專利名稱：帶有降低噪音特點的連接器的制作方法
背景技術：
一般說來，本發明涉及連接器，尤其是輸入輸出型的連接器，其包括用來把信號電纜，特別是高速信號電纜連接到一種電子裝置，比如計算機上的連接器。
許多電子裝置比如計算機包括傳輸線，用來把信號由外部設備比如攝像機、小型光盤播放器，或者類似裝置傳輸到計算機的母板上。這些傳輸線與能夠進行高速數據傳輸的信號電纜相結合。在大多數應用中，信號電纜或者由外圍設備自身或者由外圍設備上的一個連接器延伸到安裝在母板上的一個連接器。這些連接器非常小，為的是適應減小電子設備的尺寸的趨勢。這些連接器的尺寸典型地可以為大約8毫米乘6毫米，從而只留給連接器設計者48平方毫米的區域，在這樣的區域內開發適當的連接器結構和部件，以便達到所要求的連接器性能。
信號電纜的結構可以采用已經知道的一對或多對絞合線，這些絞合線沿著電纜的長度絞合在一起，每一對這樣的絞合線被與之相關的接地屏蔽件包圍著。這些絞合線對典型地接受互補的信號電壓，即，線對的一根線可能接受一個+1.0伏的信號，而線對的另一根線可能接受一個-1.0伏的信號。因為信號電纜排布在計算機內部，所以它們可能在計算機母板上的電子裝置旁邊通過或靠近這些裝置，而這些電子裝置產生它們自己的電場。這些裝置會對傳輸線比如上面提到的信號電纜產生電磁干擾。然而，這種絞合線對結構使任何感應的電場達到最小，或者減小了這樣的電場，從而消除電磁干擾。
在一種當前的應用中，為了與外部設備一起使用，以三種不同的速度制造出這些信號電纜，這三種速度為每秒鐘800、1600和3200兆比特(megabits)。如果電纜的速度對于電子裝置是已知的，可以把該裝置切換到不同的內部電路上，以便與電纜的傳輸速度能力相匹配。因此，希望有一種裝置，它可以確定插入連接器自身的電纜的速度。
為了保持由電纜到裝置的電路的電性能的完整性，還希望在整個傳輸線上和由一個電路到另一個電路有基本上不變的阻抗，并且，避免傳輸線的阻抗有大的突變。已經知道，控制連接器的阻抗是困難的，這是因為通過一個傳統的連接器時該連接器的阻抗典型地會下降，并且橫過兩個配接的連接器部件的界面該傳統連接器的阻抗也典型地下降。因此，希望在整個連接器上以及它與電路板的連接都保持所要求的阻抗。
因此，本發明針對一種電纜連接器，用來在高速電纜與印刷電路板之間實現連接，它提供可靠的連接，并有高水平的性能。
發明內容
因此，本發明的總的目的是提供一種用于高速數據傳輸連接的改進的連接器，其中在連接器上的阻抗突變被減到最低，從而與傳輸線的阻抗更好地匹配。
本發明的另一目的是提供把第一與第二連接器相互接合起來的一種連接器組件，其中第一連接器包括一確定狀態信息比如高速電纜的傳輸速度的裝置，而第二連接器具有一個端子，以把這樣的狀態信息傳送到電路板上的一個電路。
本發明的又一個目的是提供一種輸入輸出連接器組件，它具有相互接合的插頭和插座連接器，當它們接合起來時，在電纜與印刷電路板之間提供連接，其中連接器中一個端接于電纜，而另一個連接器端接于電路板，一個連接器具有用來把電纜的狀態信息比如電纜的速度通過另一個連接器傳送到電路板的裝置，一個連接器包括在它的殼體內形成的座，該座有一個電子部件，用來把狀態信息端子與一個連接器有關的端子相互連接起來，該部件影響通過另一個端子傳輸的信號，方式是將該狀態信息感應于電路板上的電路。
為了實現上述目的，在由本發明的一個實施例以示例方式示出的本發明的一個主要方面，在插頭連接器的區域內提供檢測信息狀態的特點，把關于電纜、電路、或連接到該插頭連接器上的其它部件的狀態的一定信息與電子裝置的電路板區別開來。該狀態信息可以是端接于該插頭連接器的電纜的速度，并可以用來識別三個典型的電纜速度中的一個每秒鐘800、1600或者3200兆比特。
在這種類型的結構中，插頭連接器的一個或多個端子用于狀態信息方面。該插頭連接器的殼體可以設有一個座，或者一個凹進部分，它在用于狀態信息的端子與另一個端子比如電源接地端子之間伸展。該座容納一個電子部件比如一個電阻、一個電容、或者類似物，其取向是使得該電子部件橋接兩個上面提到的端子，或者把它們短路連接。插頭連接器的狀態端子與相對的配接連接器中的一個相對的狀態端子接合。這個狀態端子端接于電路板，使得該插頭連接器的狀態信息端子有效地與電路板的一個選擇的狀態電路連通。
當使用一個電阻作為進行橋接部件時，電路板的電路可以讀出通過狀態端子的電壓并讀出此值，以確定出電纜的速度。當橋接電子部件是一個電容時，電路板的電路可以讀出通過狀態端子傳輸的時間內的電壓上升，從而確定出電纜的速度。
通過考慮下面的詳細描述將會清楚地理解本發明的這些和其它目的、特點和優點。
