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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbinder, der eine
Mehrzahl von Kontaktfeldern enthält,
und insbesondere auf einen Verbinder, der geeignet ist für eine Hochgeschwindigkeitsdifferenzsignalübertragung.
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Zunächst wird
eine Hochgeschwindigkeitsdifferenzsignalübertragung beschrieben. Die Hochgeschwindigkeitsdifferenzsignalübertragung weist
zwei Typen von Übertragungsarten
auf, d. h. einen unsymmetrischen (einendigen) Typ und einen symmetrischen
(differentiellen) Typ. Der einendige Typ ist eine Betriebsart, bei
der ein hoher Pegel und ein niedriger Pegel eines Digitalsignals
durch den Spannungsunterschied zwischen einer Masseleitung und einer
Signalleitung unterschieden werden, und er wird bislang allgemein
verwendet. Der Differenztyp dagegen ist eine Betriebsart, in der
zwei Signalleitungen (+, –)
verwendet werden, und der hohe Pegel und der niedrige Pegel werden
durch den Spannungsunterschied zwischen den zwei Signalleitungen
unterschieden. In dem Differenztyp haben die zwei Signale auf den
zwei Signalleitungen jeweils den gleichen Spannungspegel und unterscheiden sich
voneinander in der Phase um 180°.
Verglichen mit dem einendigen Typ stellt der Differenztyp eine zuverlässige Übertragung
sicher, da eine in den zwei Signalleitungen erzeugte Störung an
dem Empfängereingang
ausgelöscht
wird.
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Daneben
gibt es eine weitere Übertragungsart
entsprechend TMDS (Transition Minimized Differential Signaling = übergangsminimiertes
differentielles Signalisieren). TMDS ist ein Standard zum Austausch
von Bilddaten zwischen einem PC-Hauptkörper und einem Anzeigemonitor,
und es ist eine Betriebsart, in der Da tenübertragung durch Verwendung
von zwei Signalleitungen (+, –)
und einer einzelnen Masseleitung durchgeführt wird.
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In
einem vorhandenen Verbinder mit Signalkontakten und Massekontakten
wird ein Aufbau verwendet, bei dem die Signalkontakte und die Massekontakte
einander in einem gitterartigen Muster gegenüberliegen, oder ein Aufbau,
bei dem die Massekontakte teilweise ausgelassen sind. Bei dem ersteren
Aufbau ist die Anzahl von Kontakten erhöht, so dass eine Miniaturisierung
des Verbinders schwierig ist. Bei dem letzteren Aufbau werden die
Hochfrequenzeigenschaften des Verbinders beträchtlich verschlechtert.
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Derzeit
ist eine Übertragung
von Hochgeschwindigkeitsdifferenzsignalen in einer steigenden Anzahl
von Softwareanwendungen erforderlich. Unter diesen Umständen gibt
es einen Bedarf für
einen Verbinder mit einer kompakten Größe, einem geringen Preis und
ausgezeichneten Hochfrequenzeigenschaften.
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WO
01/06602 A1 offenbart einen Verbinder, der zwei oder mehr Sätze aus
einem Masseanschluss und zwei Signalanschlüssen aufweist. Jeder Satz aus
dem Masseanschluss und den Signalanschlüssen ist in einem Dreieckmuster
angeordnet. Alle Masseanschlüsse
sind jedoch in einem Feld angeordnet, das von einem anderen Feld
verschieden ist, in dem alle Signalanschlüsse angeordnet sind.
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US-A
5,525,067 offenbart Anordnungen von Kontakten. Dort gibt es zwei
oder mehr Signalkontaktfelder und ein einzelnes Massekontaktfeld.
Jedes der Signalkontaktfelder besteht aus einer Mehrzahl von Signalkontakten.
In gleicher Weise besteht das Massekontaktfeld aus einer Mehrzahl
von Massekontakten. Jeder Massekontakt wird gemeinsam mit den Signalkontakten
der Signalkontaktfelder verwendet. Dreieckige Anordnungen sind jedoch
nicht offenbart.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verbinder
bereitzustellen, der eine kompakte Größe, einen geringen Preis und
ausgezeichnete Hochfrequenzeigenschaften aufweist.
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Die
Aufgabe wird erfüllt
durch den Verbinder nach Anspruch 1.
