FR2612728A1 - Processeur a controle de radiations electro-magnetiques amelioree - Google Patents

Abstract

IL EST DECRIT UN SYSTEME DE CALCULATEUR DONT LES CARTES DE FONCTION SONT LOGEES DANS UNE " BOITE FANTOME " COMPRENANT UNE STRUCTURE ELECTRIQUEMENT CONDUCTRICE 1A PRESENTANT DES FENTES VERTICALES 2A AU TRAVERS DESQUELLES PEUVENT ETRE REALISEES DES CONNEXIONS ENTRE LES CARTES DE FONCTION ET DES DISPOSITIFS PERIPHERIQUES EXTERIEURS, ET DES CACHES 6A ELECTRIQUEMENT CONDUCTEURS FIXES AUX CARTES 27 POUR RECOUVRIR LESDITES FENTES LORSQUE LES CARTES SONT MONTEES DANS LESDITS CONNECTEURS, LEDIT SYSTEME ETANT EN OUTRE CARACTERISE EN CE QUE CHACUNE DESDITES FENTES EST D'UNE PROFONDEUR QUI DEFINIT UN CANAL ELECTRIQUEMENT CONDUCTEUR ET EN CE QUE CHACUN DESDITS CACHES PRESENTE UNE SECTION EN FORME DE U DIMENSIONNEE POUR S'ENGAGER DANS L'UN DESDITS CANAUX CONDUCTEURS ET ENTRER EN CONTACT ELECTRIQUE AVEC CELUI-CI. UN AGENCEMENT PARTICULIER DES CONTACTS SUR LES ORGANES D'INTERCONNEXION EST EGALEMENT DECRIT.

Description

PROCESSEUR A CONTROLE DE

RADIATIONS ELECTRO-MAGNETIQUES AMELIORE

Art antérieur Dans les systèmes de calcul personnels de l'art antérieur, un tableau plan contenant la logique du processeur est positionné à l'aide de broches et de trous correspondants sur l'embase d'un cadre en tôle présentant aussi des parois latérales. Une partie de ces parois latérales présente une coquille de tôle orientée vers l'intérieur (souvent appelée "boîte fantôme) soudée à ladite partie, qui présente des fentes verticales permettant la connexion des cartes de fonction d'entrée/sortie à l'intérieur du cadre aux unités périphériques externes par l'intermédiaire de câbles et de connecteurs d'entrée/sortie. Les cartes sont connectées électriquement et mécaniquement au tableau par l'intermédiaire de connecteurs cartes/tableau insérés dans le tableau et des languettes de contact inférieures des cartes engagées en force dans les connecteurs cartes/tableau. Des supports d'entrée/sortie en acier à faible teneur en carbone qui sont connectés aux cartes, sont adaptés de façon à engager la coquille et à recouvrir les fentes verticales, une vis fixant l'extrémité supérieure du support à la coquille et un ressort de contact appliquant l'extrémité inférieure du support contre la coquille. Des supports similaires sont fixés à la coquille aux emplacements des fentes ne contenant pas

de cartes de fonction.

Cette configuration de l'art antérieur présente plusieurs inconvénients. L'emplacement de l'ensemble des cartes et supports installés dans la direction de la coquille, est principalement établi par l'engagement de la languette de carte dans son connecteur associé de la carte principale. La relation dimensionnelle existant entre les surfaces adjacentes de chaque support et de chaque fente est établie par les variations des tolérances dans un certain nombre de dimensions comme la distance entre les languettes des cartes et les trous au travers desquels passent des attaches filetées qui fixent le support en place, la distance entre les trous d'un support de carte au travers desquels fonctionnent ces attaches et la surface de ce support adjacente à la coquille, la distance entre cette surface de la coquille et les attaches qui fixent la carte principale en place dans le cadre, la distance entre les trous pour ces attaches fonctionnant dans la carte principale et les trous utilisés pour positionner le connecteur cartes/tableau dans cet ensemble, l'emplacement des broches de ce connecteur qui sont disposées dans les trous de la carte principale et la disposition droite de la coquille par rapport aux surfaces du cadre sur

lesquelles la carte principale est montée.

En raison du grand nombre de dimensions impliquées, des variations relativement importantes de la distance entre les surfaces adjacentes du support d'entrée/sortie et la surface à fentes de la coquille, apparaissent au cours de la fabrication des unités composant le système. Si cette distance est trop importante, le support est faussé pendant l'installation si bien qu'un intervalle substantiel est crée entre ces surfaces. Autrement dit, le ressort de contact et la vis maintiennent les parties supérieure et inférieure du support contre la surface de la coquille mais la connexion de la carte au tableau tire et éloigne la partie centrale de ce support de la surface adjacente de la coquille. Cette déformation pose un problème visuel évident lorsque l'on voit l'unité du système de l'arrière et fait que des radiations électromagnétiques peuvent s'échapper de

l'unité au travers des fentes crées par la déformation.