下面將參照附圖進行詳細描述，其中相同的參考標記表示相同的部件，且其中圖1A是在電子裝置的電路板上的本發明電纜連接器組件的正視圖，該圖示出了使用本發明的“內部”環境；圖1B是在電子裝置的電路板上且延伸到裝置的外部的本發明電纜連接器組件的正視圖，該圖示出了使用本發明的“外部”環境；圖2是根據本發明的原理構造的插座式連接器形式的電纜連接器的分解圖，該連接器適于安裝在印刷電路板上，且朝電子裝置的內部或外部開口；圖3是圖2所示連接器的插座式連接器和內部屏蔽件的透視圖；圖4是具有端接于圖2所示插座連接器并與其接合的插頭式連接器的電纜的透視圖；圖4A是圖4所示插頭式連接器的放大端視圖，其中切除了連接器蓋的一部分，以便更好地示出端子結構及其位置；圖5A是在圖2所示連接器中使用的“三元組”的端子組的細節放大圖，示出了兩信號端子和一個接地端子的相對尺寸和位置；
圖5B是另一種類型的可用于圖2所示連接器中的端子三元組的細節放大圖；圖6是沿圖3中的線6-6取的端視圖，但僅示出了圖3所示插座式連接器的內部絕緣體；圖7是沿圖3中的線7-7取的剖面圖，示出了插座式連接器本體和其兩排端子的分離情況；圖8A是用在圖2-3和6-7的插座式連接器中的接地端子的透視圖；圖8B是用在圖2-3和6-7的插座式連接器中的信號端子的透視圖；圖9A是圖2-3和6-7的連接器的示意性端視圖，示出了各種端子彼此相對的布局，并示出使用了兩個狀態信息端子；圖9B是圖13、14A & B和17的連接器的示意性端視圖，通常示出了端子的布局和區別，且示出使用了一個狀態信息端子；圖9C是兩插頭和插座式連接器的剖面圖，示出了相互接合的初步位置；圖10A是在圖4和12-14中示出的本發明的插頭連接器中使用的接地端子的透視圖；圖10B是在圖4和12-14中示出的本發明的插頭連接器中使用的信號端子的透視圖；圖11是示出整個高速電纜連接上經歷的典型阻抗突變以及在使用本發明的連接器時經歷的突變的減小；圖12是帶有如在圖4和4A中所示的兩個狀態信息端子的本發明的插頭式連接器的后向透視圖；圖13是具有如在圖9B中所示的單一狀態信息端子的本發明的插頭式連接器的后向透視圖；圖14A是圖13所示插頭式連接器的后向透視圖，此連接器作了改進，結合一個座，用來容納橋接該連接器的兩個端子的電子部件；圖14B是與14A相同的圖，但是示出了處于其位置的電子部件；圖15是一個示意圖，示出了通過使用一個電阻作為電子狀態感應部件確定狀態信息；
圖16是一個示意圖，示出了通過使用一個電容作為電子狀態感應部件確定狀態信息；圖17是結合了本發明的原理的多插座式連接器的透視圖；圖18是處于部分組裝狀態的圖2所示一個連接器的頂視平面圖；圖19是圖18所示連接器沿著其19-19線取的端視圖；圖20是圖18所示連接器的頂視平面圖，示出了如何把電路板裝到兩個屏蔽件上；圖21是圖20所示電路板的平面圖；圖22是圖20所示連接器的端視圖，示出了裝接到兩側屏蔽件上的電路板；圖23是圖22所示連接器的頂視平面圖，示出了安裝的裝置；圖24是一塊金屬坯料(用虛線表示)的平面圖，用來形成與本發明的連接器一起使用的整體的內部和外部屏蔽組件；圖25是將形成一個雙重屏蔽組件的圖24所示坯料的頂視平面圖；圖26是圖25沿著其26-26線取的端視圖；圖27是本發明的雙重屏蔽組件的另一實施例的端視圖；圖28是在圖27的組件中使用的內部屏蔽件的透視圖；以及圖29是處于組裝好和關閉狀態的圖27所示組件的端視圖。
具體實施例方式
如上面所解釋的那樣，本發明是針對一種改進的連接器，它在提高高速電纜的性能方面特別有用，特別是在輸入-輸出(“I/O”)應用以及其它類型的應用中。
與電子裝置相關聯的許多外圍設備，比如視頻攝像機或可攜式攝像機，以不同的頻率傳輸數字信號。與計算機相關聯的其他裝置比如其CPU部分，以高速進行數據傳輸。高速電纜用于將這些裝置連接于CPU，且也可以在某些應用中用于將兩個或更多的CPU連接在一起。特定的電纜可以充分地構造成傳輸高速信號，且可包括差動信號線對，或者是絞線對或者是單線對。
高速數據傳輸中的一個關鍵因素是信號衰減。這包括受電纜和連接器的阻抗影響的串線和信號反射。在電纜中通過屏蔽和使用差動信號線對可以容易地控制串線和信號反射，但由于連接器中使用的各種不同的材料，以及其他因素，在連接器中難以控制它們。在高速應用中，連接器的物理尺寸限制了連接器和端子結構可以調整而獲得特定電學性能的程度。
在傳輸路徑中的阻抗不匹配可能導致信號反射，這通常導致信號損失、抵消等。因此，希望在信號路徑上保持阻抗恒定，以便保持傳輸信號的完整性。端接于電纜且將傳輸信號傳輸給該裝置的印刷電路板上的電路的裝置的連接器，在涉及阻抗時通常不能得到非常好的控制，且它可以與電纜阻抗的變化很大。在這兩個元件之間的阻抗不匹配可能導致傳輸錯誤、限制帶寬等。
現在轉到圖11，以標記50示出了在用于信號電纜的普通插頭插座式連接器組件上發生的阻抗突變。在信號電纜上的阻抗接近常數，或者基準值，如圖11的右側51處所示。電纜阻抗基本上匹配圖11的左側和“PCB端子”軸線的左側52處所示的電路板的阻抗。垂直軸線“M”指的是凹入或插座式連接器和印刷電路板之間的端接點，而垂直軸線“N”指的是在兩個匹配的插頭和插座式連接器之間的界面，而垂直軸線“P”指的是插頭式連接器端接于電纜的點。
