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Die Erfindung betrifft faseroptische Verbinder, insbesondere
solche Verbinder, die für Informationsverarbeitungssysteme
(Computer) und ähnliches benutzt werden, in welchen gedruckte
Leiterkarten und/oder Leiterplatten zur Anwendung kommen.
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Hersteller und Anwender von Informationsverarbeitungssystemen
haben ein außerordentliches Interesse für die Verwendung von
Lichtwellenleitern als Mittel für die Informationsübertragung
entwickelt. Die Vorteile von Lichtwellenleitern gegenüber
anderen Übertragungsmedien sind bekannt. Beispielsweise sind solche
Systeme resistent gegen elektromagnetische Interferenz, die sich
gelegentlich in Systemen mit elektrischen Kabeln störend
bemerkbar machen. Darüberhinaus werden optische Systeme für sicherer
als elektrische Systeme gehalten, da es für nicht autorisierte
Personen wesentlich schwieriger ist, einen Lichtwellenleiter
anzuzapfen oder darauf zuzugreifen, ohne entdeckt zu werden.
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Es ist ferner bekannt, daß Lichtwellenleiter Information durch
Verwendung von einzelnen oder mehreren Adern aus Fasern
übertragen, deren jede einen inneren kreisförmigen Glaskern hat, der
rundherum von einem Mantel mit einem anderen Brechungsindex
umgeben ist. Das Licht wird entlang des Kerns übertragen und
innerhalb des Mantels reflektiert. Übertragungsleitungen, die in
heutigen Informationsverarbeitungssystemen eingesetzt werden,
bestehen entweder aus einer einzelnen Faser oder einer Mehrzahl
(Bündel) solcher Fasern, die in einer schützenden Hülle
eingeschlossen sind. Es ist ebenfalls bekannt, daß solche Fasern an
verschiedene faseroptische Verbindungsanordnungen angekoppelt
werden und in Computern in gezielter Weise zur Anwendung kommen.
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Ein solches Beispiel wird in der US-Patentschrift 4 678 264
(Bowen et al.) vorgestellt. Diese Verbindungen sind typischerweise
von einfacher oder doppelter Art, wobei die letztere ein Paar
von Lichtwellenleiter-Kabeln umfaßt, die in einem einzelnen
Steckerbauteil enden, das dazu bestimmt ist, in ein
entsprechendes Gehäuse auf einer bestimmten Komponente (z.B. eine gedruckte
Leiterkarte) eingesetzt zu werden, welche einen Bestandteil des
Computers bildet. Im Fall eines einzelnen Kabels ist dieses
ebenfalls in einem Steckerbauteil angeordnet, das dazu bestimmt
ist, in ein entsprechendes Gehäuse eingesetzt zu werden. Solche
Gehäuse können auf oder relativ zu der Leiterkarte positioniert
werden und sind insbesondere dazu bestimmt, den faseroptischen
Stecker darin so aufzunehmen, daß geeignete optische
Verbindungen zwischen den Lichtwellenleitern und zugehörigen, in dem
System eingesetzten Elementen (z.B. Sendern und Empfängern)
zustande kommen können, wenn der Stecker in dieser Weise
positioniert ist. In den Fällen, in denen Sender- und Empfängerelemente
gepaart, nebeneinanderliegend und an die Schaltkreise der
Leiterkarte oder an ein ähnliches Element angekoppelt verwendet
werden, wird vorzugsweise die Doppelform des Steckers verwendet.
Es ist ferner bekannt, in solchen Computersystemen eine Mehrzahl
solcher Karten zu verwenden und diese elektrisch mit einer
gemeinsamen Rückwandplatine oder ähnlichem zu verbinden, wobei die
Rückwandplatine ebenfalls ein Teil des Gesamtsystems bildet. Die
verschiedenen Karten, Leiterplatten, Verbinder, Verkabelungen
und mehrere weitere Elemente befinden sich innerhalb einer meist
als Gehäuseanordnung bezeichneten Anordnung, die eine von
mehreren solchen Anordnungen innerhalb eines Gesamtsystems darstellt.
Desweiteren können solche Computersysteme ihrerseits ihre eigene
Spannungsversorgung oder ähnliches umfassen, welche wiederum an
eine lokale Spannungsquelle angeschlossen sein kann.
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In der Computerindustrie wurde von vielen Leuten der Wunsch zum
Ausdruck gebracht, elektrische Verbindungen zwischen
Leiterkarten und Leiterplattenkomponenten innerhalb des Systems
herzustellen, ohne das System abzuschalten. Dies wird erwünscht, um den
Austausch, die Reparatur und das Aufrüsten von Karten ohne
Unterbrechung der vom Computer bereitgestellten Dienste zu
ermöglichen. Diese Eigenschaft wird insbesondere von Nutzern und
Entwicklern
der Fernsprechtechnik und der High-End-Computer
erwünscht.