Le contact électrique de mise à la masse entre le support et la coquille n'est établi qu'en haut et en bas. Ceci constitue un inconvénient particulier car les connecteurs de câbles sont généralement fixés à ces supports de cartes dans leurs zones centrales si bien que la résistance électrique des supports sur leur longueur devient une partie appréciable de la résistance à haute fréquence existant entre ces connecteurs et le cadre. Cette résistance rend plus difficile la commande des radiations électro-magnétiques des câbles fixés à ces connecteurs

et fonctionnant comme des antennes.

D'autre part, s'il y a une interférence mécanique entre les surfaces adjacentes du support et la coquille, le cadre doit être décalé pour permettre l'installation de l'ensemble des cartes. Cette condition peut rendre l'installation des cartes difficile ou impossible, ce qui pourrait présenter un sérieux problème au cours de la fabrication ou de l'utilisation et entraîner

l'application de contraintes aux cartes de fonction.

L'engagement du ressort de contact avec un support inutilisé applique souvent un couple au support si bien que la région centrale de ce support est faussée et écartée de la surface adjacente de la coquille, ce qui pose aussi un problème visuel lorsque l'on voit l'unité de l'arrière et crée des fentes au travers desquelles des radiations électro-magnétiques peuvent s'échapper

de l'unité.

De tels problèmes rendent difficiles le maintien de l'intégrité EMC en dessous de la limite FCC classe B

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aux fréquences d'horloge supérieures à 8mhz. Un objet principal de la présente invention de fournir une structure du tableau, des connecteurs, des cartes et du cadre, qui élimine les inconvénients de cette configuration de l'art antérieur. Un autre objet important de la présente invention est de réduire au minimum le niveau des radiations électromagnétiques crées dans le cadre et de miniaturiser le connecteur cartes/tableau. Résumé de l'invention Dans une forme préférée de la présente invention, la boîte fantôme est directement moulée dans la paroi arrière du cadre d'embase d'un processeur, le cadre étant moulé à partir de polycarbonate et les surfaces

intérieures étant plaquées de nickel et de cuivre.

Chacune des fentes verticales de la boîte fantôme au travers desquelles des connexions sont assurées aux dispositifs périphériques, est définie par par la structure d'un canal ayant la forme générale d'un "U", la fente constituant une ouverture dans la paroi arrière de la structure à canal en ne laissant qu'un rebord pour la paroi arrière. Un support E/S en forme de "U" correspondant est adapté pour être reçu dans chaque canal. Cette conception permet une augmentation pouvant atteindre 30% de la largeur des connecteurs E/S

reçus dans le canal et le support.

En moulant la boite fantôme, on élimine les exigences relatives au coût, à l'inventaire et à l'installation de parties supplémentaires. De la place supplémentaire est prévue pour une sélection plus importante de connecteurs à utiliser dans le support E/S et l'accumulation des tolérances entre les cartes de

fonction et l'enceinte est réduite.

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Cette configuration en plastique moulé associée à un support E/S amélioré assure la continuité à chaque demi pouce (tous les 12,70mm), l'amélioration des embouts de protection des cables et l'intégrité de la protection générale de l'enceinte. La réduction de l'intégrité de la protection entre une boîte fantôme séparée et le cadre, a été éliminée. Comme on le verra ci dessous, la nécessité d'utiliser des outils pour installer et retirer des cartes de fonction, a été éliminée. Le support E/S est maintenu fixement en place par une languette emboutie dans le support E/S, ce qui fait

qu'aucun outil n'est nécessaire pour l'installation.

Lorsqu'il est installé, le support E/S peut flotter sans perte d'intégrité EMC, d'avant en arrière dans l'unité. Ce flottement permet l'accumulation des tolérances qui apparaît entre l'embase, l'élément plan et le port E/S et évite la formation de concentrations

de contraintes sur la carte de fonction.

La configuration du cadre de la boîte fantôme est de préférence obtenue par moulage de tous les éléments caractéristiques internes de la bofte fantôme dans le noyau interne de l'outil, ce qui nécessite une

inclinaison de 0,5 des parois de support verticales.

L'outil permettant l'exécution de cette méthode est moins cher à fabriquer et plus facile à entretenir. Le support E/S présentera une inclinaison correspondante de 0,5 qui, lors de l'installation et du retrait, provoquera moins d'usure et d'endommagement de la

métallisation de l'embase.

Le support E/S a une structure en forme de canal en "U" obtenue à partir d'acier inoxydable demi dur. Ceci donne de la résistance à l'épaisseur de matériau relativement mince requise pour que le support agisse comme un ressort le long de ses parois latérales o des contacts EMC sont emboutis. Ce matériau ne demande pas de métallisation ou finition secondaire et les supports

peuvent être utilisés tels que produits par la matrice.

Des points de contact de mise à la masse EMC sont incorporés dans le support à chaque demi pouce (tous les 12,70mm), approximativement, sur toute la périphérie du support pour se rapprocher de la connexion sur 360 degrés d'une protection de câble externe à la masse du cadre et pour assurer la continuité requise de la protection de l'armoire à la fente de périphérique. La configuration de ces contacts est caractéristique par le fait qu'ils constituent un type de ressort travaillant en torsion. Ces ressorts satisfont les différentes exigences relatives aux tolérances de fabrication des boîtes fantômes imposées par les différents matériaux utilisés pour la fabrication des diverses unités du système. Le ressort applique aussi une pression commandée à la surface de plastique plaquée sur la botte fantôme de façon à contrôler les forces d'insertion et de retrait et

l'érosion des surfaces plaquées.