圖11的曲線50指的是普通連接器的典型阻抗“突變”，且示出了三個峰和谷，每一峰或谷與基線具有相應的距離(或值)H1、H2和H3。這些距離是以歐姆為單位、基于與具有0歐姆值的水平“距離”軸線相交的垂直軸線測量的。在這些普通的連接器組件中，由H1表示的高阻抗通常會增加到約150歐姆，而由H2表示的低阻抗通常會降低到約60歐姆。在H1和H2之間約90歐姆的這種較大突變影響連接器相對于印刷電路板和電纜的電學性能。
本發明涉及一種連接器和連接器端接結構，它們尤其適用于I/O(“輸入/輸出”)應用，該連接器具有改進的結構，其能使連接器的阻抗這樣設定，即，使其模擬與其匹配的電纜，并減小上述的突變。實際上，本發明的連接器可以在其設計過程中“調諧”而改善連接器的電學性能。
阻抗可調諧性參照圖1A，示出了本發明非常適用的一種“內部”環境。在這種環境中，本發明的連接器位于電子裝置比如計算機101的外壁108的內部。因此，稱之為“內部”。本發明的連接器也可以用于“外部”應用中，如圖1B所示，其中連接器110之一安裝到電路板102上，但部分延伸穿過該裝置101的外壁108，使用戶可以從該裝置101的外部接近它。該連接器組件100包括一對第一和第二相互接合的連接器，在此描述為相應的插座(或凹入)式連接器110和插頭式連接器104。這兩個連接器110之一安裝在裝置101的印刷電路板102上，而另一連接器104通常端接于通向外圍設備的電纜105。
圖2是根據本發明的原理構成的插座(或凹入)式連接器110的分解圖。可以看出，該連接器110包括一由絕緣材料制成的絕緣的連接器殼體112。在所示的實施例中，殼體112具有兩個葉片部分114a、114b，它們從殼體112的本體部分116向外伸出。這些殼體的葉片部分支撐多個導電端子119，如圖所示。在這點上，下葉片部分114a具有一系列在其中形成的槽或切口118，適于在其中接納導電端子119的選定端子。上葉片部分114b具有類似的槽120(圖6&7)，接納連接器110的剩余端子119。
為了對連接器殼體112及其相關聯的端子119提供全面的屏蔽，該連接器可包括第一殼體或屏蔽件123，該屏蔽件由金屬片制成，其具有包圍本體部分116的上、下葉片部分114a、114b的本體部分124。該第一屏蔽件123也可包括用于安裝到印刷電路板102的表面103上的地腳部分125，以形成與電路板上的接地部分的連接。懸腳部分107也可由圖1A所示的屏蔽件形成，用于連接器110的通孔安裝，但最好表面安裝應用。第一屏蔽件123可以如圖2所示包括保持部件126，其容納在連接器本體部分116上形成的槽127中并與之接合。
在圖2中所示的插座式連接器110的結構能使其用于圖1A所示的“內部”應用中，以及外部應用中，其中連接器110安裝在電路板102(圖1B)上，但連接器110部分延伸穿過電子裝置的外壁108，且可以從外壁接近。
如前所述，本發明的目的之一是提供一種其阻抗與在多路連接器中通常出現的情況相比更接近系統(比如電纜)阻抗的連接器。本發明通過將在此提到的可調諧“三元組”而實現上述目的，該三元組是在圖2、5A、5B&6中“A”處所示的三個分離端子的布局。在其最簡單的意義上，且如圖5A所示，這種三元組包括兩個信號端子140、141和一個單獨的接地端子150，它們布置成與端接于差動信號線對(最好是絞線對)TPA+、TPA-的插頭式連接器104的對應端子配合，如圖9A&9B中所示，差動信號線對傳輸同樣強度的信號，但它們彼此互補，即+1.0伏和-1.0伏，以及接地互補。
如圖8B所示，兩信號端子140、141可以具有懸臂式設計，其中每一端子140、141具有表面安裝地腳部分142、觸片部分143和互連本體部分144。采用這種設計，可以容易地沖壓制成端子140、141。端子140、141容納于殼體本體部分116的下葉片部分114b的槽118內，且如圖2&7所示可包括在觸片部分143的自由端處的端部突起145，它們容納在槽118的端部的連接器殼體116上形成的開口117中。為了“調諧”連接器的電學特性，更接近系統的阻抗，與每一組差動信號端子140、141相關聯地設置單獨的接地端子150。因此，術語稱作“三元組”。
每一個這種接地端子，如圖5A、5B和9A、9B的細節“A”所示，伴隨兩個差動信號端子。圖9A和9B的示意圖示出了在“A”和“B”處的三元端子概念。在所示的實施例中，接地端子150位于插座式連接器本體116的上葉片部分114b上，且在兩信號端子140、141之間。在圖9A&9B所示的示意圖中，示出了兩種這樣的三元組，其中單個端子以詞尾“A”或“B”區別。因此，TPA+和TPA-表示“A”對線的差動信號線的端子，而TPA(G)表示“A”組線中的接地端子。同樣，TPB+和TPB-表示電纜的“B”對線的差動信號線的端子，而TPB(G)表示“B”組線中的接地端子。
