DE212015000126U1 - Impedanzanpassung im Steckverbindersystem - Google Patents

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Abstract

Steckverbindersystem, umfassend: einen Steckverbindereinsatz, welcher einen ersten Kontakt aufweist; und eine Steckverbinderbuchse, umfassend: einen zweiten Kontakt; und erste Leiterbahn auf einer Zunge, wobei die erste Leiterbahn mit dem zweiten Kontakt verbunden ist, wobei der erste Kontakt in den zweiten Kontakt eingreift, und wobei der erste Kontakt, der zweite Kontakt und die erste Leiterbahn einen Signalpfad bilden, wenn der Steckverbindereinsatz in die Steckverbinderbuchse eingeführt ist, und wobei der Signalpfad entlang seiner Länge eine durchschnittliche elektrische Impedanz aufweist, wobei die elektrische Impedanz des Signalpfads am zweiten Kontakt niedriger ist als die durchschnittliche elektrische Impedanz, und wobei die elektrische Impedanz des Signalpfads entlang eines Abschnitts der ersten Leiterbahn höher als die durchschnittliche elektrische Impedanz ist, wobei die durchschnittliche elektrische Impedanz und die elektrische Impedanz des Signalpfads entlang eines Abschnitts der ersten Leiterbahn elektrische Impedanzen bei einer Frequenz von Datensignalen sind, die durch den Signalpfad weitergeleitet werden.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Patentanmeldungen mit den Nummern 61/990,700, eingereicht am 8. Mai 2014, und 62/004,834, eingereicht am 29. Mai 2014, die durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
  • HINTERGRUND
  • In den letzten Jahren hat die Menge der zwischen elektronischen Vorrichtungen übertragenen Daten enorm zugenommen. Große Mengen von Audio-, Streaming-Video-, Text- und anderen Arten von Informationsinhalten werden heute regelmäßig zwischen Desktop-Computern und tragbaren Computern, Mediengeräten, handgeführten Mediengeräten, Anzeigeeinrichtungen, Speichervorrichtungen und anderen Arten von elektronischen Vorrichtungen übertragen.
  • Daten können über Kabel übermittelt werden, die Drahtleiter, Glasfaserkabel oder eine Kombination dieser oder anderer Leiter umfassen können. Konfektionierte Kabel können an jedem Ende eines Kabels einen Steckverbindereinsatz umfassen, obwohl andere konfektionierte Kabel auf eine bestimmte Weise mit einer elektronischen Vorrichtung verbunden oder daran befestigt werden können. Die Steckverbindereinsätze können in Buchsen in den kommunizierenden elektronischen Vorrichtungen eingeführt werden, um Pfade für Daten und Energie zu bilden.
  • Diese Steckverbindereinsätze können Kontakte oder Stifte umfassen, die Signalpfade mit Kontakten oder Stiften in den entsprechenden Steckverbinderbuchsen bilden. Es kann wünschenswert sein, dass diese Signalpfade eine angepasste Impedanz über deren Längen aufweisen, um die Datenübertragungsrate, die der Signalpfad unterstützen kann, zu erhöhen. Dies bedeutet, dass es wünschenswert sein kann, dass diese Signalpfade als Übertragungsleitungen erscheinen, die eine spezifische Impedanz aufweisen. Diese Übertragungsleitungen können Signale übermitteln, die im Wesentlichen frei von Reflexionen, Anstiegs- und Abfallzeit-Verzerrungen sowie sonstigen Störsignalen sind, welche Datenübertragungen verlangsamen können. Derartige Übertragungsleitungen können in der Lage sein, höhere Datenübertragungsraten zu bewältigen als ein Signalpfad, der keine angepasste Impedanz aufweist. Dies kann besonders wichtig bei Datenübertragungen mit großem Übertragungsvolumen sein.
  • Neue Generationen elektronischer Vorrichtungen werden stetig dünner und kleiner. Diese Reduzierung der Vorrichtungsdicke hat dazu geführt, dass Steckverbindersysteme eine geringere Höhe aufweisen. Dies hat zur Folge, dass einzelne Steckverbindersystemkomponenten ebenfalls dünner werden. Leider kann es, dass es durch die Verschlankung dieser Komponenten schwieriger wird, die gewünschte elektrische Impedanz entlang dieser Signalpfade beizubehalten.
  • Daher werden Steckverbindereinsätze und Buchsen nötig, die Signalpfade bieten, welche die gewünschten Impedanzmerkmale aufweisen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Demzufolge können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Steckverbindereinsätze und Buchsen vorsehen, die Signalpfade mit den gewünschten Impedanzmerkmalen bieten. Eine veranschaulichende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Steckverbindersystem vorsehen, das einen Steckverbindereinsatz und eine Steckverbinderbuchse aufweist. Kontakte im Steckverbindereinsatz können elektrische Pfade mit entsprechenden Kontakten in der Steckverbinderbuchse bilden. Diese elektrischen Pfade können als Signalpfade, Strompfade oder andere Arten elektrischer Pfade genutzt werden, können jedoch hier der Einfachheit halber als Signalpfade bezeichnet werden. Weitere Leiterbahnen in dem Steckverbindereinsatz und der Buchse können Teil dieser Signal- und Strompfade sein.
  • Die Signalpfade können eine Zielimpedanz oder gewünschte Impedanz entlang ihrer Längen dergestalt aufweisen, dass die Signalpfade elektrisch als Übertragungsleitungen erscheinen. Sachzwänge bezüglich physischer Abmessungen der Kontakte des Steckverbindereinsatzes und der Steckverbinderbuchse können Impedanzschwankungen entlang der Signalpfade zur Folge haben. Demzufolge können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bauweisen zur Reduzierung dieser Impedanzschwankungen vorsehen. Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Bauweisen zum Ausgleich dieser Schwankungen vorsehen, oder es können Bauweisen vorgesehen werden, um diese Impedanzschwankungen zu reduzieren und auszugleichen. Es sollte beachtet werden, dass es sich bei der hier beschriebenen elektrischen Impedanz um Impedanzen bei einer Frequenz, beispielsweise der Signalfrequenz, oder einer Frequenzkomponente der von diesen Signalpfaden transportierten Signale handelt.
  • Bei einer veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Steckverbindereinsatz Federfingerkontakte umfassen. Diese Kontakte können in entsprechende Oberflächenkontakte an einer Steckverbinderbuchsenzunge eingreifen, wenn der Steckverbindereinsatz in die Steckverbinderbuchse eingeführt wird. Leiterbahnen in oder auf der Zunge können dazu genutzt werden, Signale zu und von den Kontakten der Steckverbinderbuchse zu leiten. Signalpfade in diesem Steckverbindersystem können die Federfingerkontakte im Steckverbindereinsatz und die Kontakte und Leiterbahnen in und auf der Zunge der Steckverbinderbuchse umfassen.
  • Diese elektrischen Impedanzen des Signalpfads können verschiedene Fehler oder Schwankungen entlang ihrer Längen aufweisen. Beispielsweise kann sich ein Kontakt im Steckverbindereinsatz über oder unter einer Masseebene befinden, wobei die Masseebene entlang einer Mittelachse des Steckverbindereinsatzes angebracht ist. Der Kontakt kann eine elektrische Kapazität zur Masseebene aufweisen, wobei die elektrische Kapazität mit der Nähe des Kontakts zur Masseebene ansteigt. Da die elektrische Impedanz umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der elektrischen Kapazität ist, wenn sich der Kontakt näher an der Masseebene befindet, kann die Impedanz sinken. Indem der Abstand zwischen dem Kontakt und der Masseebene relativ konstant gehalten wird, kann dies ermöglichen, dass die elektrische Impedanz entlang der Länge des Kontakts gut geregelt wird. Jedoch kann eine Leitungsunterbrechung an der Stelle auftreten, an der die Kontakte des Einsatzes über die Masseebene und das Gehäuse hinausragen. Das nächstgelegene Erd- oder feste Potenzial ist möglicherweise an diesem Punkt weiter entfernt, was zu einem Impedanzanstieg im Signalpfad an jener Stelle führt. Umgekehrt kann die Größe der Buchsenkontakte, die benötigt werden, um eine streifende Funktion zu bieten, und damit die Kontakte des Einsatzes zuverlässig eingreifen, zu einem Anstieg der elektrischen Kapazität und einer daraus folgenden Abnahme der Impedanz an diesem Punkt führen. Außerdem können überstehende Abschnitte der Kontakte des Steckverbindereinsatzes und der Buchse Stubs erzeugen, die als Kondensatoren wirken können. Dadurch wird die elektrische Impedanz am Kontakt der Steckverbinderbuchse weiter vermindert.
  • Veranschaulichende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können diese und weitere Impedanzfehler reduzieren oder zumindest teilweise kompensieren. Bei einem Beispiel kann die Masseebene im Steckverbindereinsatz dergestalt überstehen, dass sie mit einer entsprechenden Masseebene in einer Steckverbinderbuchse aneinanderstößt oder mit dieser einen Kontakt herstellt. Auf diese Art und Weise erstrecken sich die Kontakte des Steckverbindereinsatzes nicht über diese vereinte Masseebene hinaus und die Leitungsunterbrechung, die ansonsten die Folge wäre, kann vermieden werden.
  • Bei diesen und weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Abnahme der elektrischen Impedanz nahe der Oberflächenkontakte der Steckverbinderbuchse vermindert werden. Beispielsweise können Signalkontakte, die eine verminderte Tiefe aufweisen, vorgesehen werden. Diese Kontakte mit verminderter Tiefe können einen erhöhten Abstand zu einer zentralen Masseebene in der Zunge aufweisen. Der erhöhte Abstand kann die Koppelkapazität vermindern, wodurch die lokale elektrische Impedanz erhöht wird. Bei dieser und weiteren Ausführungsformen können die Stromkontakte tiefer oder dicker gestaltet sein, um einen Zuwachs hinsichtlich der Handhabungsfähigkeit im Umgang mit Strom zu bieten.
  • Bei anderen veranschaulichenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Masseebene unterhalb der Signalkontakte verdünnt gestaltet sein, um den Abstand zwischen einem Signalkontakt und der Masseebene zu erhöhen. Bei noch weiteren veranschaulichenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Masseebene Öffnungen unterhalb der Signalkontakte aufweisen. Während dies ein Übersprechen zwischen Signalkontakten auf der Ober- und Unterseite der Steckverbinderbuchsenzunge zulassen kann, kann der Impedanzfehler hinreichend vermindert werden, um insgesamt eine Verbesserung hinsichtlich der Leistung zu bieten. Bei dieser und weiteren Ausführungsformen können die Leiterbahnen voneinander abgesetzt sein, um das Übersprechen zu vermindern.