La configuration des contacts est telle que le support peut être installé soit directement vers le bas dans la boîte fantôme de façon que les contacts coulissent vers le bas sur les parois latérales de la botte fantôme jusqu'à ce que le support soit en place, soit installé selon un angle quelconque depuis l'arrière de l'ouverture en suivant les parois latérales de la botte fantôme sans accrocher ou se suspendre aux coins et bords de la boite, ce qui endommagerait soit la botte,

soit le support.

La conception du support permet de supprimer toutes les vis de fixation internes. La sécurité du produit requiert que le support assure un chemin substantiel à la masse du cadre dans le cas d'une défaillance d'une fonction ou d'un raccordement externe produisant un état d'insécurité électrique du support. En conséquence, un boulon à ailettes extérieur prisonnier est disposé dans une fente au bas du support et fixe le

support à un contact de masse.

Les supports sont fixes aux cartes de périphérique par deux rivets protubérants. Deux languettes prévues d'un côté, l'une en haut et l'autre en bas, assurent une portée de support maximale. Chaque languette présente une partie en relief avec un trou dans ladite languette. Les rivets passent dans les trous du support et dans des trous correspondants dans la carte. Un mandrin tiré dans le centre du rivet écarte les bords du rivet, ce qui centre les pièces par rapport aux trous et en même temps, les fixe ensemble. Les rivets réduisent aussi l'accumulation des tolérances, assurent un bon chemin conducteur, réduisent les fixations requises et peuvent être assemblés sur une chaîne de production automatisée. Les languettes sont estampées pour maintenir la tête du rivet dans la largeur minimale du support. Ceci évite les interférences entre la tête des rivets et la boite fantôme. Les parties estampés sont formées à des profondeurs différentes pour permettre à la carte de rester dans une position à par rapport au tableau plan tout en étant en correspondance avec l'angle d'inclinaison de moulage dans la botte fantôme. Ces trous ou emplacements sont standardisées pour qu'à mesure que de nouvelles cartes de périphérique sont développées, le seul outillage pouvant être requis soit une nouvelle douille pour la

matrice de découpage progressif des connecteurs E/S.

Les deux languettes/bras de chaque côté en haut du support, assurent de multiples fonctions: Ils assurent une butée de position basse maximale (en association avec des colonnettes de guidage) si bien que les cartes de périphérique ne basculeront pas et ne provoqueront pas de court circuit au système

connecteur/languettes des cartes.

Les languettes assurent une sécurité maximale du système car elles sont disposées derrière les colonnettes de guidage moulées dans l'embase de façon que des intrus soient physiquement obliger de forcer et d'endommager les supports avant de pouvoir accéder au

bus du système.

Ils assurent un plan de référence/repère principal pour

l'outillage des supports.

Ils assurent le plan de référence principal entre l'ensemble des supports E/S et cartes de fonction et le

tableau plan.

Un doigt flexible est formé en haut du support entre les languettes en forme de bras pour assurer un contact de masse EMC avec la surface conductrice de la boite fantôme. Le support E/S est conçu pour toutes les cartes de périphérique indépendamment du type et de la taille requis des connecteurs E/S. Par l'utilisation de douilles dans l'outillage, les innombrables connecteurs E/S qui seront requis dans le futur, pourront être manipulés dans le même outil pour le découpage à l'emporte pièce des supports. Les configurations améliorées décrites ici présentent les avantages suivants par rapport aux configurations de l'art antérieur: 1. La configuration des fentes est adaptée pour qu'elles puissent être facilement moulées en une

armature de plastique.

2. Le support a une configuration telle qu'il fait contact électrique avec la fente en un certain nombre de points au moyen de surfaces flexibles ainsi qu'avec une zone située sous une fixation filetée. 3. Le support et la fente ont une configuration telle que la configuration à contacts multiples n'est pas perturbée par le déplacement du support dans le sens de la longueur de la carte dû aux variations des tolérances dimensionnelles de la carte et de l'ensemble du tableau plan dans lequel la carte est enfichée, et 4. La forme du support et la direction d'application des forces de contact sont choisies pour éviter la déformation du support pendant l'installation, ce qui améliore ainsi à la fois l'apparence de l'unité et la masse électrique du support. Un contact par points multiples avec une distance réduite au minimum entre les points de contact facilite la réduction des radiations électromagnétiques depuis l'unité. La distance réduite au minimum entre les points de contact réduit au minimum la réflexion des radiations électromagnétiques par n'importe quelle fente pouvant exister entre le support et l'armature et réduit au minimum les effets des configurations de

tension induite aux hautes fréquences sur le support.

De plus, des points de masse multiples sont utilisés pour augmenter l'effet de la mise à la masse électrique du support aux hautes fréquences si bien qu'on peut s'attendre à une amélioration de la mise à la masse

électrique de tout connecteur de câble fixé au support.

Ce dernier effet est particulièrement important en raison du fait que des câbles improprement mis à la masse et blindés et fixés à ces connecteurs, tendent à

émettre des radiations comme des antennes.