如圖8A所示，相關的接地端子150還具有懸臂式設計，具有表面安裝地腳部分152、中間本體部分154和觸片部分153。當采用信號端子時，接地端子150的觸片部分153位于與其中間本體部分154不同的平面內。如圖2、8A-8B和9C清楚所示，信號端子和接地端子的觸片部分143、153位于不同的但與其相應端子本體部分144、154相交的平面內。雖然優選實施例示出了這兩個平面，通常垂直的水平和垂直平面，但應當理解的是，這種平面不必垂直地相交或精確地處于水平和垂直平面，也實現本發明的優點。所示出的端子有平的截面。在連接器中也可以采用圓形的線構形。然而，希望這兩個平面彼此相交。
更進一步，信號端子和接地端子140、141、150的表面安裝部分142、152可以位于通常平行于其相應觸片部分143、153的平面內。下面解釋接地端子和信號端子的表面面積和位置之間的相互作用。為了安裝的目的，信號端子和接地端子的安裝部分也可使用通孔部件195(圖1A)。
通過這種結構，電纜或電路的每一對差動信號端子具有與其相關聯的單獨的接地端子，延伸穿過連接器，從而在電學性能方面更接近于電纜以及相關聯的插頭式連接器。這種結構使電纜的信號線“看見”接地部分，不僅以同樣的方式穿過電纜的整個長度且以大致同樣的方式穿過插頭插座式連接器到達電路板。
與信號端子相關的接地的存在很重要地在三個端子之間形成可控的電容感應耦合。這些耦合參數影響端子及其連接器的最終阻抗。在三元組端子涉及的范圍內，電阻值、端子材料及自感也是影響連接器的整個阻抗的因素。在圖5B所示的實施例中，接地端子觸片部分153’的寬度D2足夠大，以致于它在信號端子140’、141的部分上方延伸，接地端子觸片部分153’的更大的寬度D2具有與信號端子觸片部分143’的表面面積更大的表面面積，因此，接地端子觸片部分153’表示在信號端子140’、141’上方的區域內更大的且重疊的接觸配合區域。
為了保持插座式連接器110在電路板上較小的“印跡”，本發明減小接地端子本體部分154’以及表面安裝地腳部分152’的接地平面的寬度。通過減小在接地端子本體部分154’內在其第二平面內的接地端子150’的寬度，使其可以配合在差動信號端子之間，在信號端子(TPA+和TPA-)之間的距離也減小，以通過保持接地端子和信號端子之間的基本恒定的預選阻抗而保持連接器上類似的耦合。連接器的阻抗(以及端子之間的耦合)受相鄰信號端子140’、141’以及信號端子和接地端子之間的間隔的影響。而且，在端子之間使用的材料比如空氣、殼體材料或其組合，將在信號端子和接地端子之間出現介電常數或合成介電常數。
通過減小圖5B的實施例中接地端子本體部分154’的寬度，接地端于和信號端子的觸片部分153’、143’之間的重疊在第一平面(示為水平)內停止，但在第二相交(垂直)平面內不再重疊。而且，在第二平面內，接地端子本體部分154’可以與信號端子144’以邊緣靠邊緣的布局對齊。雖然在這些平面內有很少的接地端子的橫截面積，但接地端子現在更接近信號端子，因此保持端子之間的類似耦合。
在第一平面的區域內，即接地和信號端子觸片部分的區域，接地端子150’的整個板的尺寸相對于信號端子140’、141’的尺寸增加，從而有選擇地減小阻抗。同樣，在第二平面內，由兩信號接地端子本體部分144’、154’占據，在接地端子150’和信號端子140’、141’之間的間隔減小，使得接地和信號端子更加靠近，從而減小連接器的阻抗。三元組的信號接地端子觸片部分143、143’最好保持在同一平面內，如圖5A&5B所示，且沿著連接器殼體112的下葉片部分114a。這使連接器的阻抗可以從間隔方面進行調諧，而且有利于兩連接器的機械接合。通過提供一個具有更大接地端子觸片部分的接地端子，在這些端子和另一(插頭)連接器的相對的接地和信號端子之間的配合接觸得到改善，且不會不利地影響阻抗。
這種可調諧性的作用在圖11中描述，其中示出了在整個連接器組件上的總阻抗突變減小。在本發明的連接器中預計出現的阻抗突變由圖11中的虛線60示出。值得注意的是，峰、谷的值H11、H22和H33得到了很大地降低。相信本發明可以顯著地降低普通連接器組件中出現的全部突變。在一種應用中，認為最大程度的突變約是135歐姆(在H11處)，而最低程度的突變約是85歐姆(在H22處)。本發明的連接器的目標基線阻抗一般約110歐姆，誤差約+/-25歐姆。因此，可以設想本發明的連接器將具有約50歐姆的總突變(在H11和H22之間的差值)，這產生了從如上所述的約90歐姆的普通突變降低高達50％的結果。