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Andere
Zweckmäßigkeiten
der vorliegenden Erfindung werden im Laufe der Erfindung klar.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1A ist
eine schematische Draufsicht auf eine Buchse nach einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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1B ist
eine schematische Vorderansicht der Buchse von 1A;
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2A ist
eine Draufsicht auf die in 1A und 1B dargestellte
Buchse;
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2B ist
eine teilgeschnittene Seitenansicht der Buchse von 2A;
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2C ist
eine Vorderansicht der Buchse von 2A;
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2D ist
eine Seitenansicht der Buchse von 2A;
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3A ist
eine Draufsicht auf einen Stecker, der darauf angepasst ist, mit
der in 2A bis 2D dargestellten
Buchse verbunden zu werden;
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3B ist
eine Vorderansicht des Steckers von 3A;
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3C ist
eine Seitenansicht des Steckers von 3A;
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4 ist
eine schematische Draufsicht auf eine Buchse nach einer zweiten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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5A ist
eine Draufsicht auf die in 4 dargestellte
Buchse;
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5B ist
eine teilgeschnittene Seitenansicht der Buchse von 5A;
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5C ist
eine Vorderansicht der Buchse von 5A;
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5D ist
eine Seitenansicht der Buchse von 5A;
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6A ist
eine Draufsicht auf einen Stecker, der darauf angepasst ist, mit
der in 5A bis 5D dargestellten
Buchse verbunden zu werden;
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6B ist
eine Vorderansicht des Steckers von 6A;
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6C ist
eine Seitenansicht des Steckers von 6A;
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7A ist
eine schematische Draufsicht auf eine Buchse nach einer dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7B ist
eine schematische Vorderansicht der Buchse von 7A;
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8A ist
eine Draufsicht auf die in 7A und 7B dargestellte
Buchse;
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8B ist
eine teilgeschnittene Seitenansicht der Buchse von 8A;
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8C ist
eine Vorderansicht der Buchse von 8A;
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8D ist
eine Seitenansicht der Buchse von 8A;
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9 ist
eine Draufsicht zum Beschreibung eines Verbindungsmusters von Übertragungskabeln;
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10A ist eine Draufsicht auf einen Aufbau einer
Verbindung zwischen den Übertragungskabeln und
jedem der Buchsenanschlüsse;
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10B ist eine Unteransicht auf den Verbindungsaufbau
von 10A;
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10C ist eine Seitenansicht von links auf den Verbindungsaufbau
von 10A;
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11A ist eine Draufsicht auf einen Abwandlung des
in 10A bis 10C dargestellten Verbindungsaufbaus;
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11B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie
A-A in 11A
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12A bis 12J sind
verschiedene Ansichten, von denen jede eine in jeder der Buchsen verwendete
Grundplatte zeigt;
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13A bis 13J sind
verschiedene Ansichten, von denen jede eine in jeder der Buchsen verwendete
Abschirmplatte zeigt;
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14A bis 14J sind
verschiedene Ansichten, von denen jede eine Kombination der ineinander
eingreifenden Grundplatte und Abschirmplatte zeigt; und
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15 ist
eine Ansicht zum Beschreiben einer Abstandsumwandlung zwischen Kontakten
und Durchgangslöchern,
die jeweils in einer Leiterplatte zum Aufnehmen der Kontakte ausgebildet
sind.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Zunächst wird
mit Bezug auf 1A und 1B bis 3A bis 3C ein
Verbinder nach einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Der
in den Figuren dargestellte Verbinder ist eine Verbinderbuchse 1 (kurz:
Buchse). Wie in 1B und 2A bis 2D dargestellt,
enthält die
Buchse 1 eine Mehrzahl von Signalkontakten S, eine Mehrzahl
von Massekontakten G, und eine Mehrzahl von gewöhnlichen Kontakten D (für niedrige
Geschwindigkeiten), und einen Isolator 2, der die Signalkontakte
S, die Massekontakte G und die gewöhnlichen Kontakte D hält, sowie
eine Buchsenschale 3, die alle die oben genannten Bestandteile umgibt.
Jedes Paar von einander benachbarten Signalkontakten S enthält einen
(+)-Signalkontakt und einen (–)-Signalkontakt.