  • Bei dieser und weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann sich eine Masseebene nahe einem Zentrum der Zunge befinden. Bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Mittelebene eine Stromversorgungsebene sein. Weitere Ebenen können sich über oder unter diesen Mittelebenen befinden. Noch einmal sei ausgedrückt, dass es sich bei diesen um Stromversorgungsebenen oder um Masseebenen handeln kann. Beispielsweise kann eine Stromversorgungsebene zentral angeordnet sein, und Masseebenen können ober- oder unterhalb der Mittelebene positioniert sein. Ein Dielektrikum mit hoher Kapazität kann zwischen den Stromversorgungs- und Masseebenen angeordnet sein, um Ableitkondensatoren zwischen Stromversorgung und Masse zu bilden. Diese elektrische Kapazität kann dabei unterstützen, die Rückleitungsimpedanz zu vermindern und das Störgeräusch der Stromversorgung zu reduzieren. Beispielsweise kann ein Dielektrikum mit einer dielektrischen Konstante oder Dielektrizitätszahl in der Größenordnung von 100 bis 1.000 oder höher eingesetzt werden.
  • Bei den vorstehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Impedanzfehler reduziert werden. Bei diesen und weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die vorstehend genannten Impedanzfehler kompensiert werden. Beispielsweise können Leiterbahnen, die mit Kontakten an der Steckverbinderbuchsenzunge verbunden sind, entsprechend angeordnet werden, um zur Kompensation der vorstehend genannten und weiterer Impedanzfehler höhere oder niedrigere elektrische Impedanzen als die gewünschte elektrische Impedanz der Signalpfade vorzusehen. Bei einer veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Abstand zwischen diesen Leiterbahnen und einer Masseebene verändert werden, beispielsweise im Bereich von einigen zehn Mikrometern auf einige hundert Mikrometer, um die elektrische Impedanz eines Leiterbahnabschnitts in einer Zunge zu regulieren. Diese elektrische Impedanz kann dergestalt eingestellt werden, dass die durchschnittliche oder wirksame Impedanz für die gesamte Signalleiterbahn eine gewünschte Spezifikation oder Zielsetzung einhält.
  • Bei noch weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Anordnung dieser Leiterbahnen abgewandelt werden, um einen Übertragungsleitungsfilter zu konstruieren. Beispielsweise kann bzw. können in einer Buchsenzunge die Breite von Leiterbahnen in einem Signalpaar, eine Distanz oder ein Abstand zwischen Leiterbahnen in einem Signalpaar, sowie Abstände zwischen diesen Leiterbahnen und einer Masseebene verändert werden. Außerdem kann ein Material, aus dem die Zunge oder sonstige Anschlussabschnitte gefertigt sind, verändert oder entfernt werden, um eine dielektrische Konstante oder Dielektrizitätskonstante zwischen oder anbei Leiterbahnen, Kontakten, Masseebenen und sonstigen Anordnungen zu verändern. Diese Abwandlungen können unterschiedliche Gleichtaktimpedanzen für das Signalpfadpaar entlang verschiedener Abschnitte der Leiterbahnen zur Folge haben. Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Gegentaktimpedanzen bei mehreren dieser Abschnitte zumindest ungefähr konstant bleiben. Diese Abschnitte, die unterschiedliche Gleichtaktimpedanzen aufweisen, können zur Schaffung eines Gleichtaktfilters angeordnet werden, um Gleichtaktenergie in entlang dem Signalpfad beförderten Signalen zu filtern oder zu vermindern. Dies bedeutet, dass der Signalpfad dazu genutzt werden kann, ein Differenzsignal zu befördern, und die Abweichung der Gleichtaktimpedanz kann dazu genutzt werden, einen Inline-Filter zu schaffen, um Gleichtaktenergie aus dem Paar der Differenzsignale zu beseitigen. Beispielsweise kann ein Drossel-, Kerb-, Tiefpass-, Hochpass-, Bandpassfilter oder ein Filter eines anderen Typs gebildet werden. Diese und ähnliche technische Verfahrensweisen können dazu genutzt werden, auch Stromversorgungen zu filtern, zum Beispiel durch Bildung eines Gleichtakt-Tiefpassfilters oder -Drosselfilters.
  • Noch einmal sei ausgedrückt, dass bei veranschaulichenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Parameter und Abmessungen von Leiterbahnen und sonstigen Anordnungen auf einer Zunge abgewandelt werden können, um elektrische Impedanzen zu verändern. Diese elektrischen Impedanzen können eine unsymmetrische (einendige) Impedanz umfassen, welche die elektrische Impedanz eines Kontakts oder einer Leiterbahn zur Masse sein kann. Diese elektrischen Impedanzen können außerdem eine Gleichtaktimpedanz umfassen, welche die elektrische Impedanz zwischen einem Paar von Kontakten und Leiterbahnen zur Masse sein kann, sowie eine Gegentaktimpedanz umfassen, welche die elektrische Impedanz zwischen einem Paar von Kontakten oder Leiterbahnen zueinander sein kann.
  • Diese elektrischen Impedanzen können in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf verschiedene Arten und Weisen abgewandelt werden. Beispielsweise können Leiterbahnen breiter, schmaler, dicker oder dünner gemacht und näher zueinander oder weiter auseinanderliegend angeordnet werden. Sie können verdünnt oder verdickt gestaltet werden. Das Dielektrikum zwischen ihnen kann abgewandelt werden. In dielektrischen oder leitfähigen Materialien oder Anordnungen können Löcher gebildet werden.
  • Diese unterschiedlichen technische Verfahrensweisen können durch verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet werden, um verschiedenartige Ziele zu erreichen. Beispielsweise können bei kleinen Anschlüssen die kleinen Geometrien große elektrische Kapazitäten zwischen einer Signalleiterbahn oder einem Kontakt und der Masse zur Folge haben. Dies kann bei den Signalfrequenzen eine niedrige Impedanz zur Masse zur Folge haben. Diese verschiedenen technischen Verfahrensweisen können von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dazu genutzt werden, die Signalpfadimpedanz zur Masse zu erhöhen. Außerdem können Gleichtakt- und Gegentaktimpedanzen zwischen unterschiedlichen Abschnitten von Leiterbahnen verändert werden oder können in einem Anschluss verschaltet werden. Diese elektrischen Impedanzen können so geregelt sein, dass sie entlang dieser Leiterbahnen Übertragungsleitungsfilter bilden.
  • Noch einmal sei ausgedrückt, dass diese unterschiedlichen technischen Verfahrensweisen dazu genutzt werden können, eine elektrische Impedanz eines Signalpfads zu erhöhen oder anderweitig einzuregeln. Bei einer veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Leiterbahnenpaar auf einer Kunststoffzunge angeordnet werden. Material kann von Abschnitten des Bereichs zwischen den Leiterbahnen auf der Zunge entfernt werden. Dies kann dazu dienen, die dielektrische Konstante oder Dielektrizitätskonstante zwischen den Leiterbahnen in diesen Abschnitten zu vermindern, wodurch die elektrische Impedanz ansteigt. Bei einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann dieses Material aus einem Bereich zwischen den Kontakten oder Leiterbahnen und einem zentralen Plattenerder des Anschlusses entfernt werden. Noch einmal sei ausgedrückt, dass dies dazu dienen kann, die dielektrische Konstante oder Dielektrizitätskonstante zwischen den Leiterbahnen in diesen Abschnitten zu vermindern, wodurch die elektrische Impedanz ansteigt. Dieses Material kann in verhältnismäßig großen Bereichen entfernt werden. Bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Mikroperforationen oder Perforationen sonstiger Größe im Material zwischen den Leiterbahnen und einer Masseebene und/oder in der Masseebene selbst dazu genutzt werden, die elektrische Impedanz zu erhöhen. Bei dieser und weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können diese Perforationen auf den Kontakten selbst gebildet werden. Diese Perforationen können eine photonische Bandlücke bilden, die außerdem als Filterelement genutzt werden kann. Bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können ein oder mehrere Abschnitte einer zentralen Masseebene einen erhöhten oder eingesenkten Abschnitt unter einem oder mehreren Kontakten aufweisen, um am Kontakt eine elektrische Impedanz zu vermindern oder zu erhöhen.
  • Noch einmal sei ausgedrückt, dass Gleichtakt- und Gegentaktimpedanzen zwischen unterschiedlichen Abschnitten von Leiterbahnen verändert werden oder in einem Anschluss verschaltet werden können. Diese elektrischen Impedanzen können so geregelt sein, dass sie entlang dieser Leiterbahnen Übertragungsleitungsfilter bilden. Sonstige Anordnungen, wie etwa offene oder kurzgeschlossene Stubs können in diesen Filtern enthalten sein. Bei einer veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können Leiterbahnen dergestalt angeordnet sein, dass eine Gleichtaktimpedanz zwischen unterschiedlichen Abschnitten eines Paars der Leiterbahnen verändert werden kann. Dies kann genutzt werden, um einen Gleichtaktfilter zu schaffen, der Gleichtaktströme blockieren und elektromagnetische Störungen vermindern kann. Die Leiterbahnen können außerdem dergestalt angeordnet sein, dass eine Gegentaktimpedanz zwischen diesen Abschnitten verhältnismäßig konstant gehalten werden kann. Demzufolge kann dieser Filter begrenzte Differenzfilterung bieten und hat möglicherweise nur eine begrenzte Auswirkung auf ein auf den Leiterbahnen befördertes Differenzsignal. Auf diese Art und Weise können Gleichtaktimpedanzen entlang einer Leiterbahn verändert werden, während eine Gegentaktimpedanz entlang der Leiterbahn relativ konstant bleiben kann. Diese Abschnitte können mittels technischer Verfahrensweisen der Übertragungsleitungsfilter und Übertragungsfilter angeordnet werden, um Filter zum Blockieren von Gleichtaktsignalen zu schaffen, während Gegentaktsignale passieren dürfen.
  • Während Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bei Steckverbindersystemen eingesetzt werden können, die Federfingerkontakte im Einsatz und Oberflächenkontakte auf einer Zunge in der Buchse aufweisen, können andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Steckverbindersysteme vorsehen, bei denen die Buchse Federfingerkontakte umfasst und der Einsatz eine Zunge umfasst, die mehrere Kontakte trägt. Bei noch weiteren Ausführungsformen kann sich eine Zunge entweder im Einsatz oder in der Buchse, in beiden oder in keinem davon befinden. Verschiedene Arten von Kontakten können im Einsatz und in der Buchse verwendet werden.