Comme on va le décrire plus en détails ci dessous, le nouvel agencement mécanique du cadre, des supports E/S, du connecteur tableau/cartes, des cartes de fonction et du tableau plan et de leurs interconnexions mécaniques et électriques, permet aux distances entre les centres des contacts dans le connecteur tableau/cartes d'être réduites d'une valeur pouvant atteindre 50%. En outre, le nombre des contacts/lignes de masse dans ce connecteur a été réduit des trois quarts sans réduction significative des radiations électromagnétiques. La combinaison de ces améliorations réduit de manière

significative la taille du connecteur tableau/cartes.

Ces caractéristiques de l'amélioration apportées au dispositif ainsi que d'autres apparaîtront mieux

d'après la description détaillée de l'invention qui va

suivre faite en se reportant aux dessins ci joints dans lesquels: Les figures 1, 2 et 3 sont des vues en élévation, en plan et de côté d'une réalisation d'une boite fantôme

incorporant les améliorations de la présente invention.

Les figures 4 et 5 sont des vues en perspective d'une forme du support E/S amélioré et en plan de l'ébauche de support après qu'il ait été découpé à l'emporte pièce mais avant qu'il soit entièrement formé pour être

utilisé pour recouvrir une prise vide.

Les figures 6 et 7 sont des vues en perspective et en plan similaires d'une autre forme du support E/S il[ amélioré adapté pour permettre une connexion à une

carte de fonction.

La figure 8 est une vue en perspective fragmentaire illustrant une boite fantôme généralement du type représenté à la figure 1, fixée dans une armoire de calculateur, et d'une carte de fonction ayant un support E/S amélioré et insérée dans un connecteur tableau/cartes. La figure 9 est une vue en perspective éclatée d'une carte de fonction, d'une forme de support E/S améliorée, de formes préférées de l'élément de retenue des cartes et du porte cartes et des moyens de fixation

de ces éléments ensemble.

La figure 10 est une vue en perspective fragmentaire de la forme préférée de la boîte fantôme moulée dans le cadre de l'unité de calcul en tant que partie solidaire de celui ci et des formes préférées des supports E/S améliorés. Les figures 11, 12 et 13 sont des vues en plan, en coupe et de côté en coupe du connecteur tableau/cartes amélioré. La figure 14 est une illustration schématique de l'agencement des broches de la figure 13 pour expliquer

les radiations électromagnétiques émises par celles ci.

Et la figure 15 illustre schématiquement l'agencement amélioré des lignes de masse et de signaux couplées aux contacts dans le connecteur cartes/tableau des figures

11-13.

Description détaillée

Les figures 1-3 montrent un exemple d'une boite fantôme améliorée 1 comportant trois fentes verticales 2 se présentant sous la forme de canaux en forme de "U". Des surfaces d'embase 3 sont formées à l'arrière de chaque canal et la largeur des canaux va en diminuant de haut en bas (Figure 1) par une inclinaison des côtés de 0,5 . Des encoches 4 (Figure 2) sont formées aux extrémités supérieures du canal. La boite 1 est de préférence moulée dans du polycarbonate et toutes les surfaces avants et de côté sont revêtues de métal, de

préférence du cuivre et du nickel.

Les supports E/S 5 et 6 (Figures 4 et 6) sont chacun fabriqués à partir d'acier inoxydable avec une section en forme de "U" permettant son insertion dans l'un des canaux 2. Les supports 5 et 6 ont aussi une largeur qui se réduit de haut en bas selon un angle d'inclinaison de 0,5 si bien que lorsqu'ils coulissent dans les canaux 2 de haut en bas, un espace libre existe entre le support et les côtés du canal et l'usure des contacts 8 et 9 est réduite au minimum jusqu'à ce que

le support E/S soit bien assis dans le canal.

Lorsque les supports 5 et 6 sont initialement découpés à l'emporte pièce en ébauches (Figures 5 et 7), de petites découpes triangulaires 10 et 11 sont réalisées dans les parties latérales 12 et 13 des supports. Des languettes 14 et 15 sont ensuite obtenues par emboutissage pour former les contacts orientés vers l'extérieur 8 et 9 qui agissent en porte à faux pour assurer une connexion électrique fiable lorsqu'ils entrent en contact avec les parois latérales verticales des canaux 2. Les contacts sont de préférence séparés par une distance de un demi pouce (12,70mm) afin de réduire au minimum les radiations électromagnétiques

autour du support 5 ou 6 et au travers des canaux 2.

Une languette flexible 16 est formée à l'extrémité supérieure du support 5 et des languettes 17 et 18 sont formées au fond, définissant une fente 19. Le support 6 présente des languettes similaires 20, 21, 22 et la

découpe 23.