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Wie
in 1B dargestellt sind die Kontakte der oben erwähnten drei
Typen (S, G, D) in einer bestimmten Anordnung bereitgestellt. In
einem oberen Feld sind die Kontakte von der rechten Seite aus in der
Reihenfolge S, S, G, S, S, G, D, D, D angeordnet. In einem unteren
Feld sind die Kontakte von der rechten Seite aus in der Reihenfolge
G, S, S, G, S, S, D, D angeordnet. Die einander in dem oberen Feld
benachbarten Signalkontakte S, S und der Massekontakt G in dem unteren
Feld sind an drei Spitzen eines gleichschenkligen Dreiecks angeordnet.
In gleicher Weise sind der Massekontakt G in dem oberen Feld und
die einander in dem unteren Feld benachbarten Signalkontakte S,
S an drei Spitzen eines gleichschenkligen Dreiecks angeordnet.
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Eine
Deckfläche
der Buchsenschale 3 ist mit einem Paar von Federn 3A verbunden.
Die Federn 3A sind darauf angepasst in einen in 3A bis 3C dargestellten
Verbinderstecker (kurz: Stecker) 6 einzugreifen.
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Mit
Bezug auf 3A bis 3C enthält der Stecker 6 eine
Mehrzahl von Signalkontakten S, eine Mehrzahl von Massekontakten
G, eine Mehrzahl von gewöhnlichen
Kontakten D, einen Isolator 7, der die Signalkontakte S,
die Massekontakte G und die gewöhnlichen
Kontakte D hält,
und eine Steckerschale 8, die alle die oben genannten Bestandteile
umgibt.
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Eine
Deckfläche
der Steckerschale 8 ist mit einem Paar von Löchern 8A versehen.
Die Löcher 8A sind
darauf angepasst jeweils mit den Federn 3A der Buchse 1 in
Eingriff gebracht zu werden.
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Als
nächstes
wird mit Bezug auf 4 bis 6A bis 6C ein
Verbinder nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
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Der
in den Figuren dargestellte Verbinder ist eine Buchse 11.
Wie in 4 und 5A bis 5D dargestellt
enthält
die Buchse 11 eine Mehrzahl von Signalkontakten S, eine
Mehrzahl von Massekontakten G, eine Mehrzahl von gewöhnlichen
Kontakten D, einen Isolator 12, der die Signalkontakte
S, die Massekontakte G und die gewöhnlichen Kontakte D hält, und
eine Buchsenschale 13, die all die oben erwähnten Bestandteile
umgibt.
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Mit
Bezug auf 4 sind die Kontakte der oben
erwähnten
drei Typen (S, G, D) in einer bestimmten Anordnung bereitgestellt.
In einem oberen Feld sind die Kontakte von der rechten Seite aus
in der Reihenfolge S, S, S, S, D, D angeordnet. In einem mittleren
Feld sind die Kontakte von der rechten Seite aus in der Reihenfolge
G, G, G, G, D, D angeordnet. In einem unteren Feld sind die Kontakte
von der rechten Seite aus in der Reihenfolge S, S, S, S, D angeordnet.
Die einander in dem oberen Feld benachbarten Signalkontakte S, S
und der Massekontakt G in dem mittleren Feld sind an drei Spitzen
eines gleichschenkligen Dreiecks angeordnet. In gleicher Weise sind
der Massekontakt G in dem mittleren Feld und die einander in dem
unteren Feld benachbarten Signalkontakte S, S an drei Spitzen eines gleichschenkligen
Dreiecks angeordnet.
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Wie
in 4, 5A und 5B dargestellt,
ist eine Deckfläche
der Buchsenschale 13 mit einem Paar von Löchern 13A versehen.
Die Löcher 13A sind
darauf angepasst, mit einem in 6A bis 6C dargestellten
Stecker 16 in Eingriff gebracht zu werden.
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Mit
Bezug auf 6A bis 6C enthält der Stecker 16 eine
Mehrzahl von Signalkontakten S, eine Mehrzahl von Massekontakten
G, eine Mehrzahl von gewöhnlichen
Kontakten D, einen Isolator 17, der die Signalkontakte
S, die Massekontakte G und die gewöhnlichen Kontakte D hält, und
eine Steckerschale 18, die all die oben erwähnten Bestandteile umgibt.
