受互补的信号电压，即，线对的一根线可能接受一个+1.0伏的信号，而线对的另一根线可能接受一个-1.0伏的信号。因为信号电缆排布在计算机内部，所以它们可能在计算机母板上的电子装置旁边通过或靠近这些装置，而这些电子装置产生它们自己的电场。这些装置会对传输线比如上面提到的信号电缆产生电磁干扰。然而，这种绞合线对结构使任何感应的电场达到最小，或者减小了这样的电场，从而消除电磁干扰。
在一种当前的应用中，为了与外部设备一起使用，以三种不同的速度制造出这些信号电缆，这三种速度为每秒钟800、1600和3200兆比特(megabits)。如果电缆的速度对于电子装置是已知的，可以把该装置切换到不同的内部电路上，以便与电缆的传输速度能力相匹配。因此，希望有一种装置，它可以确定插入连接器自身的电缆的速度。
为了保持由电缆到装置的电路的电性能的完整性，还希望在整个传输线上和由一个电路到另一个电路有基本上不变的阻抗，并且，避免传输线的阻抗有大的突变。已经知道，控制连接器的阻抗是困难的，这是因为通过一个传统的连接器时该连接器的阻抗典型地会下降，并且横过两个配接的连接器部件的界面该传统连接器的阻抗也典型地下降。因此，希望在整个连接器上以及它与电路板的连接都保持所要求的阻抗。
因此，本发明针对一种电缆连接器，用来在高速电缆与印刷电路板之间实现连接，它提供可靠的连接，并有高水平的性能。
发明内容
因此，本发明的总的目的是提供一种用于高速数据传输连接的改进的连接器，其中在连接器上的阻抗突变被减到最低，从而与传输线的阻抗更好地匹配。
本发明的另一目的是提供把第一与第二连接器相互接合起来的一种连接器组件，其中第一连接器包括一确定状态信息比如高速电缆的传输速度的装置，而第二连接器具有一个端子，以把这样的状态信息传送到电路板上的一个电路。
本发明的又一个目的是提供一种输入输出连接器组件，它具有相互接合的插头和插座连接器，当它们接合起来时，在电缆与印刷电路板之间提供连接，其中连接器中一个端接于电缆，而另一个连接器端接于电路板，一个连接器具有用来把电缆的状态信息比如电缆的速度通过另一个连接器传送到电路板的装置，一个连接器包括在它的壳体内形成的座，该座有一个电子部件，用来把状态信息端子与一个连接器有关的端子相互连接起来，该部件影响通过另一个端子传输的信号，方式是将该状态信息感应于电路板上的电路。
为了实现上述目的，在由本发明的一个实施例以示例方式示出的本发明的一个主要方面，在插头连接器的区域内提供检测信息状态的特点，把关于电缆、电路、或连接到该插头连接器上的其它部件的状态的一定信息与电子装置的电路板区别开来。该状态信息可以是端接于该插头连接器的电缆的速度，并可以用来识别三个典型的电缆速度中的一个：每秒钟800、1600或者3200兆比特。
在这种类型的结构中，插头连接器的一个或多个端子用于状态信息方面。该插头连接器的壳体可以设有一个座，或者一个凹进部分，它在用于状态信息的端子与另一个端子比如电源接地端子之间伸展。该座容纳一个电子部件比如一个电阻、一个电容、或者类似物，其取向是使得该电子部件桥接两个上面提到的端子，或者把它们短路连接。插头连接器的状态端子与相对的配接连接器中的一个相对的状态端子接合。这个状态端子端接于电路板，使得该插头连接器的状态信息端子有效地与电路板的一个选择的状态电路连通。
当使用一个电阻作为进行桥接部件时，电路板的电路可以读出通过状态端子的电压并读出此值，以确定出电缆的速度。当桥接电子部件是一个电容时，电路板的电路可以读出通过状态端子传输的时间内的电压上升，从而确定出电缆的速度。
通过考虑下面的详细描述将会清楚地理解本发明的这些和其它目的、特点和优点。
附图说明
下面将参照附图进行详细描述，其中相同的参考标记表示相同的部件，且其中：
图1A是在电子装置的电路板上的本发明电缆连接器组件的正视图，该图示出了使用本发明的“内部”环境；
图1B是在电子装置的电路板上且延伸到装置的外部的本发明电缆连接器组件的正视图，该图示出了使用本发明的“外部”环境；
图2是根据本发明的原理构造的插座式连接器形式的电缆连接器的分解图，该连接器适于安装在印刷电路板上，且朝电子装置的内部或外部开口；
图3是图2所示连接器的插座式连接器和内部屏蔽件的透视图；
图4是具有端接于图2所示插座连接器并与其接合的插头式连接器的电缆的透视图；
图4A是图4所示插头式连接器的放大端视图，其中切除了连接器盖的一部分，以便更好地示出端子结构及其位置；
图5A是在图2所示连接器中使用的“三元组”的端子组的细节放大图，示出了两信号端子和一个接地端子的相对尺寸和位置；
图5B是另一种类型的可用于图2所示连接器中的端子三元组的细节放大图；