可調諧性和阻抗特性也可被如前所述的端子之間的絕緣物影響。在這點上，且如圖6清楚所示，連接器的殼體112的下葉片部分114a本身可以開有切口，如在160處，以在下葉片部分114a的兩半之間形成空氣隙161。同樣，信號(以及其他的)端子140、141或140’、141’可以在下葉片部分114a上通過類似的空氣隙162彼此分開，該空氣隙由下葉片部分114a上形成的通道163限定。如圖6所示，這些通道163僅部分延伸穿過下葉片部分114a的厚度，從而保持下葉片部分的結構完整性。
現在參照圖4和4A，示出了一種插頭式連接器170形式的相對配合連接器104，該連接器具有由絕緣材料制成的絕緣的連接器殼體171，與插座式連接器110互補的構造，從而有利于并確保其間的正確配合。在這點上，連接器殼體171具有基部172，從基部172上延伸出兩部分173，這兩部分由間隙174隔開，用作插座式連接器殼體本體的鍵134的鍵槽。插座式連接器的鍵134可以位于上葉片部分上，如圖2、3、6和7所示，或者它可以形成在下葉片部分上，如圖9C和17所示。殼體是中空的，且含有固定在殼體171的內腔(未示出)內的信號、接地和其他端子。
在圖10A和10B中示出了兩個端子，它們是適用于插頭式連接器110的端子結構類型的代表。圖10A示出了一種接地端子180，其具有扁平的本體部分181，該部分將接觸部分182與線端接部分183互連。端子180具有容納在連接器殼體171的端部的空腔175內的自由端184。接觸部分182以向上的角度彎曲，使其從接觸開口176中伸出，與插座式連接器110的對應接地端子150或150’對齊且相對。
信號端子190(圖10B)類似的結構成并具有本體部分191，該本體部分191具有與接地端子本體部分181的寬度相比減小的寬度，以便在信號端子和接地端子之間實現耦合。本體部分191使接觸部分192與端接部分193互連，且接觸部分192也以一角度彎曲，以穿過連接器殼體171的對應開口176伸出。這些開口和端子接觸部分出現在連接器基部172的底表面上，如圖9C所示，且它們與端子自由端的空腔175對齊，該空腔在連接器殼體171的前面示出。
插頭式連接器170的接地的信號端子180、190(以及其他端子)可以看作是“可動”觸點，因為當插頭式連接器170接合插座式連接器110時，它們朝插頭式連接器殼體171的中心偏移。接地和信號端子140、141、150(以及其他端子)可以看作是“固定”端子，因為它們在兩連接器的接合和脫開接合過程中不移動。在圖9A和9B的示意圖中，實心矩形表示上述的“可動”端子，而虛線的相鄰矩形表示上述的“固定”端子。
狀態信息方面在本發明的另一重要方面，在連接器組件100中提供了狀態信息檢測特點，此特點主要存在于端接于電纜105的連接器104中。如前面提到的那樣，當前可以制造出高速電纜在三種不同的數據傳輸速度下運行每秒鐘800，1600和3200兆比特。對于電子裝置或計算機來說，知道正在使用什么速度的電纜是有好處的，使得它可以采用適當的電路以最有效的方式處理所傳輸的數據。在這一方面，以及在最廣泛的意義上，本發明的連接器組件100在連接器內的空間中提供了一種特點，使得它可以識別關于電纜的狀態比如它的速度，并把這一信息傳送到電路板。設想這樣的狀態信息不只限于電纜的速度，而且可以包括對于外部設備和/或連接器104的上游側的電路的其它信息。
在這一特點的一個實施例中，如在圖9A中所示出的那樣，兩個連接器104和110都設有一對狀態信息端子，在圖9A中以SD標出，表示“速度檢測”。在安裝到印刷電路板102上的插座連接器110中，其中一個狀態信息端子將連接到電路板的地線上，而兩個狀態信息端子中的另一個將連接到電路板上的一個特定的電路上。這樣，這兩個端子和插座連接器110只作為一根管道接受狀態信息，并把狀態信息由插頭連接器104傳輸到電路板的電路。
在圖12中示出了采用這樣兩個狀態端子特點的插頭連接器200。圖示出該插頭連接器200的后表面201，表示端子的安排。在該連接器的上面一排，一對狀態信息端子202、203被固定在一系列連接器殼體的容納端子的開孔210中，并由這一系列開孔向后伸出。在此實施例中，狀態信息端子202、203位于信號端子對140、141的側面，進而，其位置在相關的接地端子150和兩個電源端子205、206的上方，這兩個電源端子分別是一個電源輸出(電壓)端子和一個電源返回(接地)端子。在此實施例中，在連接器殼體171的內部形成一個座(未畫出)，其容納一個電子部件207，把該部件施加在兩個狀態端子之間。另外，這種兩個端子狀態信息的實施例特別適用于在連接器中沒有電源端子的情況。
該電子部件可以為任何適用的部件，比如電阻、電容、電阻-電容，保險絲等，此部件適用于改變來自電纜的信號，其方式為顯示出它的狀態。下面將參考這一方面的第二實施例進一步解釋這一點。
圖13、14A和14B示出了另一種插頭連接器250，它有與之相關的單個狀態信息端子252。