  • Die von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendeten Steckverbinderbuchsenzungen können auf unterschiedliche Arten und Weisen aus unterschiedlichen Materialien geschaffen bzw. ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die Zunge unter Verwendung einer gedruckten Leiterplatte gebildet sein. Die gedruckte Leiterplatte kann verschiedene Schichten umfassen, die Leiterbahnen oder Ebenen darauf aufweisen können, wobei die verschiedenen Leiterbahnen und Ebenen mittels Durchkontaktierungen zwischen Schichten verbunden sind. Die gedruckte Leiterplatte kann als Teil einer größeren, gedruckten Leiterplatte ausgestaltet sein, die eine Logik- oder Hauptplatine in einer elektronischen Vorrichtung bilden kann. Bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können diese Zungen aus leitfähigen oder metallischen Leiterbahnen und Ebenen in oder auf einem nicht leitfähigen Körper gebildet sein. Der nicht leitfähige Körper kann aus Kunststoff oder anderen Materialien gebildet sein.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Kontakte, Masseebenen, Leiterbahnen und andere leitfähige Abschnitte der Steckverbindereinsätze und -buchsen durch Stanzen, Metall-Spritzguss, maschinelle Bearbeitung, Mikrobearbeitung, 3-D-Druck oder andere Herstellungsverfahren gebildet werden. Die leitfähigen Abschnitte können aus Edelstahl, Stahl, Kupfer, Kupfer-Titan, Phosphor-Bronze oder einem anderen Material oder einer Kombination von Materialien gebildet sein. Sie können mit Nickel, Gold oder einem anderen Material überzogen oder beschichtet sein. Die nicht leitfähigen Abschnitte können durch Spritzgießen oder andere Gussverfahren, 3-D-Druck, maschinelle Bearbeitung oder andere Herstellungsverfahren gebildet werden. Die nicht leitfähigen Abschnitte können aus Silizium oder Silikon, Gummi, Hartgummi, Kunststoff, Nylon, Flüssigkristallpolymeren (FKP) oder einem anderen nicht leitfähigen Material oder einer Kombination von Materialien gebildet sein. Die verwendeten gedruckten Leiterplatten können aus FR-4, BT oder einem anderen Material gebildet sein. Gedruckte Leiterplatten können in vielen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch andere Substrate, wie beispielsweise flexible Leiterplatten, ersetzt werden.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Anschlüsse bereitstellen, die sich in verschiedenen Arten von Vorrichtungen, wie tragbaren Computervorrichtungen, Tablet-Computern, Desktop-Computern, Laptops, All-in-one-Computern, am Körper tragbaren Computervorrichtungen, Mobiltelefonen, Smartphones, Media-Telefonen, Speichervorrichtungen, tragbaren Medienabspielgeräten, Navigationssystemen, Monitoren, Netzteilen, Adaptern, Fernbedienungsvorrichtungen und Ladegeräten und anderen Vorrichtungen befinden oder damit verbunden werden können. Diese Anschlüsse können Pfade für Signale bereitstellen, die mit verschiedenen Standards kompatibel sind, wie beispielsweise Universal Serial Bus (USB), einschließlich USB-C, High-Definition Multimedia Interface® (HDMI), Digital Visual Interface (DVI), Ethernet, Displayport, ThunderboltTM, LighteningTM, Joint Test Action Group (JTAG), Test-Access-Port (TAP), Directed Automated Random Testing (DART), Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART), Taktsignale, Stromsignale und andere Arten von Standard-, Nicht-Standard- und proprietären Schnittstellen und Kombinationen davon, die bereits entwickelt wurden, sich in der Entwicklung befinden oder in der Zukunft entwickelt werden. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Anschlüsse bereitstellen, die verwendet werden können, um einen eingeschränkten Satz von Funktionen für einen oder mehrere dieser Standards bereitzustellen. Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können diese Verbindungspfade, die durch diese Anschlüsse bereitgestellt werden, verwendet werden, um Energie, Masse, Signale, Prüfpunkte sowie Spannung, Strom, Daten oder sonstige Informationen zu befördern.
  • Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können eines oder mehrere dieser und der anderen, hierin beschriebenen Merkmale umfassen. Ein besseres Verständnis der Art und der Vorteile der vorliegenden Erfindung kann durch Bezugnahme auf die folgende, detaillierte Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen gewonnen werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 veranschaulicht ein Steckverbindersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 veranschaulicht ein Übertragungsleitungsmodell für einen Signalpfad im Steckverbindersystem von 1;
  • 3 veranschaulicht ein Beispiel der Veränderung der Impedanz entlang eines Signalpfads für das Steckverbindersystem von 1;
  • 4 veranschaulicht eine Querschnittsansicht von vorn auf eine Steckverbinderbuchsenzunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 veranschaulicht eine weitere Querschnittsansicht von vorn auf eine Steckverbinderbuchsenzunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 veranschaulicht eine weitere Querschnittsansicht von vorn auf eine Steckverbinderbuchsenzunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7 veranschaulicht eine weitere Querschnittsansicht von vorn auf eine Buchsenzunge eines Computers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 8 veranschaulicht eine weitere Querschnittsansicht von vorn auf eine Buchsenzunge eines Computers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 9 veranschaulicht eine weitere Querschnittsansicht von vorn auf eine Buchsenzunge eines Computers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 10 veranschaulicht ein weiteres Steckverbindersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 11 veranschaulicht ein weiteres Steckverbindersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 12A veranschaulicht ein Spektrum eines Signals, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch den Signalpfad geleitet wird;
  • 12B veranschaulicht einen Differenzsignalpfad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welcher eine hohe Gleichtaktimpedanz aufweist;
  • 12C veranschaulicht einen Differenzsignalpfad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welcher eine niedrige Gleichtaktimpedanz aufweist;
  • 13 veranschaulicht einen Abschnitt einer oberen Oberfläche einer Anschlusszunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 14 veranschaulicht ein Schnittbild des Zungenabschnitts von 13;
  • 15 veranschaulicht eine Oberseite einer Anschlusszunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 16 veranschaulicht einen Querschnitt einer Anschlusszunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 17 veranschaulicht eine Draufsicht eines Abschnitts einer Anschlusszunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 18 veranschaulicht eine Draufsicht eines Abschnitts einer Anschlusszunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 19 veranschaulicht eine Draufsicht eines Abschnitts einer Zunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 20 veranschaulicht eine Draufsicht eines Abschnitts einer Anschlusszunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 21 veranschaulicht eine weitere Draufsicht eines Abschnitts einer Anschlusszunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG VON BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 veranschaulicht ein Steckverbindersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Figur ist, ebenso wie die anderen beigefügten Figuren, zu Veranschaulichungszwecken dargestellt und schränkt weder die möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung noch die Ansprüche ein.
  • Bei dieser Figur wurde ein Abschnitt eines Steckverbindereinsatzes in eine Steckverbinderbuchse eingeführt. Dargestellt sind Kontakte 110 des Steckverbindereinsatzes, die von einem Gehäuse 120 des Steckverbindereinsatzes gestützt werden. Die Kontakte 110 des Steckverbindereinsatzes können eine elektrische Verbindung zu Adern in einem Kabel (nicht dargestellt) herstellen. Eine zentrale Masseebene 130 kann sich in einem Gehäuse 120 des Steckverbindereinsatzes befinden und ebenfalls mit dem Kabel verbunden werden. Der Steckverbindereinsatz kann in eine Steckverbinderbuchse, die eine Zunge 140 umfasst, eingeführt werden. Die Zunge 140 kann eine Anzahl von Kontakten 150 tragen. Leiterbahnen 152 können eine elektrische Verbindung der Kontakte 150 zu einem Schaltkreis im Inneren einer Zunge 140 eines Vorrichtungsgehäuses herstellen. Die Zunge 140 kann auch eine oder mehrere Ebenen 160 und 170 umfassen. Bei den Ebenen 160 und 170 kann es sich um Stromversorgungs-, Masse- oder sonstige Arten von Ebenen handeln. Beispielsweise kann es sich bei Ebene 170 um eine Stromversorgungsebene handeln, welche die Masseebene auf einer Ober- und einer Unterseite aufweist.
  • Bei diesem Beispiel können sich Signale solange entlang der Kontakte 110 ausbreiten, bis sie den Kontaktpunkt 112 erreichen. Die Signale können sich dann durch die Kontakte 150 und die Leiterbahnen 152 ausbreiten. Umgekehrt können sich Signale in die andere Richtung durch Leiterbahnen 152 zu Kontakten 150, durch den Kontaktpunkt 112 und durch den Kontakt 110 des Steckverbindereinsatzes ausbreiten.
  • Noch einmal sei ausgedrückt, dass es wünschenswert sein kann, dass dieser Signalpfad eine angepasste Impedanz entlang seiner gesamten Länge aufweist. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, dass dieser Signalpfad entlang seiner gesamten Länge eine elektrische Impedanz von 50 Ohm, 85 Ohm, 110 Ohm oder eine sonstige spezifische Impedanz aufweist. Leider können Aspekte dieser Pfade Impedanzfehler, Abweichungen oder Schwankungen entlang ihrer Längen erzeugen. Diese Fehler können Reflexionen und Signalverzerrungen bewirken, welche die ansonsten erreichbaren Datenübertragungsraten, verringern können.
  • Dementsprechend können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung diese Fehler abmildern oder reduzieren. Auf diese Art und Weise können Signale dergestalt zu einem geringeren Grad verzerrt werden, dass hinreichend hohe Datenübertragungsraten trotzdem erreichbar sind. Beispielsweise können Impedanzfehler begrenzt werden, was ansteigende und abfallende Signalflanken zur Folge hat, die dergestalt zu einem begrenzten Grad verzerrt werden können, dass hohe Datenübertragungsraten möglich sind. Diese und weitere Ausführungsformen können diese Fehler ausgleichen oder deren Wirkung zumindest teilweise beheben. Auf diese Art und Weise können Signale dergestalt auf Arten und Weisen verzerrt werden, die einander in ihrer Wirkung gegenseitig aufheben, so dass hinreichend hohe Datenübertragungsraten trotzdem erreichbar sind. Beispielsweise können ansteigende und abfallende Signalflanken dergestalt auf Arten und Weisen verzerrt werden, die einander in ihrer Wirkung gegenseitig aufheben, dass hohe Datenübertragungsraten möglich bleiben. Einige der Quellen dieser Impedanzfehler sowie sowohl Reduzierungs- als auch Aufhebungsstrategien für diese sind in den folgenden Figuren dargestellt.
  • 2 veranschaulicht ein Übertragungsleitungsmodell für einen Signalpfad im Steckverbindersystem von 1. Bei diesem Beispiel kann eine Länge eines Kontakts 110 des Steckverbindereinsatzes über einer zentralen Masseebene 130 im Steckverbindereinsatz als eine Übertragungsleitung 210 modelliert sein. Ein Abstand zwischen Kontakt 110 des Steckverbindereinsatzes und Masseebene 130 kann ausreichend groß und gut eingeregelt sein, damit die Übertragungsleitung 210 eine nahe, am gewünschten Niveau liegende Wellenimpedanz aufweisen kann.