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Frühe Versuche solcher "Power-On" - Verbindungen wurden, während
der Computer in Betrieb war, einfach durch Einsetzen der Karte
bewerkstelligt. Die nachteiligen Folgen dieser Vorgehensweise
umfaßten die Bildung von Funken an den Stellen, wo solche
Verbindungen hergestellt oder unterbrochen wurden. Außerdem wurden
während solcher Verbindungen Fehler in der Programmausführung
festgestellt, die nachträglich der vorgenannten Funkenbildung
zugeschrieben wurden. In einigen drastischeren Fällen versagte
die Verbindung, wobei dieses Versagen als eine Folge der
Funkenbildung betrachtet wurde. Funkenbildung dieser Art tritt auf,
wenn eine signifikante Potentialdifferenz zwischen der
Leiterplatte und den Kartenkomponenten besteht. Infolge der
schnellstmöglichen Aufladung der Kapazität der Karte durch die
Spannungsversorgung des Systems fließen sehr hohe Ströme. Beispielsweise
kann der Teil des Verbinders im Computer, in den die Karte
eingesetzt werden soll, eine Spannung von etwa 25 Volt haben,
während die Karte eine Spannung von O Volt hat. Die Erzeugung von
Funken infolge eines solchen Unterschieds kann wiederum
"Rauschen" in Form elektromagnetischer Wellen erzeugen, die sich
innerhalb des Computers ausbreiten und andere Komponenten
(gelegentlich in schädlicher Weise) beeinträchtigen. Beispielsweise
können solche Komponenten dieses Rauschen als internes
Standardsignal aufnehmen und entsprechend reagieren. Als Resultat
solcher Funkenbildung können somit signifikante Fehler sowohl im
Systembetrieb wie im Programmablauf entstehen.
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Um die genannten, höchst unerwünschten Folgen zu überwinden und
dabei trotzdem die gewünschten optischen Verbindungen zwischen
ausgewählten Lichtwellenleiter-Bauteilen und entsprechenden
Komponenten, die Teil eines Leiterkartenbauteils sind, bereit
zustellen, sieht die vorliegende Erfindung eine
Leiterkartenanordnung gemäß Anspruch 1 vor. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Leiterkartenanordnung umfaßt eine faseroptischen
Verbindungsanordnung, die auf einer solchen Leiterkarte angeordnet
werden kann und dafür geeignet ist, nicht nur einen
faseroptischen Stecker aufzunehmen, sondern ebenso in besonderer Weise
Mittel vorsieht, durch welche elektrische Verbindungen mit der
Leiterkarte in demselben Bereich der Karte wie das Gehäuse der
Verbindungsanordnung hergestellt werden können, so daß das Laden
der Karte und ihrer elektrischen Komponenten (z.B. auf das
Potential der Leiterplatte, an welche diese oder andere Karten
elektrisch angeschlossen werden können) stattfinden kann,
wodurch das Auftreten von Funkenbildung oder ähnlichem während
solchen An- oder Abkoppelns verhindert wird. Wie im folgenden
beschrieben werden wird, erfolgt dieses Aufladen der Karte
während die Karte von der Hauptleiterplatte getrennt ist, so daß
das elektrische Potential der Karte auf das der Leiterplatte
angehoben werden kann, worauf das Ankoppeln der Karte
stattfinden kann. Die Vorrichtung zum Laden kann dann in einfacher Weise
von der Karte entfernt und der faseroptische Stecker in der
Anordnung positioniert werden.
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung, zusammen
mit deren anderen und weiteren Aufgaben, Vorteilen und
Fähigkeiten wird auf die folgenden Ausführungformen der Erfindung in
Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verwiesen, in denen:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Mehrzahl von
verbesserten Leiterkertenanordnungen gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist,
wobei jede der Anordnungen gezeigt wird, wie sie
(Seite an Seite) auf dem Leiterkartenbauteil
angeordnet sind, welches dazu bestimmt ist,
elektrisch an die Hauptleiterplatte angekoppelt zu
werden;
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Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht ist, teilweise im
Anschnitt, die eine der Leiterkartenanordnungen
gemäß der Erfindungen darstellt, wobei ein
elektrischer
Stecker gezeigt ist, der sich innerhalb
des Gehäuses der Anordnung auf der Oberseite der
Leiterkarte befindet;
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Fig. 3 eine teilweise perspektivische Frontansicht einer
der Anordnungen gemäß der Erfindung ist, in der
in deutlicherer Weise ein Beispiel dafür
darstellt ist, wie durch die erfindungsgemäßen
Kontaktstreifen verschiedene elektrische
Verbindungen zu ausgewählten Schaltkreisschichten
innerhalb der Leiterkarte hergestellt werden können;
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Fig. 4 und 4A perspektivische Ansichten zweier verschiedener
Aus führungs formen von elektrischen Steckern
darstellen, die erfindungsgemäß dazu verwendet
werden können, das Laden der erfindungsgemäßen
Leiterkarte zu bewerkstelligen, wobei bei der
Ausführungsform in Fig. 4A verschieden lange
Kontakte eingesetzt werden, um ein seguentielles Laden
der Karte zu ermöglichen; und
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Fig. 5 eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer
verbesserten Leiterkartenanordnung gemäß der
Erfindung ist, die eine Ausführungsform einer
Anordnung zum Laden (einschließlich elektrischem
Stecker und Handgriff) zeigt, welche dazu
verwendet werden kann, die Karte der Anordnung zu
laden.