图6是沿图3中的线6-6取的端视图，但仅示出了图3所示插座式连接器的内部绝缘体；
图7是沿图3中的线7-7取的剖面图，示出了插座式连接器本体和其两排端子的分离情况；
图8A是用在图2-3和6-7的插座式连接器中的接地端子的透视图；
图8B是用在图2-3和6-7的插座式连接器中的信号端子的透视图；
图9A是图2-3和6-7的连接器的示意性端视图，示出了各种端子彼此相对的布局，并示出使用了两个状态信息端子；
图9B是图13、14A & B和17的连接器的示意性端视图，通常示出了端子的布局和区别，且示出使用了一个状态信息端子；
图9C是两插头和插座式连接器的剖面图，示出了相互接合的初步位置；
图10A是在图4和12-14中示出的本发明的插头连接器中使用的接地端子的透视图；
图10B是在图4和12-14中示出的本发明的插头连接器中使用的信号端子的透视图；
图11是示出整个高速电缆连接上经历的典型阻抗突变以及在使用本发明的连接器时经历的突变的减小；
图12是带有如在图4和4A中所示的两个状态信息端子的本发明的插头式连接器的后向透视图；
图13是具有如在图9B中所示的单一状态信息端子的本发明的插头式连接器的后向透视图；
图14A是图13所示插头式连接器的后向透视图，此连接器作了改进，结合一个座，用来容纳桥接该连接器的两个端子的电子部件；
图14B是与14A相同的图，但是示出了处于其位置的电子部件；
图15是一个示意图，示出了通过使用一个电阻作为电子状态感应部件确定状态信息；
图16是一个示意图，示出了通过使用一个电容作为电子状态感应部件确定状态信息；
图17是结合了本发明的原理的多插座式连接器的透视图；
图18是处于部分组装状态的图2所示一个连接器的顶视平面图；
图19是图18所示连接器沿着其19-19线取的端视图；
图20是图18所示连接器的顶视平面图，示出了如何把电路板装到两个屏蔽件上；
图21是图20所示电路板的平面图；
图22是图20所示连接器的端视图，示出了装接到两侧屏蔽件上的电路板；
图23是图22所示连接器的顶视平面图，示出了安装的装置；
图24是一块金属坯料(用虚线表示)的平面图，用来形成与本发明的连接器一起使用的整体的内部和外部屏蔽组件；
图25是将形成一个双重屏蔽组件的图24所示坯料的顶视平面图；
图26是图25沿着其26-26线取的端视图；
图27是本发明的双重屏蔽组件的另一实施例的端视图；
图28是在图27的组件中使用的内部屏蔽件的透视图；以及
图29是处于组装好和关闭状态的图27所示组件的端视图。
具体实施方式
如上面所解释的那样，本发明是针对一种改进的连接器，它在提高高速电缆的性能方面特别有用，特别是在输入-输出(“I/O”)应用以及其它类型的应用中。
与电子装置相关联的许多外围设备，比如视频摄像机或可携式摄像机，以不同的频率传输数字信号。与计算机相关联的其他装置比如其CPU部分，以高速进行数据传输。高速电缆用于将这些装置连接于CPU，且也可以在某些应用中用于将两个或更多的CPU连接在一起。特定的电缆可以充分地构造成传输高速信号，且可包括差动信号线对，或者是绞线对或者是单线对。
高速数据传输中的一个关键因素是信号衰减。这包括受电缆和连接器的阻抗影响的串线和信号反射。在电缆中通过屏蔽和使用差动信号线对可以容易地控制串线和信号反射，但由于连接器中使用的各种不同的材料，以及其他因素，在连接器中难以控制它们。在高速应用中，连接器的物理尺寸限制了连接器和端子结构可以调整而获得特定电学性能的程度。
在传输路径中的阻抗不匹配可能导致信号反射，这通常导致信号损失、抵消等。因此，希望在信号路径上保持阻抗恒定，以便保持传输信号的完整性。端接于电缆且将传输信号传输给该装置的印刷电路板上的电路的装置的连接器，在涉及阻抗时通常不能得到非常好的控制，且它可以与电缆阻抗的变化很大。在这两个元件之间的阻抗不匹配可能导致传输错误、限制带宽等。
现在转到图11，以标记50示出了在用于信号电缆的普通插头插座式连接器组件上发生的阻抗突变。在信号电缆上的阻抗接近常数，或者基准值，如图11的右侧51处所示。电缆阻抗基本上匹配图11的左侧和“PCB端子”轴线的左侧52处所示的电路板的阻抗。垂直轴线“M”指的是凹入或插座式连接器和印刷电路板之间的端接点，而垂直轴线“N”指的是在两个匹配的插头和插座式连接器之间的界面，而垂直轴线“P”指的是插头式连接器端接于电缆的点。
图11的曲线50指的是普通连接器的典型阻抗“突变”，且示出了三个峰和谷，每一峰或谷与基线具有相应的距离(或值)H1、H2和H3。这些距离是以欧姆为单位、基于与具有0欧姆值的水平“距离”轴线相交的垂直轴线测量的。在这些普通的连接器组件中，由H1表示的高阻抗通常会增加到约150欧姆，而由H2表示的低阻抗通常会降低到约60欧姆。在H1和H2之间约90欧姆的这种较大突变影响连接器相对于印刷电路板和电缆的电学性能。