  • Da der Kontakt 110 des Steckverbindereinsatzes über das Gehäuse 120 hinausragt, kann es einen freien Bereich 180 zwischen Gehäuse 120 und einer Steckverbindereinsatzzunge 140 in der Steckverbinderbuchse erreichen. Die Übertragungsleitung 220 kann zur Modellierung dieser Länge genutzt werden. Die Wellenimpedanz der Übertragungsleitung 220 kann höher als gewünscht ausfallen, da die Masseebene 130 unter dem Kontakt 110 des Steckverbindereinsatzes fehlen kann. Bei diesem und weiteren Beispielen kann eine elektrische Impedanz erhöht werden, indem eine Induktivität erhöht wird, eine elektrische Kapazität vermindert wird, oder beides erfolgt. In ähnlicher Weise kann eine elektrische Impedanz vermindert werden, indem eine Induktivität vermindert wird, eine elektrische Kapazität erhöht wird, oder beides erfolgt.
  • An Stelle 112 kann der Kontakt 110 des Steckverbindereinsatzes in den entsprechenden Kontakt 150 an Zunge 140 der Steckverbinderbuchse eingreifen. Der Abschnitt des Signalpfads kann durch die Übertragungsleitung 240 modelliert sein. Nicht zur Sache gehörige Flanken und Abschnitte des Kontakts 110 des Steckverbindereinsatzes und des Kontakts 150 der Steckverbinderbuchse können als Stub-Abschnitte 230 und 250 der Übertragungsleitung modelliert sein. Im Besonderen können der Abschnitt 114 des Kontakts 110 und die Abschnitte 153 und 154 des Kontakts 150 als Stub-Abschnitte 230 und 250 modelliert sein. Die Stubs der Übertragungsleitungen können als Kondensatoren wirken, um die Wellenimpedanz entlang dieser Länge zu vermindern.
  • Nachdem der Kontakt 150 erreicht ist, können Signale über die Leiterbahnen 152 geleitet werden. Die Leiterbahnen 152 können verschiedene Abschnitte aufweisen, die hier als Übertragungsleitungen 260 und 270 modelliert sind.
  • 3 veranschaulicht ein Beispiel der Veränderung der Impedanz entlang eines Signalpfads für das Steckverbindersystem von 1. Noch einmal sei ausgedrückt, dass dort, wo sich der Kontakt 110 des Steckverbindereinsatzes über der Masseebene 130 und dem Gehäuse 120 des Steckverbindereinsatzes befindet, die Wellenimpedanz 310 sehr nahe an einem gewünschten Impedanzniveau liegen kann, hier als 85 Ohm dargestellt. In Fällen, in denen die Masseebene 130 unter dem Kontakt 110 fehlt, kann die elektrische Impedanz 320 ansteigen, in diesem Beispiel auf 95 Ohm. Weiter der Länge nach können Stub-Abschnitte der Kontakte die elektrische Impedanz vermindern. Bei diesem Beispiel kann die sich daraus ergebende elektrische Impedanz 340 als 75 Ohm angezeigt werden.
  • Die relativen Längen und die elektrische Impedanz der Übertragungsleitungen 220 und 240 können bestimmen, ob die gesamte elektrische Impedanz des Signals höher oder niedriger als gewünscht liegt. Bei diesem Beispiel sind die Längen und elektrischen Impedanzen dargestellt als bewirkend, dass die Signalpfadimpedanz niedrig ist. Um dieses auszugleichen, kann die elektrische Impedanz 360 zweckhaft erhöht werden, beispielsweise auf 95 Ohm. In ähnlicher Weise kann ihre Länge angepasst werden, um eine richtige Steigerungsmenge der elektrischen Impedanz vorzusehen. Ein verbleibender Abschnitt der Leiterbahnen 152 kann an oder nahe der Nennimpedanz von 85 Ohm liegen. Auf diese Art und Weise kann der Gesamtdurchschnitt oder wirksame Impedanz des Signalpfads auf das gewünschte Niveau eingeregelt werden.
  • Bei diesem Beispiel kann die elektrische Impedanz 310 der Wellenimpedanz der Übertragungsleitung 210 entsprechen, die elektrische Impedanz 320 kann der Wellenimpedanz der Übertragungsleitung 220 entsprechen, die elektrische Impedanz 340 kann der Wellenimpedanz der Übertragungsleitung 240 sowie der Stubs 230 und 250 entsprechen, die elektrische Impedanz 360 kann der Wellenimpedanz der Übertragungsleitung 260 entsprechen, während die elektrische Impedanz 370 der Wellenimpedanz der Übertragungsleitung 270 in 2 entsprechen kann.
  • Bei dieser und weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können ein oder mehrere Kontakte 110 des Steckverbindereinsatzes Erdungs- oder Stromkontakte sein. Die Kontakte 150 auf der Zunge 140 können den direkten Anschluss an eine der Ebenen 160 oder 170 herstellen, beispielsweise durch eine Durchkontaktierung oder eine sonstige Durchschaltanordnung. Dieser direkte Anschluss kann die Wirkung der Übertragungsleitungskomponenten 250, 260 und 270 vermindern. Dies kann die elektrische Impedanz der Erdungs- oder Stromkontakte verbessern. Sie kann ebenfalls Schleifenströme verringern, die anderenfalls das „Auslutschen” des Anschlusses verursachen können. Die Breite und die Länge der Durchkontaktierung können verändert werden, um eine Induktivität des direkten Anschlusses einzuregeln. Diese Induktivität kann eingestellt werden, um eine oder mehrere der elektrischen Kapazitäten, die mit den Übertragungsleitungen 210, 220, 230, 240 in Beziehung stehen, oder eine sonstige elektrische Kapazität zu kompensieren. Dies bedeutet, dass eine durch den Induktor bereitgestellte Spitzenbelastung oder eine Signalverstärkung dazu genutzt werden kann, eine Senkung oder Dämpfung aufzuheben oder zu reduzieren, die durch eine oder mehrere der elektrischen Kapazitäten verursacht wird, die mit den Übertragungsleitungen 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270 in Beziehung steht, oder durch eine sonstige elektrische Kapazität verursacht wird.
  • Ähnliche technische Verfahrensweisen können an Kontakten 110 eingesetzt werden, bei denen es sich nicht um Erdungs- oder Stromkontakte handelt. Dies bedeutet, dass Induktivitäten, die beispielsweise durch den Einsatz von Durchkontaktierungen gebildet werden, in den Signalpfad an Zunge 140 eingeführt werden können. Diese Induktivitäten können eingestellt werden, um eine Spitze bereitzustellen, die eine Senkung oder Dämpfung aufhebt oder reduziert, die durch eine oder mehrere der elektrischen Kapazitäten verursacht wird, die mit den Übertragungsleitungen 210, 220, 230, 240 in Beziehung steht, oder durch eine sonstige elektrische Kapazität verursacht wird.
  • Bei einem Beispiel kann der Abstand 180 vergrößert werden, um die Induktivität der Übertragungsleitung 220 zu erhöhen und eine höhere elektrische Impedanz aufzuweisen, um die elektrische Kapazitäten zu kompensieren, die durch die Übertragungsleitungs-Stubs 230 und 250 verursacht werden. Eine Vergrößerung des Abstands 180 kann einen Anstieg beim Übersprechen zwischen Kontakten 110 auf gegenüberliegenden Seiten des Steckverbindereinsatzes verursachen. Deshalb kann eine Obergrenze für die Größe dieses Abstands 180 bestehen.
  • Noch einmal sei ausgedrückt, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung diese verschiedenen Fehler reduzieren können, um Signalverzerrungen durch diese Pfade zu begrenzen. Diese und weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können einen Gesamtfehler durch den Signalpfad kompensieren oder versuchen, diesen zu reduzieren oder aufzuheben. Beispiele von Anordnungen, die dazu genutzt werden, Impedanzfehler zu reduzieren, sind in den folgenden Figuren dargestellt.
  • 4 veranschaulicht eine Querschnittsansicht von vorn auf eine Steckverbinderbuchsenzunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beispiel können Kontakte oder Leiterbahnen 410 und 416 auf Zunge 400 für Strom, Erdung oder einen anderen Pfad mit niedriger Impedanz genutzt werden. Die Kontakte oder Leiterbahnen 412 und 414 können zum Transport von Signalen, wie etwa eines Differenzsignals, genutzt werden. Eine Tiefe von Kontakten oder Leiterbahnen 412 und 414 kann dergestalt verringert werden, dass ein Abstand 440 zur Masseebene 420 größer sein kann als ein Abstand 420 unter dem Stromversorgungs- oder Erdungskontakt 410. Diese Vergrößerung des Abstands kann die elektrische Impedanz einer Signalleitung an Kontakten oder Leiterbahnen 412 und 414 erhöhen. In 2 kann dies genutzt werden, um eine Wellenimpedanz der Übertragungsleitung 240 zu erhöhen, während dies in 3 dazu genutzt werden kann, die elektrische Impedanz 340 zu erhöhen. Bei Verwendung dieser Anordnung können die elektrischen Impedanzen dieser Kontakte erhöht werden, während Stromversorgungs- und Erdungskontakte oder Leiterbahnen 410 einen großen Querschnitt beibehalten können, um ihre Fähigkeiten zur Strombeförderung zu steigern.
  • Noch einmal sei ausgedrückt, dass die Zunge 400 in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf unterschiedliche Weisen ausgeführt sein kann. Beispielsweise kann die Zunge 400 aus metallischen Kontakten, Leiterbahnen oder Ebenen in einem Kunststoff- oder sonstigen, nicht leitfähigen Gehäuse gebildet sein. Bei Ausführungsformen, bei denen die Zunge eine gedruckte Leiterplatte ist, sind bedeutende Unterschiede bei den Tiefen der Kontakte schwer umsetzbar, und den nachfolgend dargestellten anderweitigen Reduzierungs- und Kompensierungstechniken kann mehr Vertrauen entgegengebracht werden, obwohl die in den 4 bis 9 dargestellten Reduzierungstechniken auch für gedruckte Leiterplatten geeignet sein können. Bei den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen die Zunge aus einer gedruckten Leiterplatte gebildet sein kann, kann die gedruckte Leiterplatte Teil einer größeren Logik- oder Hauptplatine für eine elektronische Vorrichtung sein.