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Insbesondere in Fig. 1 ist eine verbesserte
Leiterkartenanordnung 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
dargestellt. Die Leiterkartenanordnung 10 umfaßt eine
Leiterkarte 11 und wenigstens eine faseroptische Verbindungsanordnung 13,
die auf der Karte 11 angeordnet und dafür bestimmt ist, mit
zugehörigen Schaltkreisen auf der Karte optisch verbunden zu
werden. Bei der in Fig. 1 wiedergegebenen Erfindung sind vier
Anordnungen 13 gezeigt, die auf einer einzelnen Karte 11 Seite an
Seite angeordnet sind. Jede Anordnung 13 ist auf der Karte
befestigt und umfaßt ein Gehäuse 15 als Teil davon, das dafür
bestimmt ist, darin einen faseroptischen Kabelstecker 17
aufzunehmen (drei von vier sind in Fig. 1 gezeigt). Für eine
Ausführungsform der Erfindung ist jeder faseroptische Kabelstecker 17
von der Sorte der Doppelstecker (die zwei
Lichtwellenleiterelemente beinhalten). In der besonderen hier wiedergegebenen
Ausführungsform der Erfindung umfaßt jede der faseroptischen
Verbindungsanordnungen 13 auch darin befindliche Sende- und
Empfangselemente (beispielsweise innerhalb der an das Gehäuse 15
angrenzenden Struktur 21). Solche Komponenten (Sender,
Empfänger) gehören zum Stand der Technik und umfassen typischerweise
eine PIN-Diode oder ähnliche Empfänger zum Empfangen des
optischen Signals aus einem der entsprechenden Lichtwellenleiter und
eine sendende Komponente (z.B. Laser oder LED), die dafür
bestimmt ist, ein optisches Signal in den anderen
Lichtwellenleiter in dem eingesetzten Doppelstecker auszusenden. Bauteile
dieser Art, einschließlich des beschriebenen Doppelsteckers,
gehören zum Stand der Technik, so daß eine weitere Beschreibung
nicht erforderlich ist.
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Jede der faseroptischen Verbindungsanordnungen der Erfindung
ist, wie hierin zu erkennen, dazu bestimmt, fest an einem
äußeren Randbereich der Karte 11 angeordnet zu sein, so daß der
Zugang zu ihr (zum Einstecken der entsprechenden faseroptischen
Stecker und der im folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen
elektrischen Stecker für das Aufladen) für die Formen der
meisten Leiterplattengehäuse leicht zu bewerkstelligen ist. Dies
stellte eine höchst vorteilhafte Eigenschaft der Erfindung dar,
da, bei den Formen der meisten zum Stand der Technik gehörigen
Leiterplattengehäuse, ein Zugang von der Seite und von oben her
gewährt wird. Deswegen befindet sich jede der faseroptischen
Verbindungsanordnungen 13 auf jeder Karte an einem bestimmten
Bereich 31 anliegend, wobei der Bereich 31 in der bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung sich im wesentlichen bis zum
äußersten Rand der Karte erstreckt und entlang einer vorgegebenen
Strecke zur Mitte der Karte 11 hin ausdehnt. Wie dargestellt,
ist das Gehäuse 15 jeder Anordnung unmittelbar an (relativ zu)
den jeweiligen Bereich anliegend angeordnet, und die
verbleibende Struktur 21 jeder solchen Anordnung erstreckt sich nach innen
zur Mitte der Karte 11 hin. Das Gehäuse 15 (und ebenso die
Struktur 21) jeder Anordnung 13 ist somit im wesentlichen bündig
zur äußeren Oberfläche der Karte 11 montiert.
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Jedes der sendenden und empfangenden Elemente (nicht gezeigt) in
der Struktur 21 ist elektrisch mit einem zugehörigen Schaltkreis
innerhalb der Karte 11 durch Verwendung bekannter Mittel
verbunden. Beispielsweise kann jedes dieser Elemente einen
stiftförmigen Teil aufweisen (z.B. drei mit bestimmten Winkeln gebogene
Kupferdrähte), welcher in die Karte hinein eingeführt wird und
dadurch mit den jeweiligen Schaltkreisschichten innerhalb der
Karte elektrisch verbunden ist (solche Karten sind
typischerweise mehrschichtig aufgebaut, mit mehr als einer Leitungsschicht
(z.B. für Signale, Versorgung) darin, die durch geeignetes
dielektrisches Material voneinander getrennt sind). Als
Alternative ist es erfindungsgemäß auch möglich, ein zusätzliches
Substratbauteil (z.B. aus Keramik) mit darauf befindlichen
Schaltkreisen zu verwenden und die Elemente daran elektrisch
anzuschließen. Die Schaltkreise dieses zusätzlichen Substrates
können wiederum in bestimmter Weise elektrisch mit den
Schaltkreisen der Karte verbunden sein (z.B. mittels metallischer Stifte).