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Eine
Deckfläche
der Steckerschale 18 ist mit einem Paar von Federn 18A versehen.
Die Federn 18A sind darauf angepasst, jeweils mit den Löchern 13A der
Buchse 11 in Eingriff gebracht zu werden.
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Als
nächstes
wird mit Bezug auf 7A, 7B und 8A bis 8D ein
Verbinder nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
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Der
in den Figuren dargestellte Verbinder ist eine Buchse 21 vom
SMT-Typ (Surface Mount = Oberflächenmontage).
Wie in 7B und 8A bis 8D dargestellt
enthält
die Buchse 21 eine Mehrzahl von Signalkontakten S, eine
Mehrzahl von Massekontak ten G, eine Mehrzahl von gewöhnlichen Kontakten
D, einen Isolator 22, der die Signalkontakte S, die Massekontakte
G und die gewöhnlichen Kontakte
D hält,
und eine Buchsenschale 23, die die oben erwähnten Bestandteile
umgibt.
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Wie
in 7B dargestellt sind die Kontakte der oben erwähnten drei
Typen (S, G, D) in einer bestimmten Anordnung bereitgestellt. In
einem oberen Feld sind die Kontakte von der rechten Seite aus in der
Reihenfolge S, S, G, S, S, G, D, D, D angeordnet. In einem unteren
Feld sind die Kontakte von der rechten Seite aus in der Reihenfolge
G, S, S, G, S, S, D, D angeordnet. Die einander in dem oberen Feld
benachbarten Signalkontakte S, S und der Massekontakt G in dem unteren
Feld sind an drei Spitzen eines gleichschenkligen Dreiecks angeordnet.
In gleicher Weise sind der Massekontakt G in dem oberen Feld und
die einander in dem unteren Feld benachbarten Signalkontakte S,
S an drei Spitzen eines gleichschenkligen Dreiecks bereitgestellt.
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Wie
in 7A dargestellt, sind die Kontakte in einer einzelnen
Reihe von der rechten Seite aus in der Reihenfolge S, G, S, S, G,
S, S, G, S, S, G, S, D, D, D, D, D angeordnet und sind von der Buchsenschale 23 unbedeckt.
Wie in 7A, 8A und 8B dargestellt
ist eine Deckfläche
der Buchsenschale 23 mit einem Paar von Federn 23A versehen. Die
Federn 23A sind darauf angepasst, mit einem (nicht dargestellten)
Stecker in Eingriff gebracht zu werden.
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Mit
Bezug auf 9 bis 11A und 11B wird ein Aufbau einer Verbindung von dem Verbinder
in jeder Ausführungsform
und Übertragungskabeln
beschrieben.
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Wie
in 9 dargestellt ist ein Innenleiter 31A jedes Übertragungskabels 31 mit
jedem Signalkontakt S verbunden. Jeder der Signalkontakte S und der
Massekontakte G weist einen Endabschnitt auf, der mit einer Leiterplatte
zu verbinden ist.
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Die
Endabschnitte sind derart in einer einzelnen Reihe angeordnet, dass
zwei Signalkontakte S einander benachbart angeordnet sind und dass
als nächstes
ein Massekontakt G angeordnet ist. Die Signalkontakte S und die
Massekontakte G sind in einem vorbestimmten Abstand A angeordnet.
Bei dieser Anordnung bleibt in einem jedem Massekontakt G zugewandten
Bereich ein Freiraum. Durch Verwenden des Freiraums ist es möglich, die Übertragungskabel 31,
von denen jedes einen Durchmesser größer als A und kleiner als 1,5
A aufweist, anzuordnen, wobei die Innenleiter 31A der Übertragungskabel 31 mit
den Signalkontakten S verbunden sind.
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In
jedem der oben erwähnten
Verbinder wird der Stecker mit den mit ihm verbundenen Übertragungskabeln
in die auf der Leiterplatte angebrachte Buchse eingesetzt. Jeder
der Signalkontakte S, der Massekontakte G und der gewöhnlichen
Kontakte D kann von einem Oberflächenmontagetyp
oder einem Durchgangslochtyp sein.