  • 5 veranschaulicht eine weitere Querschnittsansicht von vorn auf eine Steckverbinderbuchsenzunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beispiel kann die Masseebene 520 an den Stellen 522 eingekerbt sein, um den Abstand 540 relativ zum Abstand 530 weiter zu vergrößern. Wie zuvor beschrieben, können die Kontakte oder Leiterbahnen 510 und 516 dazu genutzt werden, Strom und Masse oder andere Pfade mit niedriger elektrischer Impedanz zu transportieren, während die Kontakte oder Leiterbahnen 512 und 514 dazu genutzt werden können, Signale, wie etwa ein Differenzsignal, zu transportieren.
  • 6 veranschaulicht eine weitere Querschnittsansicht von vorn auf eine Steckverbinderbuchsenzunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beispiel wurden Löcher 622 in der Masseebene 620 geöffnet. Dies kann den Abstand 640 relativ zum Abstand 630 weiter erhöhen, wodurch der Impedanzverlust weiter reduziert wird. Bei dieser Anordnung kann das Übersprechen zwischen Signalkontakten oder Leiterbahnen 612 und 613 auf gegenüberliegenden Seiten der Zunge 600 möglich sein. Es kann jedoch sein, dass eine Verbesserung bei der elektrischen Impedanz ausreicht, um die Nutzung der Öffnungen 622, abhängig von der genauen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, zu rechtfertigen. Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können sich Kerben oder Öffnungen, wie etwa Kerben 522 und Öffnungen 622, zumindest ungefähr direkt unter den Kontakten 612 befinden, und die Masseebenen 520 und 620 können ihre vollständigen Abmessungen andernorts aufweisen. Bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Kerben oder Öffnungen dieser Art für nahe gelegene oder benachbarte Kontakte aneinander gefügt oder durchgehend sein.
  • Bei diesen und weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Übersprechen zwischen Kontakten oder Leiterbahnen 612 und 613 abgeschwächt werden, indem eine oder mehrere Kontakte oder Leiterbahnen dergestalt seitlich verschoben werden, dass sie nicht miteinander ausgerichtet sind. Beispielsweise können die Kontakte 632 und 633 voneinander dergestalt abgesetzt sein, dass sie nicht durch die Öffnung 644 miteinander ausgerichtet sind.
  • Noch einmal sei ausgedrückt, dass weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mehr als eine zentrale Stromversorgungs- oder Masseebene nutzen können. Die vorstehend beschriebenen technischen Verfahrensweisen können in diesen Situationen ebenfalls genutzt werden. Beispiele sind in den folgenden Figuren dargestellt.
  • 7 veranschaulicht eine weitere Querschnittsansicht von vorn auf eine Buchsenzunge eines Computers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beispiel kann die Zunge 700 eine Stromversorgungsebene 760 umfassen, die auf jeder Seite Masseebenen 720 und 770 aufweist. Bei diesem Beispiel wird eine Tiefe der Signalkontakte oder Leiterbahnen 712 und 714 im Vergleich zu Strom- und Erdungskontakten oder Leiterbahnen 710 und 716 dergestalt verringert, dass der Abstand 740 größer ist als der Abstand 730.
  • Noch einmal sei ausgedrückt, dass ein Dielektrikum mit hoher Kapazität zwischen den Stromversorgungs- 760 und den Masseebenen 720 und 770 angeordnet sein kann, um Ableitkondensatoren zwischen Stromversorgung und Masse zu bilden. Diese elektrische Kapazität kann dabei unterstützen, die Rückleitungsimpedanz zu vermindern und kann dabei unterstützen, das Störgeräusch der Stromversorgung zu reduzieren. Beispielsweise kann ein Dielektrikum mit einer dielektrischen Konstante oder Dielektrizitätszahl in der Größenordnung von 100 bis 1.000 oder höher eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Dielektrikum mit hoher elektrischer Kapazität genutzt werden, welches eine Dielektrizitätszahl von mehr als 500 aufweist.
  • 8 veranschaulicht eine weitere Querschnittsansicht von vorn auf eine Buchsenzunge eines Computers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beispiel können Kerben 822 gebildet sein, um den Abstand 840 weiter zu vergrößern.
  • 9 veranschaulicht eine weitere Querschnittsansicht von vorn auf eine Buchsenzunge eines Computers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beispiel können Öffnungen 922 in den Masseebenen 920 und 970 ausgestaltet sein, um den Abstand 940 im Vergleich zu Abstand 930 weiter zu vergrößern. Bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Stromversorgungsebene 960 ebenfalls eine Öffnung aufweisen. Noch einmal sei ausgedrückt, dass dies ein Übersprechen zur Folge haben kann, obwohl die Verbesserung bei der Impedanzanpassung es als lohnend erscheinen lassen kann, diesen Nachteil hinzunehmen.
  • Die vorstehend genannten technischen Verfahrensweisen können dazu genutzt werden, Impedanzverluste in der Nähe von Kontakten auf einer Steckverbinderbuchsenzunge zu reduzieren. Noch einmal sei ausgedrückt, dass die in den 4 bis 9 dargestellten Ausführungsformen für die Nutzung mit Zungen, die metallischen oder leitfähigen Kontakte, Leiterbahnen und Ebenen, die von aus Kunststoff oder sonstigen nicht leitfähigen Materialien gebildeten Zungengehäusen gestützt werden, besonders gut geeignet sind, obwohl sie ebenfalls mit Ausführungsformen genutzt werden können, die aus gedruckten Leiterplatten gebildete Zungen nutzen. Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können dabei unterstützen, Impedanzanstiege zu verhindern, die an Öffnungen zwischen den Masseebenen eines Steckverbindereinsatzes und der Steckverbinderbuchse auftreten können. Diese Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können sowohl für die Nutzung mit Kunststoffzungen als auch unter Nutzung von gedruckten Leiterplatten gebildete Zungen gut geeignet sein, welche wiederum Teil einer größeren Logikplatine, Hauptplatine oder sonstiger Platine in einer elektronischen Vorrichtung sein können. Ein Beispiel ist in der folgenden Figur dargestellt.
  • 10 veranschaulicht ein weiteres Steckverbindersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie zuvor beschrieben, können Kontakte 1010 des Steckverbindereinsatzes in Kontakte 1050 an der Steckverbinderbuchsenzunge 1040 eingreifen. Leiterbahnen 1052 können einen elektrischen Anschluss an die Kontakte 1050 herstellen. Bei diesem Beispiel können die Masseebene 1030 des Steckverbindereinsatzes und die Masseebene 1070 der Anschlusszunge dergestalt verlängert werden, dass sie an der Anschlussstelle 1080 zusammentreffen. Dies kann einen Anstieg der elektrischen Impedanz im Signalpfad dieser Stelle verhindern. In 2 kann dies der Beibehaltung der Reduzierung der elektrischen Impedanz der Übertragungsleitung 220 entsprechen, und in 3 kann es die Beibehaltung oder Reduzierung der elektrischen Impedanz 320 zur Folge haben.
  • Noch einmal sei ausgedrückt, dass die vorstehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Impedanzfehler in einem Signalpfad in einem Steckverbindersystem reduzieren können. Bei diesen und anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können andere Impedanzfehler eingebracht werden, um die vorstehenden und andere Impedanzfehler zu kompensieren. Auf diese Art und Weise kann die durchschnittliche oder wirksame Impedanz für einen Signalpfad nahe an einem gewünschten Niveau liegen. Ein Beispiel ist in der folgenden Figur dargestellt.
  • 11 veranschaulicht ein weiteres Steckverbindersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie zuvor beschrieben, können Kontakte 1110 des Steckverbindereinsatzes in Kontakte 1150 an der Steckverbinderbuchsenzunge 1140 eingreifen. Leiterbahnen 1152 können einen elektrischen Anschluss an die Kontakte 1150 herstellen. Die Leiterbahnen 1152 können verschiedene Abschnitte oder Anteile aufweisen, die hier als Abschnitte 1154 und 1156 dargestellt sind. Die Höhe über der Masseebene 1170 kann sich zwischen den Abschnitten unterscheiden. Beispielsweise kann Abschnitt 1154 durch Abstand 1155 in einem Abstand von der Masseebene 1170 angeordnet sein, während Abschnitt 1156 durch Abstand 1157 in einem Abstand von der Masseebene 1170 angeordnet sein kann. Da Abstand 1157 kürzer als Abstand 1155 ist, kann der Abschnitt 1156 eine niedrigere elektrische Impedanz als Abschnitt 1154 aufweisen. Diese technischen Verfahrensweisen können für die Nutzung in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die aus gedruckten Leiterplatten, Kunststoffgehäusen oder sonstigen Arten von Zungen gebildete Zungen nutzen, gut geeignet sein.
  • Diese Veränderung der Impedanz kann dazu genutzt werden, den durchschnittlichen oder tatsächlichen Wert eines Signalpfads so einzuregeln, dass er nahe an einem gewünschten Wert liegt. Es sollte beachtet werden, dass bei Durchführung dieser Anpassung Signale, die sich durch die vorstehenden Signalpfade verbreiten, in einer kurzen Zeitspanne durch die verschiedenen hochohmigen und niederohmigen Abschnitte oder Zonen geleitet werden können. Dies bedeutet, dass jeder der hochohmigen und niederohmigen Abschnitte eine damit verbundene kurze Verzögerung aufweisen kann. Diese Verzögerungen können kürzer ausfallen als die Anstiegs- und Abfallzeiten der sich ausbreitenden Signale. Die Folge ist, dass die Veränderung der Impedanz im Vergleich dazu, was eventuell berechnet wurde, verringert sein kann. Dies bedeutet, dass die wirksame Impedanz für jeden Abschnitt näher am gewünschten Impedanzwert liegen kann. Die wirksame Impedanz jedes Abschnitts und die wirksame Impedanz des Signalpfads können mittels konventioneller Methoden, wie etwa der der Theorie der Leitungen (transmission-line theory), bestimmt werden.
  • Beispielsweise können die elektrischen Impedanzen 320 und 340 in 3 bestimmt werden. Noch einmal sei ausgedrückt, dass zwecks Veranschaulichung die elektrische Impedanz 320 als 95 Ohm angezeigt ist, welche 10 Ohm über dem gewünschten Niveau liegt, während die elektrische Impedanz 340 als 75 Ohm angezeigt ist, welche 10 Ohm unter dem gewünschten Niveau von 85 Ohm liegt. Da jedoch die Verzögerungen durch die Abschnitte 220 der Übertagungsleitung (welche der elektrischen Impedanz 320 entspricht) und 240 (welche der elektrischen Impedanz 340 entspricht), verglichen mit den Anstiegs- und Abfallzeiten eines Signals, das durch sie übertragen wird, kurz sein können, können die wirksamen Impedanzen der Übertragungsleitungen 220 und 240 näher an 85 Ohm liegen als diese berechneten Werte. Noch einmal sei ausgedrückt, dass diese wirksamen Impedanzen und die wirksame Impedanz des Signalpfads mittels konventioneller Methoden, wie etwa der der Theorie der Leitungen (transmission-line theory), bestimmt werden können.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Abstände, Größen und Anordnungen von Übertragungsleitungssegmenten in einer Zunge abgewandelt werden, um einen Filter zu erzeugen. Ein derartiger Filter kann Gleichtaktenergie von Differenzsignalpaaren und anderen Signalarten beseitigen. Beispielsweise kann ein Drossel-, Kerb-, Tiefpass-, Hochpass-, Bandpassfilter oder ein Filter eines anderen Typs gebildet werden. Diese und ähnliche technische Verfahrensweisen können dazu genutzt werden, auch Stromversorgungen zu filtern, zum Beispiel durch Bildung eines Gleichtakt-Tiefpassfilters oder -„Drosselfilters”. Ein Beispiel ist in den folgenden Figuren dargestellt.