Solch ein zusätzliches Substrat und weitere wesentliche
Elemente die im Zusammenhang damit verwendet werden, können ebenfalls
innerhalb der angrenzenden Struktur 21 angeordnet werden, die
Teil der Anordnung 13 ist. Um die Ableitung der Wärme zu
ermöglichen, kann jede dieser Strukturen auch eine geeignete
Wärmeableitvorrichtung oder ähnliches als Bestandteil aufweisen und
kann auch aus einem geeigneten, wärmeleitenden metallischen
Material (z.B. Aluminium) bestehen, welches auf dem Fachgebiet
bekannt ist.
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Der Verbinder 25 kann aus einer Vorrichtung bestehen, die auf
dem Fachgebiet als ein sogenannter steckkraftloser Verbinder
bekannt ist, der einen länglichen Schlitz und mehrere
nockenbetätigte
Federkontakte (nicht gezeigt) enthält, welche sich
innerhalb des Verbindergehäuses befinden und die dazu bestimmt sind,
die jeweiligen auf der Karte 11 befindlichen Schaltkreise zu
aktivieren, wenn die Karte in den Gehäuseschlitz eingeführt ist
und die Kontakte betätigt sind (z.B. mittels einer über einen
Griff betätigten Nocke). Solche Verbinder gehören zum Stand der
Technik.
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Wie zuvor erwähnt, ist es in der Computerindustrie höchst
wünschenswert, Mittel zur Verfügung zu haben, mit denen
Leiterkarten in die jeweilige Hauptleiterplatte ein- und ausgesteckt
werden können, während der Computer in Betrieb bleibt. Dadurch ist
es nicht nötig, den Computer abzuschalten und während eines
solchen Entfernens (z.B. zum Zweck eines Austauschs, einer
Modifikation oder einer Reparatur) die von ihm bereitgestellten
Dienste zu unterbrechen. In der Vergangenheit hatte jedoch, wie
ebenfalls bereits erwähnt, eine solche Handlung unerwünschte
Folgen wie das Versagen der Verbindung, die Nichtausführung der
Programme und das Versagen einiger der anderen Komponenten in
dem Leiterplattengehäuse (z.B. jener, die ebenfalls Bestandteil
der Leiterplattenstruktur sind). Diese unerwünschten Folgen
wurden, wie erwähnt, als Folgen der Funkenbildung erkannt, die im
Moment des An- und Abkoppelns der Leiterkarte an die
Hauptleiterplatte auftrat.
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Um das zuvor Genannte wirksam zu verhindern, besteht die Aufgabe
der Erfindung darin, Mittel bereitzustellen, um den
Spannungspegel der Leiterkartenanordnung (Karte und elektrische
Komponenten darauf) auf den ungefähren Spannungspegel der
Hauptleiterplatte anzuheben (zu laden), bevor die Karte in den Verbinder 25
eingeführt wird (und dadurch an die Schaltkreise auf der
Leiterplatte 23 angekoppeit wird). Wie hierin beschrieben, muß die
Karte 11 auf diesen höheren Pegel vor dem Einsetzen und dem
Verbinden der Karte mit der Leiterplatte 23, wie oben beschrieben,
geladen und während des Einsetzens und Verbindens auf diesem
Pegel gehalten werden. Die Erfindung, wie hierin beschrieben,
hat gezeigt, daß sie diese höchst vorteilhafte Eigenschaft
besitzt und die Bildung von solchen Funken oder ähnlichem und der
unerwünschten Folgen daraus wirksam verhindert.
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Gemäß der Lehre der Erfindung umfaßt wenigstens eine
(vorzugsweise alle) der hierbei verwendeten faseroptischen Anordnungen
13 Mittel, um elektrische Verbindungen zu der Leiterkarte zu
schaffen, um deren elektrisches Laden vor ihrer Positionierung
und Ankopplung an die aktive Hauptleiterplatte zu erreichen.
Nachdem diese Ankopplung erfolgte, soll das beschriebene Mittel
zum Laden von der Karte entfernt werden, und der entsprechende
faseroptische Kabelstecker 17 kann dann in demselben Gehäuse
angeordnet werden, aus dem dieser Stecker (41) entfernt wurde.
Gemäß der bevorzugten Lehre der Erfindung wird dieses Mittel zum
Laden der Karte 11 in demselben vorbestimmten Bereich der Karte
11 ausgebildet, welcher durch das Gehäuse 15 jeder Anordnung 13
belegt wird. Somit findet das Laden an den äußersten
Randbereichen jeder Karte statt, um dadurch den unmittelbaren Zugang zur
Karte sicherzustellen, wenn die Karte sich in der vorgesehenen
Gehäuseanordnung befindet. Das Einsetzen und Entfernen jeder
Karte wird somit durch diese Anordnung erleichtert, wenn die
hierin beschriebenen bevorzugten Mittel zum Laden eingesetzt
werden. Es versteht sich ferner, daß diese Orientierung die
Ausrichtung dieser Leiterkarte vor dem Einsetzen in den
entsprechenden Verbinder 25 oder ein ähnliches Teil, das zum Ankoppeln
an die Leiterplatte 23 dient, erleichtert.