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Mit
Bezug auf 10A bis 10D weisen
die Übertragungskabel 31 Abschirmabschnitte 31B auf, die
in obere und untere Felder unterteilt sind. Grundplatten 32 und 33 für die oberen
und unteren Felder sind aufeinander gelegt und zwischen die oberen
und die unteren Felder der Abschirmabschnitte eingesetzt. Die Grundplatte 32 des
oberen Feld weist Verbindungsabschnitte 32A auf, die mit
den Abschirmabschnitten 31B des oberen Felds verbunden
sind. Die Grundplatte 33 des unteren Feldes weist Verbindungsabschnitte 33A auf,
die mit den Abschirmabschnitten 31B des unteren Feldes
verbunden sind.
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Die
Grundplatten 32 und 33 des oberen Feldes und des
unteren Feldes sind mit Anschlussabschnitten 32B und 33B versehen,
die jeweils mit den Massekontakten G in Kontakt zu bringen oder
zu verlöten
sind. Die Grundplatten 32 und 33 des oberen Feldes
und des unteren Feldes liegen einander gegenüber, wobei die Anschlussabschnitte 32B und 33B abwechselnd
angeordnet sind.
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Auf
diese Weise können
die Anschlussabschnitte 32B und 33B mit den Massekontakten
G verbunden werden, die in gestaffelter Weise angeordnet und an
den Spitzen der gleichschenkligen Dreiecke gelegen sind.
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Wie
in 10B dargestellt sind die Anschlussabschnitte 33B der
Grundplatte 33 des unteren Felds mit den Massekontakten
G des oberen Felds verbunden, während
die Anschlussabschnitte 32B der Grundplatte 32 des
oberen Felds mit den Massekontakten G des unteren Felds verbunden sind.
Alternativ dazu sind wie in 10D dargestellt die
Anschlussabschnitte 32B der Grundplatte 32 des oberen
Felds mit den Massekontakten G des oberen Felds verbunden, während die
Anschlussabschnitte 33B der Grundplatte 33 des
unteren Felds mit den Massekontakten G des unteren Felds verbunden sind.
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Wie
in 11A und 11B dargestellt kann
der Abschirmabschnitt 31B jedes der Übertragungskabel 31 sowohl
an der Oberseite als auch an der Unterseite von einer Grundplatte 34 an
seiner linken, rechten und unteren Seite umgeben sein und von einer
Abschirmplatte 35 an einer oberen Seite. In diesem Fall
ist der Abschirmabschnitt 31B des Übertragungskabels 31 mit
der Grundplatte 34 und der Abschirmplatte 35 verbunden.
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Mit
Bezug auf 12A bis 12J ist
die Grundplatte 34 des Verbinders dargestellt, wie sie
in verschiedenen Richtungen zu sehen ist. Eine Seite der Grundplatte 34 ist
mit einem Paar von Anschlussabschnitten 34A versehen, die
mit einer auf der Leiterplatte ausgebildeten elektrischen Schaltung
verbunden werden können.
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Mit
Bezug auf 13A bis 13J ist
die Abschirmplatte 35 des Verbinders dargestellt, wie sie in
verschiedenen Richtungen zu sehen ist. Die Abschirmplatte 35 steht
mit der Grundplatte 34 in Eingriff, um eine Kombination
aus der Grundplatte und der Abschirmplatte zu bilden, wie sie in 14A bis 14J dargestellt
ist.
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Mit
Bezug auf 15 wird eine Beschreibung gegeben
im Hinblick auf einen Abstand der auf der Buchse 1 bereitgestellten
Kontakte 36.
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Die
Kontakte 36 sind an der Buchse in zwei Reihen angeordnet.
In diesem Fall ist der Abstand an der Buchse relativ schmal bzw.
gering. Die Kontakte 36 können mit einer elektrischen
Schaltung der Leiterplatte verbunden werden, indem die Kontakte 36 in Durchgangslöcher 37 eingesetzt
werden, die in der Leiterplatte ausgebildet sind. In diesem Fall
können die
Durchgangslöcher 37 in
drei oder mehr Reihen angeordnet sein. In dem Fall, in dem die Durchgangslöcher 37 in
drei oder mehr Reihen angeordnet sind, wird es möglich, den Abstand der Durchgangslöcher 37 relativ
groß zu
machen bzw. den Abstand auf der Leiterplatte aufzuweiten. Das bewirkt
eine Abstandsumwandlung zwischen den Kontakten 36 und den
Durchgangslöchern 37.