  • 12A veranschaulicht ein Spektrum eines Signals, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch den Signalpfad geleitet wird. Ein Signalpfad kann ein Spektrum 1230 aufweisen, das grafisch als eine Amplitude 1210 über Frequenz 1220 dargestellt werden kann. Das Spektrum kann einen Wert Null oder einen niedrigen Wert nahe einer Nyquist-Frequenz aufweisen. Schwankungen bei Anstiegs- und Abfallzeiten, die durch die vorstehenden Impedanzfehlanpassungen verursacht werden, können eine kurzzeitige Spitze 1232 nahe der Nyquist-Frequenz erzeugen. Gleichtakt- und Gegentaktimpedanzen der Signalpfade durch die Zunge können verändert werden, um einen Gleichtaktfilter zur Reduzierung der Amplitude der kurzzeitigen Spitze 1232 zu bilden.
  • 12B veranschaulicht einen Differenzsignalpfad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welcher eine hohe Gleichtaktimpedanz aufweist. Bei diesem Beispiel können die Signalpfade 1250 durch einen Abstand 1242 von der Masseebene 1240 wegführend und voneinander durch Abstand 1252 beabstandet sein. Wenn der Abstand 1242 relativ hoch ist, kann die elektrische Impedanz zwischen den Kontakten 1250 und der Masseebene 1240 hoch ausfallen. Die sich daraus ergebende Gleichtaktimpedanz kann ungefähr die Hälfte der elektrischen Impedanz zwischen jedem der Kontakte 150 und der Masseebene 1240 betragen. Dieser Abschnitt der Übertragungsleitung kann mit anderen Abschnitten der Übertragungsleitung verbunden sein, wie etwa dem, der in der folgenden Figur dargestellt ist, um eine Signalfilterung zu erzielen.
  • 12C veranschaulicht einen Differenzsignalpfad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welcher eine niedrige Gleichtaktimpedanz aufweist. Bei diesem Beispiel sind die Signalpfade 1270 durch Abstand 1272 in einem Abstand voneinander angeordnet und befinden sich in einem Abstand 1262 über der Masseebene 1260. Bei diesem Beispiel kann die elektrische Impedanz zwischen jedem Signalpfad 1270 und der Masseebene 1260 niedrig sein, was zu einer niedrigen Gleichtaktimpedanz führt.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Filter aus diesen Leiterbahnabschnitten gebildet werden, indem die Abstände 1252, 1272, 1242 und 1262 sowohl in absoluten Zahlen als auch im Verhältnis zueinander verändert werden. In ähnlicher Weise können die Dicke und Breite der Leiterbahnen 1250 und 1270 in absoluten Zahlen und im Verhältnis zueinander verändert werden. Das Material zwischen und um diese Anordnungen kann abgewandelt werden, um die dielektrische Konstante oder Dielektrizitätskonstante zu ändern. Diese technischen Verfahrensweisen können für den Einsatz in Steckverbindersystemen gut geeignet sein, die Zungen nutzen, die unter Verwendung von gedruckten Leiterplatten gebildet sind, die Zungen nutzen, die metallische Kontakte, Leiterbahnen und Ebenen verwenden, die von einem Kunststoff- oder nicht leitfähigen Gehäuse gestützt werden, oder die sonstige Arten von Zungen nutzen.
  • Noch einmal sei ausgedrückt, dass von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verschiedene technische Verfahrensweisen dazu genutzt werden können, die elektrische Impedanz eines Signalpfads zur Masse zu erhöhen oder anderweitig zu verändern. Außerdem können Gleichtakt- und Gegentaktimpedanzen zwischen unterschiedlichen Abschnitten von Leiterbahnen verändert werden oder können in einem Anschluss verschaltet werden. Diese elektrischen Impedanzen können so geregelt sein, dass sie entlang dieser Leiterbahnen Übertragungsleitungsfilter bilden. Beispiele sind in den folgenden Figuren dargestellt.
  • 13 veranschaulicht einen Abschnitt einer oberen Oberfläche einer Anschlusszunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beispiel können zwei Leiterbahnen 1310 und 1320 auf einer Oberfläche einer Zunge gebildet sein, wobei die Zunge aus einem Material 1330 gebildet ist. Bei dem Material 1330 kann es sich um Kunststoff oder ein anderes Material handeln. Das Material 1330 kann in einem oder mehreren Abschnitten 1340 aus dem Raum zwischen den Leiterbahnen 1310 und 1320 entfernt werden. Diese Beseitigung kann die dielektrische Konstante oder Dielektrizitätskonstante zwischen den Leiterbahnen 1310 und 1320 nahe den Abschnitten 1340 verringern. Diese Verringerung der dielektrischen Konstante oder Dielektrizitätskonstante kann die Koppelkapazität vermindern, wobei dadurch die elektrische Impedanz zwischen den Signalleitungen oder Leiterbahnen 1300 und 1320 erhöht wird.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Abschnitte 1340 auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein. Beispielsweise können die Abschnitte 1340 durch Ätzen, Formpressen, Mikrobearbeitung, Bohren, Routing, Kavitation, Lasergravur oder Abtragung, oder unter Einsatz sonstiger Herstellungsverfahren gebildet werden.
  • 14 veranschaulicht ein Schnittbild des Zungenabschnitts von 13. Diese Schnittansicht kann entlang der Schnittlinie A-A in 13 erfolgen. Noch einmal sei ausgedrückt, dass die Leiterbahnen 1310 und 1320 in einer aus einem Material 1330 gefertigten Zunge gebildet sein können. Der Abschnitt 1340 kann zwischen den Leiterbahnen 1310 und 1320 gebildet sein. Eine zentrale Masseebene 1410 kann ebenfalls enthalten sein.
  • Bei diesem Beispiel können die Abschnitte 1340 Filterabschnitte entlang der Leiterbahnen 1310 und 1320 bilden. Beispielsweise kann eine Differenzialimpedanz zwischen den Leiterbahnen 1310 und 1320, bedingt durch das Vorhandensein der Abschnitte 1340, entlang deren Längen variieren. Dadurch kann ein Differenzialfilter gebildet werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind diese Abschnitte dergestalt ausreichend kurz, dass ein Signal möglicherweise nicht auf ihr Vorhandensein reagiert und möglicherweise nicht gefiltert wird.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können elektrische Impedanzen an einem Kontakt auf einer Zunge verändert werden. Beispiele sind in den folgenden Figuren dargestellt.
  • 15 veranschaulicht eine Oberseite einer Anschlusszunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beispiel kann die Zunge 1500 zwei Kontakte einschließen, Kontakte 1510 und 1520. Die Kontakte 1510 und 1520 können Bereiche bilden, mit denen über Stifte oder Kontakte eines entsprechenden Anschlusses ein Kontakt hergestellt werden kann. Die Kontakte 1510 und 1520 können mit dem Schaltkreis oder mit Komponenten durch die Leiterbahnen 1512 und 1522 verbunden sein.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann es wünschenswert sein, eine elektrische Impedanz an den Kontakten 1510 und 1520 entweder zu erhöhen oder zu vermindern. Es kann ebenfalls wünschenswert sein, dass diese Kontakte einen Teil eines Gleichtaktfilters bilden. Durch Blockieren der Gleichtaktströme an diesen Kontakten werden Rückströme möglicherweise nicht durch eine Abschirmung dieses Anschlusses geleitet. Indem verhindert wird, dass Ströme auf der Abschirmung geleitet werden, erzeugen die Ströme keine elektrische Spannung am Widerstand der Abschirmung. Auf diese Art und Weise kann die elektromagnetische Störausstrahlung, die ansonsten vom Anschluss erzeugt würde, vermindert werden.
  • 16 veranschaulicht einen Querschnitt einer Anschlusszunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beispiel können Kontakte 1510 von der zentralen Masseebene 1610 durch Material 1620 getrennt werden. Eine oder mehrere Öffnungen 1630 können in Material 1620 gebildet sein. Diese Öffnungen können eine niedrigere Dielektrizitätskonstante aufweisen, wodurch sie eine elektrische Kapazität zwischen Kontakten 1510 und Masseebene 1610 verringern. Dies kann für den Kontakt 1510 eine höhere elektrische Impedanz zur Folge haben.
  • Bei diesen und weiteren dargestellten Beispielen können, anstatt einfach Material zu entfernen, um Abschnitte wie 1340 und 1630 zu bilden, andere Materialien, die eine andere dielektrische Konstante aufweisen, zur Bildung dieser Abschnitte verwendet werden. Wie zuvor beschrieben, können die Abschnitte 1630 durch Ätzen, Formpressen, Mikrobearbeitung, Bohren oder unter Einsatz sonstiger Herstellungsverfahren gebildet werden.
  • 17 veranschaulicht eine Draufsicht eines Abschnitts einer Anschlusszunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Noch einmal sei ausgedrückt, dass der Zungenteil 1500 die Kontakte 1510 und 1520 einschließen kann. Eines der beiden oder beide Dielektrika unter den Kontakten 1510 und 1520 oder der zentralen Masseebene können eine Anzahl von Perforationen oder Mikro-Durchkontaktierungen 1710 aufweisen. Die Perforationen 1710 können mit einem Bohrer, durch Ätzen, Mikrobearbeitung oder sonstige technische Verfahrensweisen gebildet sein. Diese Perforationen können dazu dienen, zwischen den Kontakten 1510 und 1520 und der Masseebene eine elektrische Kapazität zu verringern und eine elektrische Impedanz zu erhöhen. Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Nutzung von Perforationen 1710 begrenzt sein, um eine Schwächung der Struktur der Zunge 1500 zu vermeiden.
  • Noch einmal sei ausgedrückt, dass es bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wünschenswert sein kann, eine elektrische Impedanz eines Kontakts oder einer Leiterbahn entweder zu erhöhen oder zu vermindern. Ein Beispiel ist in der folgenden Figur dargestellt.