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Um das Laden zu bewerkstelligen, wird ein elektrischer Stecker
41 mit im wesentlichen gleichen äußeren Abmessungen wie der
entsprechende Doppelstecker 17 verwendet und in eines der
entsprechenden Gehäuse 15 der faseroptischen Verbindungsanordnung 13
eingesetzt. Weil in Fig. 1 vier solcher Anordnungen
wiedergegeben sind, ist es möglich, eine entsprechend gleiche Anzahl
solcher elektrischer Ladestecker zu verwenden. Es versteht sich
jedoch, daß ein wirksames Laden der Karte 11 durch die
Verwendung nur eines einzelnen elektrischen Steckers 41 möglich ist.
Es versteht sich außerdem, daß, sobald der elektrische Stecker
41 aus dem entsprechenden Gehäuse 15 entfernt ist, einer der
Doppelstecker 17 dann in dasselbe Gehäuse eingesetzt wird, um
die gewünschten optischen Verbindungen abschließend
herzustellen. Diese Verbindungen können jedoch nicht zustandekommen,
bevor nicht die Leiterkarte fest positioniert und an die
Leiterplatte 23 elektrisch angekoppelt ist. Somit versteht es sich,
daß in Fig. 1 die Karte 11 nicht eher an die Leiterplatte 23
angeschlossen werden wird, als der elektrische Stecker 41 in der
entsprechenden faseroptischen Verbindungsanordnung 13 eingesetzt
ist und eine ausreichende Ladung stattgefunden hat. Falls nur
ein Stecker 41 mit den anderen (z.B. drei) Doppelsteckern 17
verwendet wird, ist es möglich, vor der Positionierung der Karte
jeden dieser Doppelstecker in sein eigenes zugehöriges Gehäuse
einzusetzen. Es wäre dann nur nötig, einen einzelnen Stecker 41
zu entfernen und einen Doppelstecker 17 einzusetzen.
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In der in Fig. 2 wiedergegebenen vergrößerten Ansicht ist die
räumliche Anordnung des elektrischen Steckers 41 innerhalb des
Gehäuses 15 der Anordnung 13 besser dargestellt. Dieser
Ladestecker 41 ist in das Gehäuse 15 eingesetzt und weist eine
Mehrzahl von elektrischen Kontakten 43 auf (nur einer ist in Fig. 2
gezeigt), von denen jeder dazu bestimmt ist, in gleitender Weise
einen aus einer Mehrzahl von Schaltungskontaktstreifen 45 zu
berühren, die sich auf der oberen Außenfläche 47 der Karte 11
befinden und elektrischen Kontakt zu entsprechenden
Schaltkreisschichten innerhalb der mehrschichtigen Karte haben. Solche
Verbindungen sind für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in
Fig. 3 schematisch dargestellt. In der in Fig. 3 gezeigten
Ausführungsform kommen beispielsweise 8 Schaltungskontaktstreifen
45 zur Anwendung.
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Jeder Kontaktstreifen 45 ist ein metallisches Teil (z.B. Kupfer)
von länglicher Form und ist auf der Fläche 47 im wesentlichen
parallel und beabstandet zu den übrigen Kontaktstreifen 45
angeordnet. Es versteht sich, daß für den Zweck der Erfindung
wenigstens zwei solche Kontaktstreifen erforderlich sind, deren
einer elektrisch mit der Masseebene (z.B. 51) der Karte und der
andere mit einer der Spannungsversorgungsebenen (z. B. 53)
verbunden
ist, die Bestandteile der mehrschichtigen Karte sind. In
einem Beispiel der Erfindung werden insgesamt fünf
Leitungsschichten (51, 53, 55, 57, 58) verwendet und zu Dreien von ihnen
Verbindungen durch die dargestellten sechs Kontaktstreifen in
der in Fig. 3 gezeigten Weise hergestellt. Eine Verdoppelung ist
somit vorgesehen, obwohl sie im Hinblick auf den allgemeinen
Charakter der Erfindung nicht notwendig ist. Die in Fig. 2 (und
in einer vergrößerten Ansicht in Fig. 3) angeschnitten gezeigten
fünf Schichten stellen Leitungsschichten dar, welche, wie zuvor
festgestellt, eine Masseebene 51 und wenigstens eine
Spannungsversorgungsebene 53 umfassen. In der in Fig. 2 wiedergegebenen
Ausführungsform weist die obere Schicht 55 ebenso wie die
unterste Schicht 57 vorzugsweise eine Signalebene auf. Außerdem
stellt die Schicht 58 vorzugsweise eine
Spannungsversorgungsebene dar, allerdings mit einer Spannung geringfügig unter
derjenigen der Spannungsversorgungsebene 53.