本发明涉及一种连接器和连接器端接结构，它们尤其适用于I/O(“输入/输出”)应用，该连接器具有改进的结构，其能使连接器的阻抗这样设定，即，使其模拟与其匹配的电缆，并减小上述的突变。实际上，本发明的连接器可以在其设计过程中“调谐”而改善连接器的电学性能。
阻抗可调谐性
参照图1A，示出了本发明非常适用的一种“内部”环境。在这种环境中，本发明的连接器位于电子装置比如计算机101的外壁108的内部。因此，称之为“内部”。本发明的连接器也可以用于“外部”应用中，如图1B所示，其中连接器110之一安装到电路板102上，但部分延伸穿过该装置101的外壁108，使用户可以从该装置101的外部接近它。该连接器组件100包括一对第一和第二相互接合的连接器，在此描述为相应的插座(或凹入)式连接器110和插头式连接器104。这两个连接器110之一安装在装置101的印刷电路板102上，而另一连接器104通常端接于通向外围设备的电缆105。
图2是根据本发明的原理构成的插座(或凹入)式连接器110的分解图。可以看出，该连接器110包括一由绝缘材料制成的绝缘的连接器壳体112。在所示的实施例中，壳体112具有两个叶片部分114a、114b，它们从壳体112的本体部分116向外伸出。这些壳体的叶片部分支撑多个导电端子119，如图所示。在这点上，下叶片部分114a具有一系列在其中形成的槽或切口118，适于在其中接纳导电端子119的选定端子。上叶片部分114b具有类似的槽120(图6&7)，接纳连接器110的剩余端子119。
为了对连接器壳体112及其相关联的端子119提供全面的屏蔽，该连接器可包括第一壳体或屏蔽件123，该屏蔽件由金属片制成，其具有包围本体部分116的上、下叶片部分114a、114b的本体部分124。该第一屏蔽件123也可包括用于安装到印刷电路板102的表面103上的地脚部分125，以形成与电路板上的接地部分的连接。悬脚部分107也可由图1A所示的屏蔽件形成，用于连接器110的通孔安装，但最好表面安装应用。第一屏蔽件123可以如图2所示包括保持部件126，其容纳在连接器本体部分116上形成的槽127中并与之接合。
在图2中所示的插座式连接器110的结构能使其用于图1A所示的“内部”应用中，以及外部应用中，其中连接器110安装在电路板102(图1B)上，但连接器110部分延伸穿过电子装置的外壁108，且可以从外壁接近。
如前所述，本发明的目的之一是提供一种其阻抗与在多路连接器中通常出现的情况相比更接近系统(比如电缆)阻抗的连接器。本发明通过将在此提到的可调谐“三元组”而实现上述目的，该三元组是在图2、5A、5B&6中“A”处所示的三个分离端子的布局。在其最简单的意义上，且如图5A所示，这种三元组包括两个信号端子140、141和一个单独的接地端子150，它们布置成与端接于差动信号线对(最好是绞线对)TPA+、TPA-的插头式连接器104的对应端子配合，如图9A&9B中所示，差动信号线对传输同样强度的信号，但它们彼此互补，即+1.0伏和-1.0伏，以及接地互补。
如图8B所示，两信号端子140、141可以具有悬臂式设计，其中每一端子140、141具有表面安装地脚部分142、触片部分143和互连本体部分144。采用这种设计，可以容易地冲压制成端子140、141。端子140、141容纳于壳体本体部分116的下叶片部分114b的槽118内，且如图2&7所示可包括在触片部分143的自由端处的端部突起145，它们容纳在槽118的端部的连接器壳体116上形成的开口117中。为了“调谐”连接器的电学特性，更接近系统的阻抗，与每一组差动信号端子140、141相关联地设置单独的接地端子150。因此，术语称作“三元组”。
每一个这种接地端子，如图5A、5B和9A、9B的细节“A”所示，伴随两个差动信号端子。图9A和9B的示意图示出了在“A”和“B”处的三元端子概念。在所示的实施例中，接地端子150位于插座式连接器本体116的上叶片部分114b上，且在两信号端子140、141之间。在图9A&9B所示的示意图中，示出了两种这样的三元组，其中单个端子以词尾“A”或“B”区别。因此，TPA+和TPA-表示“A”对线的差动信号线的端子，而TPA(G)表示“A”组线中的接地端子。同样，TPB+和TPB-表示电缆的“B”对线的差动信号线的端子，而TPB(G)表示“B”组线中的接地端子。