Une ou plusieurs ouvertures comme celle représentée en 24 (Figures 8 et 9) sont prévues dans le support 6 pour recevoir des ensembles de prises de câbles E/S non représentés. Les languettes 25 et 26 du support 6 sont prévues pour permettre la connexion d'une carte de fonction 27 (Figures 8 et 9). Le support 5 n'a pas d'ouverture 24 ni de languettes 25 et 26, car il est destiné à recouvrir un canal 2 au travers duquel aucune connexion ne sera réalisée à un dispositif périphérique externe. La figure 9 illustre une forme préférée de l'ensemble de cartes de fonction comprenant la carte 27, le support 6 fixé à la carte par des éléments de fixation sous la forme de rivets 27A et de rondelles 28. Les rivets 27A sont reçus dans des trous 29 et 30 ménagaés dans les zones en relief des languettes 25 et 26 du support 6 et le rivet supérieur est aussi reçu dans un trou 31 ménagé dans un porte carte 32 afin de permettre la connexion serrée et précise (comme décrit ci dessus) du support 6 et de la carte 27 au porte carte 32. Les têtes des rivets sont noyées dans les zones en relief

comme décrit plus en détails ci dessus.

Des broches de fixation automatique supérieure et inférieure 33 d'un élément de retenue de carte 34 fixent l'élément de retenue à la carte 27 lorsqu'elles sont enfoncées dans les trous 35 de la carte. La carte 27 présente aussi une languette 36 avec des conducteurs de chaque côté de celle ci et destinée à être reçue dans un connecteur correspondant comme celui représenté en 37 (Figure 8). Des connexions externes à un dispositif périphérique sont assurées au travers d'une prise 38

portée par la carte 27.

La figure 8 montre le support 6 sur le point de pénétrer dans le canal 2 de la boîte fantôme 1 lorsque la carte 27 est abaissée pour forcer la languette 36 dans le connecteur 37. Des broches (non représentées) sur le bord inférieur du connecteur 37 ont été précédemment introduites en force dans des trous correspondants (non représentés) dans le tableau logique plan 39. Le tableau 39 est positionné avec précision sur l'embase d'un cadre de calculateur 40 au moyen de trous de positionnement correspondants et de broches représentés en 41. La boite fantôme 1 est fixée de manière appropriée à, et positionnée dans le cadre par rapport au tableau 39. Des contacts de masse de protection 42 sont adaptés pour assurer un contact de protection mécanique et électrique ferme avec des languettes comme en 17 et 18 (Figure 4) du support 5 et des languettes 21 et 22 du support 6 au système de masse de protection. Les languettes supérieures 16 et des supports sollicitent la surface plaquée de l'élément transversal supérieur 43. Les languettes 50 dans les supports 5 sont logées dans les encoches 4 pour retenir les extrémités supérieures des supports en place. Le système de masse de protection (non

représenté) est distinct du système de masse logique.

Cette isolation interdit aux signaux logiques de

retourner par le blindage à la masse de sécurité C.A.

au travers de l'équipement externe. La zone importante définie par une telle boucle externe implique des radiations RF de fréquence élevée significatives même

avec des courants très faibles dans la boucle.

La figure 10 représente la réalisation préférée de la boite fantôme la intégrée directement dans le cadre a. Lorsque l'ensemble à carte 27 est installé dans la boîte fantôme la, le support de carte 6a fonctionne dans une fente associée 2a du cadre de machine 40a qui est une structure en plastique plaquée de cuivre et de nickel pour assurer la conductivité électrique entre le support et le cadre. Le support de carte 6a comprend une surface arrière qui referme essentiellement la fente 2a du cadre de la machine lorsqu'un ensemble à carte de logique interne est installé. Si le circuit de la carte 27 est connecté à des dispositifs extérieurs à l'unité du système, un connecteur de câbles (non représenté) est enfiché dans un trou approprié 24a ménagé dans cette surface arrière. Ces connecteurs sont aussi généralement mis électriquement à la terre à cette surface arrière. Le support de carte 6a comprend en outre une paire de surfaces latérales 13a qui coulissent dans une position adjacente aux surfaces de cadre 45 sur chaque côté du canal 2a. Chacune de ces surfaces latérales 13a comprend cinq points de contact 9a. Chaque point de contact est maintenu en position par l'action d'un ressort en porte à faux. Ces surfaces, points de contact et ressorts en porte à faux sont découpés à l'emporte pièce et obtenus à partir d'une simple feuille d'acier inoxydable. Les dix points de contact 9a entrent en contact avec des zones adjacentes des surfaces de cadre 45, assurant ainsi une fonction de liaison à la masse répartie en des points multiples, ce qui est souhaitable pour faciliter la commande des radiations électromagnétiques. L'action du ressort en porte à faux est telle que ce contact est assuré indépendamment des variations dimensionnelles du support de carte 6a et du cadre 40a. En raison du fait que les surfaces latérales 13a sont parallèles à la direction de la flèche 46, le chevauchement assuré par rapport aux surfaces de cadre 45, est maintenu, si bien que ce contact est lui même maintenu, indépendamment de l'effet des variations permises des tolérances dans la direction 46 localisant la carte 27 au moyen de la

languette 36 (Figure 8).

Les surfaces de cadre 45 sont légèrement inclinées l'une par rapport à l'autre pour former une ouverture qui est plus large à son entrée pendant l'installation d'un ensemble à carte. Il en est ainsi pour permettre le retrait de la partie de la matrice qui forme cette partie du cadre en plastique 40a. Les surfaces latérales 13a du support de carte sont légèrement inclinées de manière similaire l'une par rapport à l'autre afin d'assurer un engagement uniforme lorsque l'ensemble à carte est complètement installé. Ce rétrécissement du profil de l'ouverture et du support de carte facilite aussi l'installation ou le retrait de l'ensemble à carte puisque on a éliminé la nécessité d'une déflexion complète des ressorts en porte à faux

pendant le déroulement du procédé d'installation.