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Die jeweiligen dielektrischen Schichten (nicht gezeigt in dem
Schnitt in Fig. 2), die bei Kartenkomponenten wie der
Leiterkarte 11 erforderlich sind, um die jeweiligen Leitungsschichten
elektrisch zu isolieren, belegen die Zwischenräume zwischen
jeder Leitungsschicht und stoßen an diese an. Das Dielektrikum 48
wird vorzugsweise zusätzlich auf der obersten und untersten
Schicht der Karte verwendet und bedeckt somit die Außenflächen
der Signalebenen 55 und 57. Wie in Fig. 2 angezeigt, ist ein
Teil des oberen Dielektrikums 48 unter den individuellen
Schaltungskontaktstreifen 45 angeordnet, um diese von der oberen
Leitungsschicht 55 elektrisch zu isolieren (mit Ausnahme des
Kontaktstreifen (oder der Kontaktstreifen), der direkt mit der
Schicht 55 verbunden sein wird; hierbei kann ein Teil des
Dielektrikums 48 entfernt oder eine Verbindung dort hindurch
gelegt sein). Ein Beispiel eines geeigneten, hierbei anwendbaren
dielektrischen Materials ist das auf dem Fachgebiet bekannte
Epoxidharz. Wie zuvor festgestellt, ist eine elektrische
Verbindung zwischen zwei Kontaktstreifen 45 und einer zugehörigen
Spannungsversorgungsebene sowie einer Masseebene erforderlich.
In der seitlichen Schnittansicht in Fig. 2 ist dargestellt, wie
der Kontaktstreifen 45 fest mit der Spannungsversorgungsebene 58
verbunden und von den übrigen Leitungsschichten in Karte 11
isoliert ist (mittels Dielektrikum 50, welches sich in dem sich
durch die Karte hindurch erstreckenden Loch befindet). In dem
vorgenannten Beispiel mit fünf Leitungsschichten wurde die
untere Spannungsversorgungsebene 53 mit einer Spannung von etwa fünf
Volt und die Spannungsversorgungsebene 58 mit einer Spannung von
etwa 3,5 Volt eingerichtet. Weil das Laden nur über die
Spannungsversorgungs- und Masseebenen erfolgt, ist eine Verbindung
zwischen den Kontaktstreifen 45 und den jeweiligen Signalebenen
57 und 58 nicht notwendig.
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Jeder der in Stecker 41 verwendeten Federkontakte 43 ist
vorzugsweise aus Metall (z.B. Phosphorbronze oder Kupfer) und
besitzt eine gebogene Form (Fig. 2) oder ist von abgewinkelter
Form wie in Fig. 4 und 4A gezeigt.
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Die Vielzahl der Federkontakte 43 sind im Hinblick auf ihre
Ausrichtung in dem isolierenden Gehäuseteil 59, das dazu bestimmt
ist diese Elemente aufzunehmen, besser in den Darstellungen der
Figuren 4 und 4A zu sehen. Jede Feder 43 ist ihrerseits
elektrisch an einen entsprechenden Leitungsdraht 61 angekoppelt, der
wiederum an die Spannungsversorgung (nicht gezeigt) angekoppelt
ist, die eine geeignete Spannung bereitstellt, um das Laden der
Karte 11 und ihrer Komponenten zu bewirken. Ohne die Erfindung
dadurch einzuschränken, umfaßt jeder Federkontakt 43 einen
vorstehenden schenkelförmigen Abschnitt 63, welcher sich durch das
isolierende Bauteil 59 hindurch erstreckt und außerhalb dessen
übersteht. Entsprechend ist jeder Draht 61 mit der
vorspringenden Feder elektrisch verbunden (z.B. verlötet), wobei diese
Verdrahtung (und die Federn) von einer geeigneten Isolierung (nicht
gezeigt) umgeben ist. Es werden bevorzugt Federkontakte
eingesetzt, um eine wirksame Verbindung schleifender Art zwischen den
Oberflächen jedes Kontaktstreifens 45 und dem jeweiligen Kontakt
sicherzustellen. Dieses Schleifen dient dazu, Verunreinigungen
und andere unerwünschte Materialien zu entfernen, die die
fehlerfreihe Verbindung an dieser Stelle schädlich beeinflussen können.
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Wie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt, wird die vorgenannte
elektrische Verbindung zwischen den Kontakten 43 und den
entsprechenden Schaltungskontaktstreifen 45 über eine Öffnung 65
hindurch bewerkstelligt, die sich angrenzend an den Kartenbereich
31 in dem Gehäuse 15 befindet. Das Gehäuse 15 besteht
vorzugsweise aus thermoplastischem oder ähnlichem Material und eine
Öffnung kann am einfachsten in Form eines länglichen Schlitzes
vorgesehen werden. Wenn die Schaltungskontaktstreifen in der
gezeigten Weise auf der Karte 11 aufgebracht sind und das
Gehäuse 15 seinerseits bündig mit der oberen Fläche 47 der Karte
angeordnet ist, befindet sich, wie zu sehen ist, jeder der
Schaltungskontaktstreifen im wesentlichen innerhalb der
Gehäuseöffnung und wird im wesentlichen von dem Gehäuse umgeben (mit
Ausnahme der vorderen Öffnung, in die der Stecker 41 eingeführt
wird). In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktstreifen 45 und der
jeweiligen Leitungsschicht durch Anwendung der zum Stand der
Technik gehörenden Technologie des plattierten Durchgangsloches
verwirklicht. Das bedeutet, daß ein Loch in die Leiterkarte bis
zur entsprechenden Tiefe gebohrt wird und daß in diesem Loch
(welches mit einem leitenden Material wie Kupfer plattiert ist)
eine Isolierung (z.B. Dielektrikum 50) zwischen dieser
plattierten Struktur und den verbleibenden Leitungsschichten, zu denen
kein Kontakt erwünscht ist, vorgesehen wird. Ein Stift 52 oder
ein ähnliches Bauteil, das an dem jeweiligen Kontaktstreifen 45
befestigt oder ein Teil davon ist und darüber hervorsteht, kann
in dieses plattierte Durchgangsloch eingeführt werden, um eine
geeignete Verbindung zu schaffen. In Fig. 2 ist ein Beispiel für
eine solche Anordnung gezeigt.