如图8A所示，相关的接地端子150还具有悬臂式设计，具有表面安装地脚部分152、中间本体部分154和触片部分153。当采用信号端子时，接地端子150的触片部分153位于与其中间本体部分154不同的平面内。如图2、8A-8B和9C清楚所示，信号端子和接地端子的触片部分143、153位于不同的但与其相应端子本体部分144、154相交的平面内。虽然优选实施例示出了这两个平面，通常垂直的水平和垂直平面，但应当理解的是，这种平面不必垂直地相交或精确地处于水平和垂直平面，也实现本发明的优点。所示出的端子有平的截面。在连接器中也可以采用圆形的线构形。然而，希望这两个平面彼此相交。
更进一步，信号端子和接地端子140、141、150的表面安装部分142、152可以位于通常平行于其相应触片部分143、153的平面内。下面解释接地端子和信号端子的表面面积和位置之间的相互作用。为了安装的目的，信号端子和接地端子的安装部分也可使用通孔部件195(图1A)。
通过这种结构，电缆或电路的每一对差动信号端子具有与其相关联的单独的接地端子，延伸穿过连接器，从而在电学性能方面更接近于电缆以及相关联的插头式连接器。这种结构使电缆的信号线“看见”接地部分，不仅以同样的方式穿过电缆的整个长度且以大致同样的方式穿过插头插座式连接器到达电路板。
与信号端子相关的接地的存在很重要地在三个端子之间形成可控的电容感应耦合。这些耦合参数影响端子及其连接器的最终阻抗。在三元组端子涉及的范围内，电阻值、端子材料及自感也是影响连接器的整个阻抗的因素。在图5B所示的实施例中，接地端子触片部分153’的宽度D2足够大，以致于它在信号端子140’、141的部分上方延伸，接地端子触片部分153’的更大的宽度D2具有与信号端子触片部分143’的表面面积更大的表面面积，因此，接地端子触片部分153’表示在信号端子140’、141’上方的区域内更大的且重叠的接触配合区域。
为了保持插座式连接器110在电路板上较小的“印迹”，本发明减小接地端子本体部分154’以及表面安装地脚部分152’的接地平面的宽度。通过减小在接地端子本体部分154’内在其第二平面内的接地端子150’的宽度，使其可以配合在差动信号端子之间，在信号端子(TPA+和TPA-)之间的距离也减小，以通过保持接地端子和信号端子之间的基本恒定的预选阻抗而保持连接器上类似的耦合。连接器的阻抗(以及端子之间的耦合)受相邻信号端子140’、141’以及信号端子和接地端子之间的间隔的影响。而且，在端子之间使用的材料比如空气、壳体材料或其组合，将在信号端子和接地端子之间出现介电常数或合成介电常数。
通过减小图5B的实施例中接地端子本体部分154’的宽度，接地端于和信号端子的触片部分153’、143’之间的重叠在第一平面(示为水平)内停止，但在第二相交(垂直)平面内不再重叠。而且，在第二平面内，接地端子本体部分154’可以与信号端子144’以边缘靠边缘的布局对齐。虽然在这些平面内有很少的接地端子的横截面积，但接地端子现在更接近信号端子，因此保持端子之间的类似耦合。
在第一平面的区域内，即接地和信号端子触片部分的区域，接地端子150’的整个板的尺寸相对于信号端子140’、141’的尺寸增加，从而有选择地减小阻抗。同样，在第二平面内，由两信号接地端子本体部分144’、154’占据，在接地端子150’和信号端子140’、141’之间的间隔减小，使得接地和信号端子更加靠近，从而减小连接器的阻抗。三元组的信号接地端子触片部分143、143’最好保持在同一平面内，如图5A&5B所示，且沿着连接器壳体112的下叶片部分114a。这使连接器的阻抗可以从间隔方面进行调谐，而且有利于两连接器的机械接合。通过提供一个具有更大接地端子触片部分的接地端子，在这些端子和另一(插头)连接器的相对的接地和信号端子之间的配合接触得到改善，且不会不利地影响阻抗。
这种可调谐性的作用在图11中描述，其中示出了在整个连接器组件上的总阻抗突变减小。在本发明的连接器中预计出现的阻抗突变由图11中的虚线60示出。值得注意的是，峰、谷的值H11、H22和H33得到了很大地降低。相信本发明可以显著地降低普通连接器组件中出现的全部突变。在一种应用中，认为最大程度的突变约是135欧姆(在H11处)，而最低程度的突变约是85欧姆(在H22处)。本发明的连接器的目标基线阻抗一般约110欧姆，误差约+/-25欧姆。因此，可以设想本发明的连接器将具有约50欧姆的总突变(在H11和H22之间的差值)，这产生了从如上所述的约90欧姆的普通突变降低高达50％的结果。
可调谐性和阻抗特性也可被如前所述的端子之间的绝缘物影响。在这点上，且如图6清楚所示，连接器的壳体112的下叶片部分114a本身可以开有切口，如在160处，以在下叶片部分114a的两半之间形成空气隙161。同样，信号(以及其他的)端子140、141或140’、141’可以在下叶片部分114a上通过类似的空气隙162彼此分开，该空气隙由下叶片部分114a上形成的通道163限定。如图6所示，这些通道163仅部分延伸穿过下叶片部分114a的厚度，从而保持下叶片部分的结构完整性。