圖9B示意性地示出了在這一實施例中的端子的安排。已經把狀態信息端子252移到端子的另一排，并圖示為被夾置在電源輸出(PV)端子253與電源返回或接地(PG)端子254之間。如在圖14A中所示，在連接器殼體251中可以形成一個座256，作為一個凹進部分或者開孔257，它在電源接地端子254與狀態信息端子252之間并在它們的上方伸展。把這個座256的尺寸做成容納一個電子部件260，此部件上有兩個導電的部分261、262，表示在相對的端部，用來與兩個端子252、254實現電接觸。
該電子部件260可以為一個芯片電容、一個芯片電阻、或者是兩者的結合，以便形成一個RC電路、一個保險絲、或類似物。在所示出的實施例中，該部件260橫跨狀態信息端子252與電源接地端子254實現橋接或短路連接，使得可以改變通過狀態信息端子252傳輸的信號，以顯示出具體的狀態。在這一實施例中，電纜的速度是被傳輸到該裝置的電路板的狀態信息。在電子部件260為一個電阻的情況下，如在圖15所示出的那樣，當通過該狀態信息端子252時，狀態電路199可以讀出所形成的電壓。在插頭連接器殼體250中的電阻部件260的數值的基礎上，以預定的百分比，對于每種速度電纜的電壓信號將在該狀態信息端子252上顯示出不同的形成電壓。
當部件260為圖16中所示的一個電容時，可以讀出類似的信息，電路板102的狀態電路可以得出通過狀態信息端子252的電壓升高到一定閾值大小所用的時間。為了達到這一閾值電壓，不同速度的電纜將使用不同的時間。
上面提到的應用是用于與狀態信息端子252關聯的在插頭連接器104中使用“被動”部件的例子。設想本發明的優點也可以包括使用“主動的”電子部件，以便通過連接器，比如保險絲、開關或類似物增加識別狀態信息的范圍，這些部件可以顯示外部設備的功率條件或其它相關的信息。在這兩種情況下，狀態信息端子是在插頭或電纜連接器內形成的電路的一部分，當該連接器與具有互補的狀態信息端子的一個相對的配接連接器配接，該連接器成為完整的，那個相對的連接器端接于電路板上的一個狀態電路。這樣，本發明把狀態部分由電路板除去，并把它移入插頭連接器或電纜連接器中。這樣的狀態信息端子完全不端接于電纜的任何部件，其中，把它設置成形成脫離連接器的電路。將把這樣的端子在電纜的兩端結合進連接器中。
圖中所示的實施例示出了將狀態信息端子252橋接于電源返回(接地)端子254。用這樣的結構可以獲得一些好處，比如狀態信息端子在電路板上的絕緣，以及使由整個連接器組件發出的輻射為最少，如果把狀態信息端子短路連接到連接器外殼(地線)上可能出現這樣的輻射。通過把狀態信息端子252連接到連接器104的內部地線254上，在此端子上的信號被完全包含在系統中，并且對噪音的感應不太靈敏。
也可以把狀態信息端子252與其中一個信號對的地線150短路連接，但是這樣做會使通過狀態信息端子252傳輸的信號靠近差動信號對中的至少一個，在這種情況下，由于把噪音感應到差動信號對中的一個或兩個中也許會影響信號的完整。然而，在沒有電源地線存在的情況下，如在板到板的連接器應用中可能出現的情況下，可以采用這種結構。
此外，通過在連接器殼體(其中可用的空間很有限)的一個位置和一排中設置狀態信息端子(SD)和電源端子(PV、PG)，可以使差動信號對更緊密地靠在一起，并且從“電噪音”的觀點看保持它們“安靜”。這種緊密靠近使連接器可以用最小的機械結構實現它們的目的，并維持連接器的尺寸。
在圖17中以標記300整體地示出了這種信號隔離和本發明的多個連接器結合起來的一個例子，其中把三個單獨的插座連接器301、302、303以排成一排的構形設置在一個外屏蔽殼體304內。每個插座連接器301-303有兩個葉片部分305a、305b，它們支承著導電的端子306。把這些連接器的信號端子設置成兩個分開的和差動端子對308、309、310、311。每個這樣的端子對被一個鍵312分開，把該鍵形成為連接器殼體本體的一部分。與這些信號端子相關的接地端子314、315位于上葉片部分305b，并對準與它們相關的信號對，如前面提到過的那樣。在上排的其余端子可以包括電源輸出端子和電源返回端子317、318，它們設置在接地端子314、315與一個狀態信息端子320之間，圖中示出狀態信息端子被夾置在電源端子317、318之間。
連接器的絕緣如前面提到過的，且如在圖2中所示，通過一個插入的絕緣件130將插座連接器110上的內屏蔽件123與外屏蔽件129隔離起來。這種新穎的雙重屏蔽結構有特殊的優點。例如，在內屏蔽件與外屏蔽件之間可以建立一個通訊電網絡，它可以包括一個或多個電裝置，以在內屏蔽件與外屏蔽件之間實現一種預定的電關系。
例如，此電子網絡可以采用一個電容，并提供一種裝置，用來使AC電流在內屏蔽件與外屏蔽件之間流動，而把DC電流阻擋住。另外，可以采用一個RC網絡，它有一個電阻將ESD電荷消耗掉，并有一個電容把AC噪音電流分流到外殼，接著傳到設備的導電殼體，從而使發出的輻射為最少。