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In der Ausführungsform von Fig. 4A sind die Federkontakte 43 mit
unterschiedlichen Längen (in Paaren zu zweien) gezeigt, so daß
die Erfindung bei dieser Ausführungsform der elektrischen
Stekker eine sequentielle Kontaktberührung der Kontaktstreifen 45
ermöglicht. Das bedeutet, daß während des Einführens (Richtung
"FF") in Fig. 4A innerhalb des betreffenden Gehäuses 15 (nicht
gezeigt in Fig. 4A) der längste (oder vorderste) Kontakt ("F")
jeder Gruppe die erste Kontaktverbindung mit einem zugehörigen
Kontaktstreifen 45 bewirkt (die alle die gleich Länge haben),
während der zweitlängste Federkontakt ("F1") daran anschließend
verbunden wird. Darauf wird der drittlängste Federkontakt mit
seinem zugehörigen Schaltungskontaktstreifen verbunden, gefolgt
von dem Verbinden des viertlängsten (und kürzesten)
Federkontaktes. Diese gestaffelte Kontaktanordnung stellt das sequentielle
Anlegen der Spannung an die jeweilige Leiterkarte vor ihrer
Einführung und Ankopplung in den Verbinder 25 sicher und stellt
dadurch außerdem sicher, daß während dem ersten Laden keine zu
hohe Spannung an der Karte und ihren Komponenten anliegt. Es
versteht sich jedoch, daß ein solches gestaffeltes Ausrichten
von Federkontakten unterschiedlicher Länge nicht notwendig ist,
wenn die Komponenten, die als Teile der Karte verwendet werden,
im Stande sind, einer solchen anfänglichen Ladung standzuhalten.
Die in Fig. 4A dargestellte Anordnung wird jedoch bevorzugt, um
die Möglichkeit für eine solches unerwünschtes Ereignis weiter
einzuschränken.
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In Fig. 5 ist ein elektrischer Stecker 41' gemäß einer
alternativen Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Wie in Fig. 5
gezeigt, umfaßt der Stecker 41' den zuvor genannten isolierenden
Block oder ein ähnliches Bauelement 59 mit der gewünschten
Anzahl von Federkontakten darin (nicht gezeigt). In der
Ausführungsform von Fig. 5 werden zwei solche isolierenden
elektrischon Steckerblöcke 59 oder ähnliches verwendet, um dadurch für
die Karte 11 zweierlei Möglichkeiten zum Laden vorzusehen. Es
versteht sich jedoch, daß im Rahmen des allgemeinen
Erfindungsgedankens auch nur ein einzelnes isolierendes Gehäuse (Stecker)
59 verwendet werden kann. Außerdem ist es möglich, mehr als zwei
solcher Ladestecker zu verwenden (bis zu vier, falls vier
faseroptische Anordnungen verwendet werden). Der Stecker 41' kann
elektrisch an die Spannungsversorgung (oder -versorgungen) 71
desselben Computersystems angeschlossen werden, das dazu
bestimmt ist, die Erfindung aufzunehmen. Somit ist keine weitere
Spannungsversorgung erforderlich, um das Laden der Leiterkarte
zu ermöglichen. Es wird eine Zwischenverbindung zu einer
Steuereinheit
73 bevorzugt, wobei die Verbindung zum Stecker 41'
vorzugsweise mittels eines flexiblen Kabels 75 oder ähnlichem
bewerkstelligt wird.
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Der Stecker 41', dessen Funktion darin besteht, die Leiterkarte
11 zu laden, ist mit der Steuereinheit 73 und der
Spannungsversorgung 71 wie in Fig. 5 gezeigt verbunden. Die
Steuereinheit kann elektronische Steuerungen enthalten, deren
Parameter durch die Erfordernisse für die Ladung der zu ladenden Karte
bestimmt sind. Es versteht sich außerdem, daß die Schaltkreise
dieser Einheit Leistungskondensatoren, -induktivitäten,
-ferrite, -transistoren und -widerstände mit elektronischen oder
mechanischen Schaltern beinhalten können. Es versteht sich ferner,
daß bereits die Gesamtlänge des Versorgungskabels 75 eine
hinreichende Strombeschränkung und Isolierung von eingekoppeltem
Rauschen darstellen kann. Wann immer ein sequentielles Anlegen
der Spannung erforderlich ist, wird die Steuereinheit 73 in
Verbindung mit dem Stecker 41' die erforderliche Betätigung mittels
Fühlermechanismen für die Position der Karte bewirken, wie z.B.
mechanisch betätigten Schaltern oder optische betriebenen
Vorrichtungen, die dazu bestimmt sind, Schaltkreise zu aktivieren,
wobei diese Position während des Einführens und/oder des
Entfernens der Karten (wie Karte 11) berücksichtigt wird.