现在参照图4和4A，示出了一种插头式连接器170形式的相对配合连接器104，该连接器具有由绝缘材料制成的绝缘的连接器壳体171，与插座式连接器110互补的构造，从而有利于并确保其间的正确配合。在这点上，连接器壳体171具有基部172，从基部172上延伸出两部分173，这两部分由间隙174隔开，用作插座式连接器壳体本体的键134的键槽。插座式连接器的键134可以位于上叶片部分上，如图2、3、6和7所示，或者它可以形成在下叶片部分上，如图9C和17所示。壳体是中空的，且含有固定在壳体171的内腔(未示出)内的信号、接地和其他端子。
在图10A和10B中示出了两个端子，它们是适用于插头式连接器110的端子结构类型的代表。图10A示出了一种接地端子180，其具有扁平的本体部分181，该部分将接触部分182与线端接部分183互连。端子180具有容纳在连接器壳体171的端部的空腔175内的自由端184。接触部分182以向上的角度弯曲，使其从接触开口176中伸出，与插座式连接器110的对应接地端子150或150’对齐且相对。
信号端子190(图10B)类似的结构成并具有本体部分191，该本体部分191具有与接地端子本体部分181的宽度相比减小的宽度，以便在信号端子和接地端子之间实现耦合。本体部分191使接触部分192与端接部分193互连，且接触部分192也以一角度弯曲，以穿过连接器壳体171的对应开口176伸出。这些开口和端子接触部分出现在连接器基部172的底表面上，如图9C所示，且它们与端子自由端的空腔175对齐，该空腔在连接器壳体171的前面示出。
插头式连接器170的接地的信号端子180、190(以及其他端子)可以看作是“可动”触点，因为当插头式连接器170接合插座式连接器110时，它们朝插头式连接器壳体171的中心偏移。接地和信号端子140、141、150(以及其他端子)可以看作是“固定”端子，因为它们在两连接器的接合和脱开接合过程中不移动。在图9A和9B的示意图中，实心矩形表示上述的“可动”端子，而虚线的相邻矩形表示上述的“固定”端子。
状态信息方面
在本发明的另一重要方面，在连接器组件100中提供了状态信息检测特点，此特点主要存在于端接于电缆105的连接器104中。如前面提到的那样，当前可以制造出高速电缆在三种不同的数据传输速度下运行：每秒钟800，1600和3200兆比特。对于电子装置或计算机来说，知道正在使用什么速度的电缆是有好处的，使得它可以采用适当的电路以最有效的方式处理所传输的数据。在这一方面，以及在最广泛的意义上，本发明的连接器组件100在连接器内的空间中提供了一种特点，使得它可以识别关于电缆的状态比如它的速度，并把这一信息传送到电路板。设想这样的状态信息不只限于电缆的速度，而且可以包括对于外部设备和/或连接器104的上游侧的电路的其它信息。
在这一特点的一个实施例中，如在图9A中所示出的那样，两个连接器104和110都设有一对状态信息端子，在图9A中以SD标出，表示“速度检测”。在安装到印刷电路板102上的插座连接器110中，其中一个状态信息端子将连接到电路板的地线上，而两个状态信息端子中的另一个将连接到电路板上的一个特定的电路上。这样，这两个端子和插座连接器110只作为一根管道接受状态信息，并把状态信息由插头连接器104传输到电路板的电路。
在图12中示出了采用这样两个状态端子特点的插头连接器200。图示出该插头连接器200的后表面201，表示端子的安排。在该连接器的上面一排，一对状态信息端子202、203被固定在一系列连接器壳体的容纳端子的开孔210中，并由这一系列开孔向后伸出。在此实施例中，状态信息端子202、203位于信号端子对140、141的侧面，进而，其位置在相关的接地端子150和两个电源端子205、206的上方，这两个电源端子分别是一个电源输出(电压)端子和一个电源返回(接地)端子。在此实施例中，在连接器壳体171的内部形成一个座(未画出)，其容纳一个电子部件207，把该部件施加在两个状态端子之间。另外，这种两个端子状态信息的实施例特别适用于在连接器中没有电源端子的情况。
该电子部件可以为任何适用的部件，比如电阻、电容、电阻-电容，保险丝等，此部件适用于改变来自电缆的信号，其方式为显示出它的状态。下面将参考这一方面的第二实施例进一步解释这一点。
图13、14A和14B示出了另一种插头连接器250，它有与之相关的单个状态信息端子252。