在另外的應用中，可以采用其它的電子部件比如金屬氧化物可變電組(MOVs)，以提供過電壓保護，而可控的火花間隙可以對短暫的極端電壓條件提供一個預定的電弧放電通道。可以采用其它部件和部件的改型，以提供寬范圍的附加功能。
在傳統上，這些功能由印刷電路板上的電路實現，占用電路板上寶貴的空間。在高速和超高速界面的情況下，這樣的電路增加了路徑長度，從而典型地降低了功能的品質。
現在轉到圖18，以平面圖的形式示出了這樣的雙重屏蔽結構柱400的一個實施例。如在圖19中所示，內屏蔽件402基本上在外屏蔽件403的內部，且一個插入的絕緣件404將它們分開。每個屏蔽件402、403設有連接器連接片406、407，可以使用它們把兩個屏蔽件在電路上彼此連接在一起。
可以使用一個網絡把屏蔽件彼此連接在一起。例如，用某種方法(比如用一個電容或其它部件)直接連接到兩個屏蔽件上。在圖20-22的實施例中，直接把某種形式的可變形電路、剛硬的印刷電路板、三維印刷電路板420或類似物附接到連接器上，并附接到兩個屏蔽件402、403上，從而節省在電路板102上的空間，并縮短電路徑的長度，因此改進功能的品質。
電路件420可以包括缺口422、423，它們將與兩個屏蔽件402、403的連接片406、407對準。所示出的電路件420有焊接墊425，把連接片406或者電子部件428附接到這些焊接墊上。
在圖23-26的實施例中，可以使用一塊金屬坯料400’形成作為一個整體組件的兩個屏蔽件402’、403’，在兩個屏蔽件402’、403’之間提供直接的電連接。如在圖25中所示，以所示出的方式把內屏蔽部分450’折疊，方式是使得它們在側壁452’的內部，并與該側壁分離開，把它們由圖24的虛線位置折疊到圖26的最后構形。設置一塊帶有連接片456’的后平板454’，用于進一步的連接。
在圖27-29中以標記500整體地示出的又一個實施例中，用安裝腿503(所示出的作為表面安裝腿)單獨地形成內屏蔽件502。此內屏蔽件502位于外屏蔽件504的內部。在這一實施例以及圖18和19的實施例中，可以把兩個屏蔽件小心地連接到電路板或其它結構上，從而使系統的安裝者可以選擇屏蔽件之間通訊的類型，以獲得所要求的控制水平。可以把一塊短路連接板510用到外屏蔽件上，以便在外屏蔽件和內屏蔽件上建立橋接。
電源端子的短路連接在本發明的另一重要方面，如它的另一實施例作示例性說明的那樣，可以通過電容把兩個電源端子PV與PG在插頭連接器104或者插座連接器110的連接器殼體內耦合在一起。這種耦合給連接器組件至少提供了下列優點(1)它使亂真AC電壓引起的噪音由電路板通過連接器的傳輸降到最低；(2)它為來自信號端子的寄生耦合建立了一個共同的接地參考電位，從而使在接地端子與電源端子PV和PG之間出現的任何AC電壓梯度降到最低；和(3)它保護連接器不受來自外部的電子設備的感應電壓“噪音”的影響。
在電源端子PV、PG上感應的噪音電壓將會影響差動端子對TPA+、TPA-、TPB+、TPB-。通過在兩個電源端子PV 205、253和PG 206、254之間設置一個電容(220)，在高速數據傳輸的動態條件下可以保持電源端子處在相同的AC電位。這一耦合的效果是將電源端子與接地端子PV和PG之間的任何噪音電壓降到最低，從而把耦合到信號端子的噪音降到最低。
雖然已經作的大部分描述是針對電纜對電路板的連接器組件，但是將會理解到本發明并不限于此。可以把本發明的連接器作為“接入”連接器使用，比如用來把一個電子裝置比如計算機連接到一個基地站或者把兩個計算機連接在一起所使用的連接器。也可以把本發明的連接器結合進板到板類型的連接器中，在這種情況下，要求阻抗匹配或者狀態信息。
盡管已經示出和描述了本發明的優選實施例，熟悉本技術的那些技術人員將會清楚可以對它們做出改變和變化，而不偏離本發明的精神，本發明的范圍由所附的權利要求書確定。
權利要求
1.一種I/O連接器，用來通過安裝到電路板上的一個插入的連接器在數據傳輸電纜與一個電路板之間建立連接，并用來檢測關于電纜的狀態信息，所述電纜具有至少兩個分開的信號線和與該兩根信號線、第一和第二電源線有關的一個接地參考線，第一電源線是用來供應通過所述電纜的電壓的線，而第二電源線是電壓返回的線，該連接器包括一個殼體；該連接器殼體包括一對用來端接于所述電纜信號線的分開的信號端子，一個用來端接于所述電纜接地參考線的接地端子，第一和第二用來分別端接于所述電纜的第一和第二電源線的電源端子；所述連接器殼體還包括在其內設置的鄰近所述第二電源線的狀態信息端子，所述電源狀態端子和所述第二電源端子被一個電子部件短路連接在一起，該電子部件可以使橫過所述狀態信息端子傳輸的電壓發生變化，所述狀態信息端子、第二電源端子和電子部件在連接器內形成一個打開的電路，當把所述連接器配接到所述插入的連接器上時，此打開的電路被連通，使得在所述電路板上的一個電路可以讀出在所述電纜上的狀態信息。