  • 18 veranschaulicht eine Draufsicht eines Abschnitts einer Anschlusszunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Noch einmal sei ausgedrückt, dass sich die Kontakte 1510 und 1520 oberhalb einer Zunge, einschließlich zentraler Masseebene 1800, befinden können. Die zentrale Masseebene 1800 kann die Eigenschaften 1810 und 1820 einschließen. Die Eigenschaften 1810 und 1820 können eine abgesenkte Vertiefung, eine erhöhte Tafel oder eine andere Art von Eigenschaft sein. Eine abgesenkte Vertiefung kann eine Abnahme der elektrischen Kapazität und einen Anstieg der elektrischen Impedanz zwischen Kontakten 1510 und 1520 und zentraler Masseebene 1800 bewirken. Eine erhöhte Tafel kann einen Anstieg der elektrischen Kapazität und eine Abnahme der elektrischen Impedanz zwischen Kontakten 1510 und 1520 und zentraler Masseebene 1800 bewirken.
  • 19 veranschaulicht eine Draufsicht eines Abschnitts einer Zunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beispiel wurden die Eigenschaften 1810 und 1820 in eine einzelne Eigenschaft 1910 zusammengeführt.
  • Noch einmal sei ausgedrückt, dass Gleichtakt- und Gegentaktimpedanzen zwischen unterschiedlichen Abschnitten von Leiterbahnen verändert werden oder in einem Anschluss verschaltet werden können. Sonstige Anordnungen, wie etwa offene oder kurzgeschlossene Stubs, können enthalten sein. Diese elektrischen Impedanzen können so geregelt sein, dass sie entlang dieser Leiterbahnen Übertragungsleitungsfilter bilden.
  • Bei dieser und weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine Gegentaktimpedanz konstant gehalten werden, während die Gleichtaktimpedanz entlang eines Paars von Leiterbahnen oder einer differenziellen Leiterbahn verändert werden kann. Diese Abwandlungen bei der Gleichtaktimpedanz entlang einer differenziellen Leiterbahn können mittels technischer Verfahrensweisen der Übertragungsleitungsfilter und Übertragungsfilter geregelt sein, um Filter zum Blockieren von Gleichtaktsignalen zu schaffen, während Gegentaktsignale passieren dürfen.
  • Im Allgemeinen können, um eine Gleichtaktimpedanz zu verändern, während die Gegentaktimpedanz zwischen einem ersten Abschnitt einer differenziellen Leiterbahn und einem zweiten Abschnitt einer differenziellen Leiterbahn beibehalten wird, zwei oder mehr Parameter, wie etwa Abstand, Breite, Dicke, Dielektrizitätskonstante oder ein sonstiger Parameter zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt verändert werden. Bei einem Beispiel können eine Breite und ein Abstand dergestalt verändert sein, dass sie sich hinsichtlich Gegentaktimpedanz gegenseitig aufheben, jedoch entlang der Leiterbahn eine Veränderung der Gleichtaktimpedanz bewirken. Ein Beispiel ist in der folgenden Figur dargestellt.
  • 20 veranschaulicht eine Draufsicht eines Abschnitts einer Anschlusszunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beispiel können zwei Leiterbahnen oder eine differenzielle Leiterbahn in Abschnitt 2010 hinsichtlich Abstand und Breite verändert sein. Bei diesem Beispiel können die Leiterbahnen in Abschnitt 2010 entlang der Linie B-B breiter sein als die Leiterbahnen in Abschnitt 2012 entlang der Linie A-A. Die Leiterbahnen in Abschnitt 2010 können entlang der Linie B-B weiter voneinander entfernt liegen als dies bei den Leiterbahnen in Abschnitt 2012 entlang der Linie A-A der Fall ist.
  • Eine Gleichtaktimpedanz entlang des Leiterbahnabschnitts 2010 kann höher sein als eine Gleichtaktimpedanz des Abschnitts 2012. Der Grund dafür liegt darin, dass die Leiterbahnen in Abschnitt 2010 breiter sind als die Leiterbahnen in Abschnitt 2012. Diese Veränderung der Gleichtaktimpedanz kann gesteigert werden, indem die Materialien unterhalb der Leiterbahnen in den Abschnitten 2010 und 2012 dergestalt verändert werden, dass sie unterschiedliche Dielektrizitätskonstanten aufweisen. Die Veränderung der Gleichtaktimpedanz kann zusätzlich gesteigert werden, indem eine Breite einer Leiterbahn oder eine zentrale Masseebene dergestalt verändert wird, dass der Abstand dazwischen zwischen den Abschnitten 2010 und 2012 verändert wird. Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unterschiedliche Materialien, die eine unterschiedliche dielektrische Konstante bzw. Dielektrizitätskonstante aufweisen, für die Materialien 2020 und 2030 verwendet werden. Dies kann dazu genutzt werden, die Gleichtaktimpedanz zwischen diesen beiden Abschnitten weiter zu verändern.
  • Demzufolge können sich die Gleichtaktimpedanzen zwischen den Abschnitten 2010 und 2012 unterscheiden. Jedoch kann die Gegentaktimpedanz zwischen Leiterbahnen in diesen Abschnitten eine Funktion der Breite der Leiterbahnen in einem Abschnitt und eines Abstands oder einer Entfernung zwischen den Leiterbahnen in einem Abschnitt sein. Demzufolge können, da die Leiterbahnen in Abschnitt 2012 schmaler sind, jedoch enger zusammen liegen, während sie in Abschnitt 2010 breiter sind, jedoch weiter auseinander liegen, die Gegentaktimpedanzen in den Abschnitten 2010 und 2012 übereinstimmen.
  • Es sollte beachtet werden, dass der Begriff „Abstand” bzw. „Entfernung”, wie hierin genutzt, ein elektrischer Abstand sein kann und nicht auf eine rein räumliche Distanz beschränkt ist. Der elektrische Abstand kann eine Funktion sowohl der räumlichen Distanz als auch der dielektrischen Konstante bzw. Dielektrizitätskonstante beliebiger, dazwischen eingebrachter Materialien sein. Demzufolge können Unterschiede bei einer dielektrischen Konstante bzw. Dielektrizitätskonstante der Materialien 2020 und 2030 den elektrischen Abstand verändern, obgleich sich die räumliche Distanz zwischen Leiterbahnen in den Abschnitten 2010 und 2012 nicht verändert.
  • Auf diese Art und Weise können Gleichtaktimpedanzen entlang einer Leiterbahn verändert werden, während eine Gegentaktimpedanz relativ konstant bleiben kann. Diese Abschnitte können mittels technischer Verfahrensweisen der Übertragungsleitungsfilter und Übertragungsfilter angeordnet werden, um Filter zum Blockieren von Gleichtaktsignalen zu schaffen, während Gegentaktsignale passieren dürfen.
  • Bei dem zuvor beschriebenen Beispiel können eine Breite und ein Abstand dergestalt verändert sein, dass sie sich hinsichtlich Gegentaktimpedanz gegenseitig aufheben, jedoch entlang der differenziellen Leiterbahn eine Veränderung der Gleichtaktimpedanz bewirken. Bei weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können zwei Parameter verändert werden, um eine Veränderung bei einem anderen Parameter aufzuheben. Beispielsweise können eine Veränderung im Dielektrikum zwischen Abschnitten einer differenziellen Leiterbahn, eine Veränderung einer Breite einer Leiterbahn, und eine Veränderung hinsichtlich des Abstands der Leiterbahn dergestalt geändert werden, dass die Gegentaktimpedanz konstant gehalten wird, während die Gleichtaktimpedanz verändert wird. Ein Beispiel ist in der folgenden Figur dargestellt.
  • 21 veranschaulicht einen Abschnitt einer oberen Oberfläche einer Anschlusszunge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beispiel können zwei Leiterbahnen mit den Abschnitten 2110 und 2112 auf einer Oberfläche einer Zunge gebildet sein, wobei die Zunge aus einem Material 2120 gebildet ist. Bei Material 2120 kann es sich um Kunststoff, eine gedruckte Leiterplatte oder ein anderes Material handeln. Material 2120 kann in einem oder mehreren Abschnitten 2130 aus dem Raum zwischen den Leiterbahnabschnitten 2112 entfernt werden. Diese Beseitigung kann die dielektrische Konstante bzw. Dielektrizitätskonstante zwischen den Leiterbahnabschnitten 2112 verringern. Diese Verringerung der dielektrische Konstante bzw. Dielektrizitätskonstante kann die Koppelkapazität vermindern, wobei dadurch die Gegentaktimpedanz zwischen den Leiterbahnabschnitten 2112 erhöht wird.
  • Die Leiterbahnen im Abschnitt 2112 können außerdem dünner sein als die Leiterbahnen in Abschnitt 2110. Dies kann die Koppelkapazität zwischen Leiterbahnen in Abschnitt 2112 weiter verringern, wobei dadurch die Gegentaktimpedanz zwischen den Leiterbahnabschnitten 2112 weiter erhöht wird.
  • Um diese Erhöhungen zu kompensieren, können die Leiterbahnen im Abschnitt 2112 näher zusammen liegen als die Leiterbahnen in Abschnitt 2110. Dies kann die Koppelkapazität zwischen Leiterbahnen in Abschnitt 2112 erhöhen, wobei dadurch die Gegentaktimpedanz zwischen den Leiterbahnabschnitten 2112 weiter verringert wird. Diese Verringerung kann einreguliert werden, um die Erhöhungen bei den Gegentaktimpedanzen zu kompensieren, die von den Leiterbahnen, die eine Öffnung zwischen ihnen aufweisen, und dadurch, dass sie in Abschnitt 2112 schmaler sind, verursacht werden.