图9B示意性地示出了在这一实施例中的端子的安排。已经把状态信息端子252移到端子的另一排，并图示为被夹置在电源输出(PV)端子253与电源返回或接地(PG)端子254之间。如在图14A中所示，在连接器壳体251中可以形成一个座256，作为一个凹进部分或者开孔257，它在电源接地端子254与状态信息端子252之间并在它们的上方伸展。把这个座256的尺寸做成容纳一个电子部件260，此部件上有两个导电的部分261、262，表示在相对的端部，用来与两个端子252、254实现电接触。
该电子部件260可以为一个芯片电容、一个芯片电阻、或者是两者的结合，以便形成一个RC电路、一个保险丝、或类似物。在所示出的实施例中，该部件260横跨状态信息端子252与电源接地端子254实现桥接或短路连接，使得可以改变通过状态信息端子252传输的信号，以显示出具体的状态。在这一实施例中，电缆的速度是被传输到该装置的电路板的状态信息。在电子部件260为一个电阻的情况下，如在图15所示出的那样，当通过该状态信息端子252时，状态电路199可以读出所形成的电压。在插头连接器壳体250中的电阻部件260的数值的基础上，以预定的百分比，对于每种速度电缆的电压信号将在该状态信息端子252上显示出不同的形成电压。
当部件260为图16中所示的一个电容时，可以读出类似的信息，电路板102的状态电路可以得出通过状态信息端子252的电压升高到一定阈值大小所用的时间。为了达到这一阈值电压，不同速度的电缆将使用不同的时间。
上面提到的应用是用于与状态信息端子252关联的在插头连接器104中使用“被动”部件的例子。设想本发明的优点也可以包括使用“主动的”电子部件，以便通过连接器，比如保险丝、开关或类似物增加识别状态信息的范围，这些部件可以显示外部设备的功率条件或其它相关的信息。在这两种情况下，状态信息端子是在插头或电缆连接器内形成的电路的一部分，当该连接器与具有互补的状态信息端子的一个相对的配接连接器配接，该连接器成为完整的，那个相对的连接器端接于电路板上的一个状态电路。这样，本发明把状态部分由电路板除去，并把它移入插头连接器或电缆连接器中。这样的状态信息端子完全不端接于电缆的任何部件，其中，把它设置成形成脱离连接器的电路。将把这样的端子在电缆的两端结合进连接器中。
图中所示的实施例示出了将状态信息端子252桥接于电源返回(接地)端子254。用这样的结构可以获得一些好处，比如状态信息端子在电路板上的绝缘，以及使由整个连接器组件发出的辐射为最少，如果把状态信息端子短路连接到连接器外壳(地线)上可能出现这样的辐射。通过把状态信息端子252连接到连接器104的内部地线254上，在此端子上的信号被完全包含在系统中，并且对噪音的感应不太灵敏。
也可以把状态信息端子252与其中一个信号对的地线150短路连接，但是这样做会使通过状态信息端子252传输的信号靠近差动信号对中的至少一个，在这种情况下，由于把噪音感应到差动信号对中的一个或两个中也许会影响信号的完整。然而，在没有电源地线存在的情况下，如在板到板的连接器应用中可能出现的情况下，可以采用这种结构。
此外，通过在连接器壳体(其中可用的空间很有限)的一个位置和一排中设置状态信息端子(SD)和电源端子(PV、PG)，可以使差动信号对更紧密地靠在一起，并且从“电噪音”的观点看保持它们“安静”。这种紧密靠近使连接器可以用最小的机械结构实现它们的目的，并维持连接器的尺寸。
在图17中以标记300整体地示出了这种信号隔离和本发明的多个连接器结合起来的一个例子，其中把三个单独的插座连接器301、302、303以排成一排的构形设置在一个外屏蔽壳体304内。每个插座连接器301-303有两个叶片部分305a、305b，它们支承着导电的端子306。把这些连接器的信号端子设置成两个分开的和差动端子对308、309、310、311。每个这样的端子对被一个键312分开，把该键形成为连接器壳体本体的一部分。与这些信号端子相关的接地端子314、315位于上叶片部分305b，并对准与它们相关的信号对，如前面提到过的那样。在上排的其余端子可以包括电源输出端子和电源返回端子317、318，它们设置在接地端子314、315与一个状态信息端子320之间，图中示出状态信息端子被夹置在电源端子317、318之间。
连接器的绝缘
如前面提到过的，且如在图2中所示，通过一个插入的绝缘件130将插座连接器110上的内屏蔽件123与外屏蔽件129隔离起来。这种新颖的双重屏蔽结构有特殊的优点。例如，在内屏蔽件与外屏蔽件之间可以建立一个通讯电网络，它可以包括一个或多个电装置，以在内屏蔽件与外屏蔽件之间实现一种预定的电关系。