Le support de carte 6a comprend aussi une languette d'extrémité supérieure 20a qui entre en contact avec une surface de cadre adjacente 43a lorsque l'ensemble à carte est installé, et des languettes d'extrémité inférieures 21a et 22a qui entrent en contact avec la surface opposée de la languette 42a d'un élément de mise à la masse 47. Cet élément de mise à la masse 47 est électriquement connecté à la masse électrique de la machine par un moyen de couplage C.C. approprié qui n'est pas représenté. Les extrémités des languettes 21a, 22a et la languette 42a s'écartent les unes des autres pour faciliter l'installation de l'ensemble à carte en évitant le contact des extrémités les unes

contre les autres.

Les languettes 21a et 22a présentent une encoche 23a qui permet à ces languettes de passer à côté du trou fileté 48 qui reçoit un boulon fileté prisonnier 49 qui est fileté à une extrémité et moleté à l'autre. Ce boulon 49 peut être serré à la main pour bloquer les languettes 21a et 22a après l'installation de l'ensemble à carte. Ce blocage forme un chemin de mise à la masse électrique qui est capable de porter des courantsrelativement élevés pour assurer l'activation de dispositifs de protection dans le cas d'un court circuit impliquant le matériel fixé au support de carte. Les supports de fermeture 5a sont prévus pour fermer les fentes inutilisées du cadre. Ces supports sollicitent les surfaces du cadre 40a et des languettes 42a associées à l'élément de mise à la masse 47 comme décrit ci dessus. En outre, une paire de languettes 50 fonctionnent dans des encoches adjacentes 51 du cadre a pour maintenir l'extrémité supérieure de chaque support 5a en place lorsqu'il est installé. Des languettes similaires 50 sont aussi prévues sur le support 6a et empêchent aussi la carte 27 de trop basculer. Le cadre 40a comprend aussi des surfaces de bords de fentes 3a qui, dans un souci d'esthétique, coupent la vue des zones de contact depuis l'extérieur, à l'arrière de l'unité, commandent l'écoulement pneumatique de refroidissement et évitent en outre toute radiation électromagnétique à l'extérieur de l'unité. Etant donné que les surfaces de contact 45 sont parallèles à la direction de la flèche 46 et que les contacts 9a présentent une configuration qui leur permet d'assurer le contact électrique avec ces surfaces, ce contact sera assuré indépendamment des variations de l'emplacement de l'ensemble à carte dans la direction de la flèche 46 en raison de l'engagement de la languette de carte 36 avec le connecteur de carte principale 37 comme illustré à la figure 8. On peut s'attendre à ce que ces variations apparaissent en raison des variations des tolérances dimensionnelles rencontrées dans l'ensemble à carte, le cadre et la carte principale. Cet engagement de contact est en outre assuré sans voilage de la structure principale du support de carte 6a. Etant donné que la section de ce support 6a a la forme d'un "U", cette structure est rigide et résiste au voilage. Etant donné qu'une multitude de points de contact sont prévus autour de la périphérie du support de carte 6a, la distance entre points adjacents est limitée, ce qui réduit au minimum la longueur de toute fente au travers de laquelle des

radiations électromagnétiques pourraient s'échapper.

Etant donné que les points de contact sont de configuration souple par rapport à la structure principale du support de carte 6a, le contact électrique peut être facilement assuré en tous points indépendamment de la variation des dimensions dans la

limite des tolérances.

Les inconvénients de la configuration de l'art antérieur sont ainsi éliminés par la configuration

décrite ici.

Dans les calculateurs personnels futurs, il sera souhaitable d'offrir dans une même boîte de dimensions données, la possibilité d'installer des processeurs différents avec, par exemple, un bus de données à 8 ou 16 bits, un bus d'adresses à 24/32 bits pour de petits calculateurs à bus unique ou multiples avec des processeurs différents mais compatibles. Ceci permettra d'avoir une base sur laquelle on pourra construire une pluralité de petits systèmes dont la gamme s'étendra au dessus et en dessous du marché actuel du calculateur personnel. Le maintien de l'espace à l'intérieur du cadre et la conservation de caractéristiques EMC supérieures, sont des caractéristiques importantes de ces futurs systèmes. Dans de tels systèmes, des signaux issus de l'horloge du processeur et d'un oscillateur du système, sont appliqués sur un ou plusieurs bus asynchrones. Les signaux sont utilisés pour générer d'autres signaux à vitesse élevée à la fois par des circuits sur le tableau plan comme 39, figure 8, et sur des cartes de fonction comme 27. Même lorsque l'horloge de processeur sur le bus est un sous-multiple de l'horloge réelle utilisée pour incrémenter le processeur, des transitions sur le bus stimulées par le processeur génèrent des composantes de fréquence qui sont des harmoniques ou des produits de mixage de l'horloge de processeur vraie. Il est bien connu que le champ électromagnétique émis (EMC) est produit par le total des boucles de courant émettrices dans le système. Un réel progrès dans l'optimisation de EMC peut être assuré dans un système par l'élimination de câbles, la commande des temps de montée, le découplage et autres exemples de bonne pratique du concepteur. Sans résoudre la radiation à sa source, une bonne pratique du concepteur peut cependant impliquer des solutions onéreuses comme le filtrage, le placage du chassis et des alimentations de puissance et le blindage. La radiation émise depuis le connecteur entre la carte principale et une carte de fonction peut être réduite de manière significative en appliquant les techniques

décrites ci dessous.