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Der Ort und die elektrischen Verbindungen des hierin
beschriebenen Ladesystems besitzen darüberhinaus die folgenden Vorteile.
Während des Ladens der Karten muß die Stromumverteilung
berücksichtigt werden. Daher wird durch das Hinzufügen des flexiblen
Kabels 75 zwischen den zuvor beschriebenen Einheiten ein
alternativer Strompfad für das Laden geschaffen. Dieser ist
unabhängig von der Verdrahtung der Spannungsversorgung des Systems,
welches fortfährt, die in Betrieb befindlichen Karten ohne
Unterbrechung weiter zu versorgen. Auch ist die Isolation
gegenüber elektrisch eingekoppeltem Rauschen aufgrund der Tatsache
verbessert, daß das Laden über diese unabhängige Leitung
bewerkstelligt wird. Außerdem wird die Installation durch die
Verwendung der vorhandenen Spannungsversorgungen des Systems
vereinfacht,
wobei ausgewählte Komponenten gemäß individuellen
Gestaltungserfordernissen ergänzt werden.
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Der Stecker 41' umfaßt den Griffteil 81, welcher sich ab dem
Teil 59 mit den Kontakten 43 darin erstreckt. Der Griff 81 ist
dazu bestimmt, von einer Person gehalten zu werden, um dadurch
das Einführen der jeweiligen Steckerenden in das zugehörige
Gehäuse 15 zu erleichtern. Um dieses Positionieren noch weiter zu
erleichtern, wird ein Halterungsbauteil 83 verwendet, welches
fest auf der Leiterkarte 11 in der Nähe der optischen
Verbindungsanordnung 13 angebracht ist. Die Halterung umfaßt eine mit
blendenartigen Löchern versehenen, flanschartigen Abschnitt 85
der im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Karte 11
ausgerichtet ist, und ein seitenwandartiges Bauteil 87, das dazu bestimmt
ist, direkt an der Karte 11 angebracht zu werden (z.B. an einer
der Außenfläche 47 gegenüberliegenden Fläche). Der Griffteil 81
des Steckers 41' umfaßt ferner überstehende flanschartige
Abschnitte 89, die ihrerseits dafür geeignet sind, zu einer
entsprechenden Öffnung 93, die sich im Flansch 85 befindet,
ausgerichtet und unter Reibung darin eingeführt zu werden. Es ist
damit ohne weiteres möglich, den Verbinder 41' in die Halterung
83 einzuführen, um dadurch in einfacher Weise eine Verbindung
mit den zugehörigen Schaltungskontaktstreifen 45 zu bewirken,
worauf das Laden der Karte 11 stattfinden kann. Die vorgenannte
Griffanordnung erleichtert das Positionieren der Karte 11 in dem
Verbinder 25 ebenso wie das anschließende Entfernen daraus. Der
letztere Vorgang wird durchgeführt, weil es vorgezogen wird, die
erfindungsgemäße Ladeeinheit vor dem Entfernen der Karte aus dem
Verbinder 25 mit der Karte 11 zu verbinden. Dies stellt
zusätzlich einen wirksamen Schutz vor jedem Schaden an den
Kartenkomponenten sicher, der während eines solchen Entfernens im
ungeladenen Zustand entstehen kann. Der Griffteil 81 ebenso wie der
Isolatorblock 59 ist vorzugsweise aus Plastik (z.B.
thermoplastischem Material).
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Es wurde somit eine verbesserte Leiterkartenanordnung
vorgestellt und beschrieben, wobei der faseroptische Verbinder dieser
Anordnung in besonderer Weise das elektrische Laden der
Leiterkarte vor der Positionierung und dem elektrischen
Ankoppeln der Karte an eine Hauptleiterplatte ermöglicht. Die
elektrische Verbindung zu ausgewählten Schaltkreisschichten
innerhalb der Karte wird in besonderer Weise so vorgesehen, daß ein
elektrischer Stecker, der dieses Laden ermöglicht, ohne weiteres
an diese Schichten angekoppelt zu werden vermag, wenn er in die
faseroptische Verbindungsanordnung eingesetzt wird, so daß das
Laden in einfacher Weise stattfinden kann. Wie ebenfalls hierin
beschrieben wurde, ist der Ladestecker so gestaltet, daß dessen
Einführen in das Gehäuse der Anordnung und sein anschließendes
Entfernen von der Karte, um das Einführen des faseroptischen
Steckers zu ermöglichen, relativ einfach zu bewerkstelligen ist.
Die Erfindung verbindet somit die Vorzüge der Übertragung und
Verbindung durch Lichtwellenleiter mit dem elektrischen Laden
der Leiterkarte, so daß die Leiterkarte an die Hauptleiterplatte
des Computers an- und abgekoppelt werden kann, ohne Schaden an
den verschiedenen Komponenten der Karte oder anderen schädlichen
Folgen, die in der Vergangenheit auftraten, wenn solche
Verbindungen ohne dieses Laden unterbrochen wurden.