例如，此电子网络可以采用一个电容，并提供一种装置，用来使AC电流在内屏蔽件与外屏蔽件之间流动，而把DC电流阻挡住。另外，可以采用一个RC网络，它有一个电阻将ESD电荷消耗掉，并有一个电容把AC噪音电流分流到外壳，接着传到设备的导电壳体，从而使发出的辐射为最少。
在另外的应用中，可以采用其它的电子部件比如金属氧化物可变电组(MOVs)，以提供过电压保护，而可控的火花间隙可以对短暂的极端电压条件提供一个预定的电弧放电通道。可以采用其它部件和部件的改型，以提供宽范围的附加功能。
在传统上，这些功能由印刷电路板上的电路实现，占用电路板上宝贵的空间。在高速和超高速界面的情况下，这样的电路增加了路径长度，从而典型地降低了功能的品质。
现在转到图18，以平面图的形式示出了这样的双重屏蔽结构柱400的一个实施例。如在图19中所示，内屏蔽件402基本上在外屏蔽件403的内部，且一个插入的绝缘件404将它们分开。每个屏蔽件402、403设有连接器连接片406、407，可以使用它们把两个屏蔽件在电路上彼此连接在一起。
可以使用一个网络把屏蔽件彼此连接在一起。例如，用某种方法(比如用一个电容或其它部件)直接连接到两个屏蔽件上。在图20-22的实施例中，直接把某种形式的可变形电路、刚硬的印刷电路板、三维印刷电路板420或类似物附接到连接器上，并附接到两个屏蔽件402、403上，从而节省在电路板102上的空间，并缩短电路径的长度，因此改进功能的品质。
电路件420可以包括缺口422、423，它们将与两个屏蔽件402、403的连接片406、407对准。所示出的电路件420有焊接垫425，把连接片406或者电子部件428附接到这些焊接垫上。
在图23-26的实施例中，可以使用一块金属坯料400’形成作为一个整体组件的两个屏蔽件402’、403’，在两个屏蔽件402’、403’之间提供直接的电连接。如在图25中所示，以所示出的方式把内屏蔽部分450’折叠，方式是使得它们在侧壁452’的内部，并与该侧壁分离开，把它们由图24的虚线位置折叠到图26的最后构形。设置一块带有连接片456’的后平板454’，用于进一步的连接。
在图27-29中以标记500整体地示出的又一个实施例中，用安装腿503(所示出的作为表面安装腿)单独地形成内屏蔽件502。此内屏蔽件502位于外屏蔽件504的内部。在这一实施例以及图18和19的实施例中，可以把两个屏蔽件小心地连接到电路板或其它结构上，从而使系统的安装者可以选择屏蔽件之间通讯的类型，以获得所要求的控制水平。可以把一块短路连接板510用到外屏蔽件上，以便在外屏蔽件和内屏蔽件上建立桥接。
电源端子的短路连接
在本发明的另一重要方面，如它的另一实施例作示例性说明的那样，可以通过电容把两个电源端子PV与PG在插头连接器104或者插座连接器110的连接器壳体内耦合在一起。这种耦合给连接器组件至少提供了下列优点：(1)它使乱真AC电压引起的噪音由电路板通过连接器的传输降到最低；(2)它为来自信号端子的寄生耦合建立了一个共同的接地参考电位，从而使在接地端子与电源端子PV和PG之间出现的任何AC电压梯度降到最低；和(3)它保护连接器不受来自外部的电子设备的感应电压“噪音”的影响。
在电源端子PV、PG上感应的噪音电压将会影响差动端子对TPA+、TPA-、TPB+、TPB-。通过在两个电源端子PV 205、253和PG 206、254之间设置一个电容(220)，在高速数据传输的动态条件下可以保持电源端子处在相同的AC电位。这一耦合的效果是将电源端子与接地端子PV和PG之间的任何噪音电压降到最低，从而把耦合到信号端子的噪音降到最低。
虽然已经作的大部分描述是针对电缆对电路板的连接器组件，但是将会理解到本发明并不限于此。可以把本发明的连接器作为“接入”连接器使用，比如用来把一个电子装置比如计算机连接到一个基地站或者把两个计算机连接在一起所使用的连接器。也可以把本发明的连接器结合进板到板类型的连接器中，在这种情况下，要求阻抗匹配或者状态信息。
尽管已经示出和描述了本发明的优选实施例，熟悉本技术的那些技术人员将会清楚：可以对它们做出改变和变化，而不偏离本发明的精神，本发明的范围由所附的权利要求书确定。

Claims (20)

1.一种I/O连接器，用来通过安装到电路板上的一个插入的连接器在数据传输电缆与一个电路板之间建立连接，并用来检测关于电缆的状态信息，所述电缆具有至少两个分开的信号线和与该两根信号线、第一和第二电源线有关的一个接地参考线，第一电源线是用来供应通过所述电缆的电压的线，而第二电源线是电压返回的线，该连接器包括：
一个壳体；
该连接器壳体包括一对用来端接于所述电缆信号线的分开的信号端子，一个用来端接于所述电缆接地参考线的接地端子，第一和第二用来分别端接于所述电缆的第一和第二电源线的电源端子；