Les essais dans une chambre EMC quelconque ont montré que les connecteurs d'entrée/sortie (E/S) constituent la source principale de radiation EMC même lorsque le système n'apparaît qu'avec le raccordement de l'équipement externe. Ceci est dQû au fait que des boucles de courant sont introduites par l'horloge de processeur et autres signaux de haute fréquence lorsqu'ils entrent dans et reviennent de la carte de fonction E/S. Des plans de mise à la masse dans le tableau plan et les cartes de fonction y élimineront les boucles de courant mais les signaux émis sont exposés lorsqu'ils passent dans les connecteurs des cartes de fonction. L'énergie émise est déterminée par l'équation suivante en se reportant à la figure 14:

EQUATION 1: E = KAIF2

OU: E est le vecteur du champ émis K est une constante de proportion A est la zone de chaque boucle I est le courant dans la boucle F est la composante de fréquence générant l'énergie Le résultat net de ceci est que l'énergie émise est commandée par trois facteurs, la zone de la boucle, le courant et la fréquence. En outre, le problème

s'aggrave à raison du carré de l'horloge du processeur.

La fréquence est dictée par la vitesse du processeur choisie par le concepteur et le courant est dicté par le courant des récepteurs et excitateurs de logique disposés sur les cartes de fonction. La zone de boucle est déterminée par la distance du signal à la terre la plus proche et les dimensions physiques de la connexion comme 37, figure 8. Etant donné qu'un processeur de 6mhz est à 6db en dessous de la limite de la classe B FCC, cette équation prédit alors correctement qu'une horloge de 8mhz dans la même horloge du même processeur sera de ldb en dessous de la limite de la classe B FCC à la fréquence ou harmonique analogue. De plus, sans autre effort pour contenir la radiation, la limite FCC serait dépassée dans le cas d'un processeur fonctionnant avec une horloge au dessus de 8,5mhz. Un système de mise à la terre expérimental utilisant un agencement de broches amélioré et autres caractéristiques EMC décrites ici, a été testé à 20db de marge pour des composants générés par le processeur indiquant une coupure par la méthode précédente à

approximativement 30mhz.

Le courant de retour à la terre passe principalement par le chemin préféré en raison de l'impédance plus faible due à l'inductance mutuelle au conducteur de signaux adjacent. Dans un câble, une masse séparée est généralement associée à chaque signal afin d'assurer le couplage inductif mutuel "M" à un seul chemin lorsqu'une inductance significative "L" (diluant l'effet de "M") peut être en série avec les masses aux connexions de masse à point unique des extrémités de câble. Si l'inductance en série "L" est réduite au minimum par des techniques classiques comme des plans de mise à la masse aux extrémités de câble ou des systèmes de mise à la masse en grille ou similaires, un retour de masse commun pour un certain nombre de signaux 1, 2, N peut alors être utilisé, les inductances mutuelles étant des facteurs dominants commandant la sélection du chemin de courant. La zone définie par l'espace entre signal et masse est donc réduite au minimum si le retour de masse

est adjacent à tous les signaux impliqués.

L'agencement de broches amélioré de la figure 15 réduit au minimum les émissions: a. Une broche sur quatre de chaque côté du connecteur marginal de carte de fonction 36 (Figure 8) est connectée directement à la masse ou découplée à la masse à haute fréquence (masse C.A.) comme montré à la figure 15. Les broches du connecteur 37 sont donc connectées de manière similaire. b. Les broches de masse C.A. d'un côté du connecteur marginal sont décalées de deux broches par rapport aux broches de l'autre côté. Ceci résulte en une configuration de mise à la masse symétrique o aucun signal n'est séparé d'une

masse C.A. par plus d'une broche.

c. L'agencement de masse C.A. symétrique tend à annuler des champs émis par un signal relatif à

deux masses.

d. Des signaux qui sont commutés simultanément sur le bus, sont agencés avec une moitié des signaux d'un côté de la languette de carte 36 et du connecteur 37 et une moitié de l'autre côté très proche l'une de l'autre. Ceci facilite l'annulation des champs. Ceci est assuré aussi bien avec le bus d'adresses qu'avec le bus de données. e. Des signaux à temps de montée rapides de hautes

fréquences sont agencés adjacents aux masses C.A.

f. Le connecteur 37 est miniaturisé à la moitié de l'espacement broche à broche des connecteurs connus afin de réduire encore plus la zone de la boucle. g. Les signaux de système audio utilisent -une masse séparée (non représentée)pour minimiser le

couplage des informations numériques et sonores.

h. Tout le courant n'est renvoyé qu'au travers des masses des connecteurs et non par le connecteur

de support arrière ou les lignes de câbles.