2.根據權利要求1所述的連接器，其特征在于，所述狀態信息端子和所述第二電源端子以并排次序設置，并且所述殼體包括一個鄰接所述狀態信息端子和第二電源端子伸展的座，所述座在其內容納所述電子部件。
3.根據權利要求1所述的連接器，其特征在于，所述狀態信息端子和所述第二電源端子在縱向上穿過所述連接器殼體伸展，并且所述座橫截著所述狀態信息端子和第二電源端子伸展。
4.根據權利要求1所述的連接器，其特征在于，所述狀態信息端子和所述第二電源端子彼此分離開，并且彼此對準。
5.根據權利要求1所述的連接器，其特征在于，所述電子部件包括一個電阻。
6.根據權利要求1所述的連接器，其特征在于，所述電子部件包括一個電容。
7.根據權利要求1所述的連接器，其特征在于，所述連接器包括一個插頭連接器。
8.根據權利要求1所述的連接器，其特征在于，所述殼體包括多個在其內形成的腔室，所述腔室中的每一個在其內容納所述分開的信號端子、接地端子、第一和第二電源端子以及所述狀態信息端子中的一個，所述上面提到的端子中的每一個有一個彈簧臂，帶有一個接觸部分，此接觸部分由每個所述腔室部分地伸出。
9.一種智能化連接器，用來與一個相對的連接器配接，以在一個電子裝置與一個電路板之間建立連接，相對的連接器端接于該電路板，而電子裝置端接于該連接器，所述智能化連接器包括一個連接器本體，多個由該連接器本體支承的導電端子，這些端子包括至少兩個電源端子，兩個電源端子中一個是電源輸出端子，而所述兩個電源端子中的另一個是電源返回端子，用來使所述電子裝置運行的電壓通過所述電源輸出端子傳輸到該裝置上，并由所述電子裝置通過所述電源返回端子返回，所述智能化連接器包括一個由所述連接器本體支承的狀態確定端子，用來對所述電路板顯示所述電子裝置的狀態，所述智能化連接器還包括連接到所述狀態確定端子和所述兩個電源端子中的一個上的一個電子部件，以在所述智能化連接器內形成一個打開的狀態電路，而當把所述智能化連接器配接到所述相對的連接器上時，通過相對的端子和在所述電路板上的一個狀態電路使所述打開的狀態電路關閉起來，使得所述電路板的狀態電路可以確定所述電子裝置的所述狀態。
10.根據權利要求9所述的智能化連接器，其特征在于，所述電子部件把所述狀態確定端子連接到所述電源返回端子上。
11.根據權利要求10所述的智能化連接器，其特征在于，所述連接器本體包括一個座，其容納所述電子部件。
12.根據權利要求9所述的智能化連接器，其特征在于，所述連接器本體包括一個座，其容納所述電子部件。
13.根據權利要求9所述的智能化連接器，其特征在于，所述電子部件是一個電容部件。
14.根據權利要求9所述的智能化連接器，其特征在于，所述電子部件是一個電阻部件。
15.根據權利要求9所述的智能化連接器，其特征在于，所述電子部件是一個保險絲部件。
16.根據權利要求9所述的智能化連接器，其特征在于，所述電子部件是一個開關部件。
17.根據權利要求9所述的智能化連接器，其還包括至少一對差動信號端子和一個接地端子。
18.根據權利要求9所述的智能化連接器，其特征在于，所述連接器本體包括多個在其內設置的開孔，每個所述開孔在縱向上穿過所述連接器本體伸展，并在其內容納所述端子中的一個單個端子，所述連接器本體還包括橫截著所述開孔伸展的一個凹進部分，所述凹進部分在其內容納所述電子部件。
19.根據權利要求9所述的智能化連接器，其特征在于，所述智能化部件是一個插頭連接器。
20.根據權利要求19所述的智能化連接器，其特征在于，所述電子裝置為一個端接于所述插頭連接器的電纜，所述狀態為所述電纜的速度。
全文摘要
一種以插頭(104)的形式的特別適合于在高速數據傳輸中使用的連接器,可以把它連接到一個高速電纜(105)的端部上。該連接器有多個端子(140、141、150、253、254),用來端接于電纜的相應的信號線、接地線以及電源線,還有一個附加的端子(252),用來檢測和識別電纜對于電路板上的電路的狀態信息,把該電纜通過該插頭連接器和一個配接在一起的插座連接器(110)連接到該電路板上。把這個檢測連接器短路連接到該連接器的另一個端子上,最好連接到電源的接地或返回端子(254)上。用一個電子部件實現這種短路連接,此電子部件改變由短路連接的端子通過檢測端子的電壓。在電路板上可以很容易地讀出此被改變的電壓,確定出電纜的狀態(比如電纜的速度),或者安裝在其上的一個電子裝置的狀態。
文檔編號H01R13/641GK1375120SQ00813034
公開日2002年10月16日 申請日期2000年7月14日 優先權日1999年7月16日
發明者M·P·巴斯勒, D·L·布倫克, D·L·達維茨克, J·E·洛帕塔 申請人:莫列斯公司