  • Während die Gegentaktimpedanz zwischen den Abschnitten 2110 und 2112 konstant sein kann, kann sich die Gleichtaktimpedanz verändern. Beispielsweise können die breiteren Leiterbahnen in Abschnitt 2110 eine höhere elektrische Kapazität zu einer zentralen Masseebene zur Folge haben, was im Vergleich zu den Leiterbahnabschnitten 2112 zu einer niedrigeren Gleichtaktimpedanz führt.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Öffnungsabschnitte 2130 auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein. Beispielsweise können die Öffnungsabschnitte 2130 durch Ätzen, Formpressen, Mikrobearbeitung, Bohren, Routing, Kavitation, Lasergravur oder Abtragung, oder unter Einsatz sonstiger Herstellungsverfahren gebildet werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Kontakte, Masseebenen, Leiterbahnen und andere leitfähige Abschnitte der Steckverbindereinsätze und -buchsen durch Stanzen, Metall-Spritzguss, maschinelle Bearbeitung, Mikrobearbeitung, 3-D-Druck oder andere Herstellungsverfahren gebildet werden. Die leitfähigen Abschnitte können aus Edelstahl, Stahl, Kupfer, Kupfer-Titan, Phosphor-Bronze oder einem anderen Material oder einer Kombination von Materialien gebildet sein. Sie können mit Nickel, Gold oder einem anderen Material überzogen oder beschichtet sein. Die nicht leitfähigen Abschnitte können durch Spritzgießen oder andere Gussverfahren, 3-D-Druck, maschinelle Bearbeitung oder andere Herstellungsverfahren gebildet werden. Die nicht leitfähigen Abschnitte können aus Silizium oder Silikon, Gummi, Hartgummi, Kunststoff, Nylon, Flüssigkristallpolymeren (FKP) oder einem anderen nicht leitfähigen Material oder einer Kombination von Materialien gebildet sein. Die verwendeten gedruckten Leiterplatten können aus FR-4, BT oder einem anderen Material gebildet sein. Gedruckte Leiterplatten können in vielen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch andere Substrate, wie beispielsweise flexible Leiterplatten, ersetzt werden.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Anschlüsse bereitstellen, die sich in verschiedenen Arten von Vorrichtungen, wie tragbaren Computervorrichtungen, Tablet-Computern, Desktop-Computern, Laptops, All-in-one-Computern, am Körper tragbaren Computervorrichtungen, Mobiltelefonen, Smartphones, Media-Telefonen, Speichervorrichtungen, tragbaren Medienabspielgeräten, Navigationssystemen, Monitoren, Netzteilen, Adapter, Fernbedienungsvorrichtungen und Ladegeräten und anderen Vorrichtungen befinden oder damit verbunden werden können. Diese Anschlüsse können Pfade für Signale bereitstellen, die mit verschiedenen Standards kompatibel sind, wie beispielsweise Universal Serial Bus (USB), einschließlich USB-C, High-Definition Multimedia Interface® (HDMI), Digital Visual Interface (DVI), Ethernet, Displayport, ThunderboltTM, LightningTM, Joint Test Action Group (JTAG), Test-Access-Port (TAP), Directed Automated Random Testing (DART), Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART), Taktsignale, Stromsignale und andere Arten von Standard-, Nicht-Standard- und proprietären Schnittstellen und Kombinationen davon, die bereits entwickelt wurden, sich in der Entwicklung befinden oder in der Zukunft entwickelt werden. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Anschlüsse bereitstellen, die verwendet werden können, um einen eingeschränkten Satz von Funktionen für einen oder mehrere dieser Standards bereitzustellen. Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können diese Verbindungspfade, die durch diese Anschlüsse bereitgestellt werden, verwendet werden, um Energie, Masse, Signale, Prüfpunkte sowie Spannung, Strom, Daten oder sonstige Informationen zu befördern.
  • Die vorstehende Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung wurde zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt. Sie soll weder als erschöpfend ausgelegt werden noch die Erfindung auf die beschriebene genaue Form beschränken, denn angesichts der vorstehenden Lehren sind viele Abwandlungen und Varianten möglich. Die Ausführungsformen wurden ausgesucht und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre Anwendung in der Praxis bestmöglich zu erklären und es somit anderen Fachkundigen zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit zahlreichen Abänderungen bestmöglich zu verwenden, je nachdem, wie sie für den beabsichtigten besonderen Gebrauch geeignet sind. Es versteht sich somit, dass die Erfindung alle Abänderungen und Äquivalente innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Patentansprüche abdecken soll.

Claims (21)

  1. Steckverbindersystem, umfassend: einen Steckverbindereinsatz, welcher einen ersten Kontakt aufweist; und eine Steckverbinderbuchse, umfassend: einen zweiten Kontakt; und erste Leiterbahn auf einer Zunge, wobei die erste Leiterbahn mit dem zweiten Kontakt verbunden ist, wobei der erste Kontakt in den zweiten Kontakt eingreift, und wobei der erste Kontakt, der zweite Kontakt und die erste Leiterbahn einen Signalpfad bilden, wenn der Steckverbindereinsatz in die Steckverbinderbuchse eingeführt ist, und wobei der Signalpfad entlang seiner Länge eine durchschnittliche elektrische Impedanz aufweist, wobei die elektrische Impedanz des Signalpfads am zweiten Kontakt niedriger ist als die durchschnittliche elektrische Impedanz, und wobei die elektrische Impedanz des Signalpfads entlang eines Abschnitts der ersten Leiterbahn höher als die durchschnittliche elektrische Impedanz ist, wobei die durchschnittliche elektrische Impedanz und die elektrische Impedanz des Signalpfads entlang eines Abschnitts der ersten Leiterbahn elektrische Impedanzen bei einer Frequenz von Datensignalen sind, die durch den Signalpfad weitergeleitet werden.
  2. Steckverbindersystem nach Anspruch 1, wobei die elektrische Impedanz des Signalpfads entlang der ersten Leiterbahn dergestalt verändert ist, dass ein Filter zur Reduzierung der Gleichtaktenergie von auf dem Signalpfad transportierten Signalen gebildet wird.
  3. Steckverbindersystem nach Anspruch 1, wobei der Steckverbindereinsatz außerdem ein Gehäuse umfasst, wobei das Gehäuse eine zentrale Masseebene aufweist.
  4. Steckverbindersystem nach Anspruch 3, wobei sich ein erster Abschnitt des ersten Kontakts über der zentralen Masseebene befindet und die elektrische Impedanz des Signalpfads zwischen dem ersten Abschnitt des ersten Kontakts und der Zunge höher als die durchschnittliche elektrische Impedanz liegt.
  5. Steckverbindersystem nach Anspruch 1, wobei der erste Kontakt einen Federfingerkontakt umfasst.
  6. Steckverbindersystem nach Anspruch 5, wobei es sich bei dem zweiten Kontakt um einen Oberflächenkontakt auf der Zunge der Buchse handelt.
  7. Steckverbindersystem nach Anspruch 1, wobei, wenn der Steckverbindereinsatz in die Steckverbinderbuchse eingeführt ist, die Federfingerkontakte im Einsatz den Kontakt mit Oberflächenkontakten auf der Zunge in der Buchse herstellen.
  8. Steckverbindersystem nach Anspruch 7, wobei die Zunge unter Verwendung einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte gebildet ist.
  9. Steckverbindersystem nach Anspruch 8, wobei die Oberflächenkontakte auf den Ober- und Unterseiten der mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte gedruckt sind.
  10. Steckverbindersystem nach Anspruch 9, ferner umfassend eine Masseebene auf einer Schicht zumindest nahe eines Zentrums der mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte, wobei ein Abschnitt der Masseebene unterhalb des ersten Kontakts verdünnt gestaltet ist.
  11. Steckverbindersystem nach Anspruch 10, ferner umfassend eine Stromversorgungsebene auf einer ersten Schicht zumindest nahe eines Zentrums der mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte, eine erste Masseebene auf einer zweiten Schicht oberhalb der Stromversorgungsebene und eine zweite Masseebene auf einer dritten Schicht unterhalb der Stromversorgungsebene, wobei ein Abschnitt der ersten Masseebene unter dem ersten Kontakt entweder verdünnt gestaltet oder offen ist.
  12. Steckverbinderbuchse, umfassend: einen ersten Kontakt; und eine erste Leiterbahn auf einer Zunge, wobei die erste Leiterbahn mit dem ersten Kontakt gekoppelt ist, wobei der erste Kontakt und die erste Leiterbahn einen Signalpfad bilden, und wobei der Signalpfad entlang seiner Länge eine durchschnittliche elektrische Impedanz aufweist, wobei die elektrische Impedanz des Signalpfads am ersten Kontakt niedriger ist als die durchschnittliche elektrische Impedanz, und wobei die elektrische Impedanz des Signalpfads entlang eines Abschnitts der ersten Leiterbahn höher als die durchschnittliche elektrische Impedanz ist, wobei die durchschnittliche elektrische Impedanz und die elektrische Impedanz des Signalpfads entlang eines Abschnitts der ersten Leiterbahn elektrische Impedanzen bei einer Frequenz von Datensignalen sind, die durch den Signalpfad weitergeleitet werden.
  13. Steckverbinderbuchse nach Anspruch 12, wobei die elektrische Impedanz des Signalpfads entlang der ersten Leiterbahn dergestalt verändert ist, dass ein Filter zur Reduzierung der Gleichtaktenergie von auf dem Signalpfad transportierten Signalen gebildet wird.
  14. Steckverbinderbuchse nach Anspruch 12, wobei es sich bei dem ersten Kontakt um einen aus einer Vielzahl von Oberflächenkontakten auf der Zunge der Buchse handelt.
  15. Steckverbinderbuchse nach Anspruch 14, wobei die Zunge aus einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte gebildet ist.
  16. Steckverbinderbuchse nach Anspruch 15, wobei die Vielzahl von Oberflächenkontakten auf den Ober- und Unterseiten der mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte gedruckt ist.
  17. Steckverbinderbuchse nach Anspruch 16, ferner umfassend eine Masseebene auf einer Schicht zumindest nahe eines Zentrums der mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte, wobei ein Abschnitt der Masseebene unterhalb des ersten Kontakts verdünnt gestaltet ist.
  18. Steckverbinderbuchse nach Anspruch 17, ferner umfassend eine Stromversorgungsebene auf einer ersten Schicht zumindest nahe eines Zentrums der mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte, eine erste Masseebene auf einer zweiten Schicht oberhalb der Stromversorgungsebene und eine zweite Masseebene auf einer dritten Schicht unterhalb der Stromversorgungsebene, wobei ein Abschnitt der ersten Masseebene unter dem ersten Kontakt entweder verdünnt gestaltet oder offen ist.
  19. Steckverbinderbuchse nach Anspruch 18, wobei sich ein Dielektrikum mit hoher elektrischer Kapazität, das eine Dielektrizitätszahl größer als 500 aufweist, zwischen der ersten Masseebene und der Stromversorgungsebene und zwischen der Stromversorgungsebene und der zweiten Masseebene befindet.
  20. Steckverbinderbuchse, umfassend: Zunge, umfassend: einen ersten Kontakt, der eine erste Breite entlang einer Oberseite der Zunge und eine erste Tiefe in die Zunge aufweist; und einen zweiten Kontakt, der die erste Breite entlang der Oberseite der Zunge und eine zweite Tiefe in die Zunge aufweist, wobei die erste Tiefe sich von der zweiten Tiefe unterscheidet.
  21. Steckverbinderbuchse nach Anspruch 20, wobei die Zunge ferner eine Masseebene unter dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt aufweist, wobei die Masseebene unter dem zweiten Kontakt eine verminderte Dicke aufweist.
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