On notera qu'une réduction par un facteur de quatre dans la zone en boucle est requise pour décaler un doublage de fréquence. Beaucoup des changements de concept exécutes pour permettre l'amélioration indiquée ci dessus, améliorent aussi les possibilités de câblage

et de fabrication des cartes et des tableaux plans.

Une réalisation préférée du connecteur 37 est montrée aux figures 11-13. Des connecteurs plus longs avec un plus grand nombre de broches peuvent maintenant être utilisés dans l'espace attribués dans les systèmes précédents aux connecteurs avec bien moins de broches de signaux. Une ou plusieurs broches d'alignement 60 dans le connecteur 37 sont adaptées pour être reçues dans des structures correspondantes (non représentées) de la languette 36 d'une carte de fonction lorsque celle ci est introduite dans le connecteur 36. Ces broches 60 sont importantes pour réduire les tolérances au minimum et permettre des distances plus courtes entre les centres des broches de contact sur la carte, le tableau et le connecteur et pour éviter des courts circuits entre des broches du connecteur 37 par des contacts de la languette 36 si la carte 27 est trop

basculée d'une extrémité de la languette 36 à l'autre.

Les languettes 50 sur le support 6a (Figure 10) disposées dans les passages 51 facilitent aussi l'évitement des courts circuits entre des broches

adjacentes du connecteur 37.

Des lignes de contact sur des surfaces opposées de la languette 36 sollicitent des fils ou broches de contact opposés 61 et 62 dans le connecteur 37 et des extrémités opposées des broches 61, 62 font saillies sous le connecteur 37 pour réception dans les trous de traversée plaqués (non représentés) ménagés dans le

tableau plan 39 (Figure 8).

Des broches d'alignement 63 faisant saillies sous la surface inférieure du connecteur 37, sont reçues dans des trous d'alignement correspondants (non représentés) ménagés dans le tableau 39 pour assurer l'alignement approprié du connecteur et le guidage pendant l'insertion. Bien que l'on ait représenté et décrit ici une réalisation préférée de la présente invention, il est évident qu'il n'est pas question de limiter ladite invention au cadre précis de sa construction telle que décrite ici et que tous les droits sont réservés en ce qui concerne tous les changements et modifications entrant dans le cadre de l'invention telle que définie

par les revendications ci jointes.

Claims (8)

Revendications

1. Un système de calculateur comprenant un tableau de circuits imprimés (39) portant interconnectées à celui-ci, une pluralité de connecteurs (37) pour recevoir et connecter des cartes de fonction (27), chaque connecteur présentant des première et seconde rangées de contact (61, 62) alignées l'une en face de l'autre par paires pour assurer la connexion avec des broches correspondants sur des surfaces opposées d'un connecteur par la tranche (26) sur une carte de fonction, caractérisé en ce que des contacts sélectionnés dans chaque rangée sont des contacts de masse et en ce qu'un nombre plus important que le nombre desdits contacts sélectionnés sont des contacts porteurs de signaux (figure 5) et en ce que les contacts de masse et porteurs de signaux sont positionnés de façon que chaque contact porteur de signaux soit situé à une distance n'excédant pas une position de contact depuis un contact de masse dans l'une quelconque

des rangées.

2. Un système selon la revendication 1 dans lequel chaque quatrième contact dans chaque rangée est un contact de masse et les contacts de masse dans les rangées sont décalées entre les rangées de deux

positions de contact.

3. Un système selon la revendication 1 ou la revendication 2 dans lequel des contacts en groupes qui sont commutés simultanément, sont situés à proximité les uns des autres et disposés

de manière égale dans chaque rangée.

4. Un système selon l'une quelconque des

revendications précédentes dans lequel des

2 612728

contacts pour porter des signaux avec des temps de montée plus rapides, sont positionnés plus proches

des contacts de masse.

5. Un système selon l'une quelconque des

revendications précédentes comprenant une

structure électriquement conductrice présentant des fentes verticales au travers desquelles peuvent être réalisées des connexions entre les cartes de fonction et des dispositifs périphériques extérieurs, et des caches électriquement conducteurs fixés aux cartes pour recouvrir lesdites fentes lorsque les cartes sont montées dans lesdits connecteurs, ledit système étant en outre caractérisé en ce que chacune desdites fentes est d'une profondeur qui définit un canal électriquement conducteur et en ce que chacun desdits caches présente une section en forme de U dimensionnée pour s'engager dans l'un desdits canaux conducteurs et entrer en contact

électrique avec celui-ci.

6. Un système selon la revendication 5 dans lequel chacun desdits caches est formé à partir d'un matériau conducteur flexible et présente des contacts rappelés par ressort pour entrer en contact avec les côtés de l'un desdits canaux conducteurs.

7.Un système selon la revendication 5 ou la revendication 6 dans lequel chaque canal et son cache sont formés en biseau vers le haut et vers l'intérieur.

8. Un système selon l'une quelconque des

revendications 5 à 7 dans lequel chaque cache

présente des languettes d'extrémité permettant son engagement à rappel par ressort et son contact électrique avec des éléments conducteurs correspondants situés au bas de chaque canal.