所述连接器壳体还包括在其内设置的邻近所述第二电源线的状态信息端子，所述电源状态端子和所述第二电源端子被一个电子部件短路连接在一起，该电子部件可以使横过所述状态信息端子传输的电压发生变化，所述状态信息端子、第二电源端子和电子部件在连接器内形成一个打开的电路，当把所述连接器配接到所述插入的连接器上时，此打开的电路被连通，使得在所述电路板上的一个电路可以读出在所述电缆上的状态信息。
2.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述状态信息端子和所述第二电源端子以并排次序设置，并且所述壳体包括一个邻接所述状态信息端子和第二电源端子伸展的座，所述座在其内容纳所述电子部件。
3.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述状态信息端子和所述第二电源端子在纵向上穿过所述连接器壳体伸展，并且所述座横截着所述状态信息端子和第二电源端子伸展。
4.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述状态信息端子和所述第二电源端子彼此分离开，并且彼此对准。
5.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述电子部件包括一个电阻。
6.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述电子部件包括一个电容。
7.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述连接器包括一个插头连接器。
8.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述壳体包括多个在其内形成的腔室，所述腔室中的每一个在其内容纳所述分开的信号端子、接地端子、第一和第二电源端子以及所述状态信息端子中的一个，所述上面提到的端子中的每一个有一个弹簧臂，带有一个接触部分，此接触部分由每个所述腔室部分地伸出。
9.一种智能化连接器，用来与一个相对的连接器配接，以在一个电子装置与一个电路板之间建立连接，相对的连接器端接于该电路板，而电子装置端接于该连接器，所述智能化连接器包括：一个连接器本体，多个由该连接器本体支承的导电端子，这些端子包括至少两个电源端子，两个电源端子中一个是电源输出端子，而所述两个电源端子中的另一个是电源返回端子，用来使所述电子装置运行的电压通过所述电源输出端子传输到该装置上，并由所述电子装置通过所述电源返回端子返回，所述智能化连接器包括一个由所述连接器本体支承的状态确定端子，用来对所述电路板显示所述电子装置的状态，所述智能化连接器还包括连接到所述状态确定端子和所述两个电源端子中的一个上的一个电子部件，以在所述智能化连接器内形成一个打开的状态电路，而当把所述智能化连接器配接到所述相对的连接器上时，通过相对的端子和在所述电路板上的一个状态电路使所述打开的状态电路关闭起来，使得所述电路板的状态电路可以确定所述电子装置的所述状态。
10.根据权利要求9所述的智能化连接器，其特征在于，所述电子部件把所述状态确定端子连接到所述电源返回端子上。
11.根据权利要求10所述的智能化连接器，其特征在于，所述连接器本体包括一个座，其容纳所述电子部件。
12.根据权利要求9所述的智能化连接器，其特征在于，所述连接器本体包括一个座，其容纳所述电子部件。
13.根据权利要求9所述的智能化连接器，其特征在于，所述电子部件是一个电容部件。
14.根据权利要求9所述的智能化连接器，其特征在于，所述电子部件是一个电阻部件。
15.根据权利要求9所述的智能化连接器，其特征在于，所述电子部件是一个保险丝部件。
16.根据权利要求9所述的智能化连接器，其特征在于，所述电子部件是一个开关部件。
17.根据权利要求9所述的智能化连接器，其还包括至少一对差动信号端子和一个接地端子。
18.根据权利要求9所述的智能化连接器，其特征在于，所述连接器本体包括多个在其内设置的开孔，每个所述开孔在纵向上穿过所述连接器本体伸展，并在其内容纳所述端子中的一个单个端子，所述连接器本体还包括横截着所述开孔伸展的一个凹进部分，所述凹进部分在其内容纳所述电子部件。
19.根据权利要求9所述的智能化连接器，其特征在于，所述智能化部件是一个插头连接器。
20.根据权利要求19所述的智能化连接器，其特征在于，所述电子装置为一个端接于所述插头连接器的电缆，所述状态为所述电缆的速度。
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