專利名稱：通用序列匯流排介面的電子式切換裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于一種通用序列匯流排(USB)介面的切換裝置，尤指一種可將數個具有USB介面的裝置互相連接的電子式切換裝置，以達到裝置轉換資源分享的目的。
傳統USB介面的切換裝置均為機械式切換裝置，作切換選擇時必須順序切換，經過中間其他不希望切換的裝置時，因為電子裝置反應極快，在切換的過程中，盡管切換時間極短也會使各裝置間產生偵測、溝通等動作，而在快速切換時，各裝置間連接時間不足，往往容易造成極大的信號混亂與當機。
而且，機械式切換裝置較容易產生接觸不良、扳動費力的情況，使用上十分不便。
本實用新型的主要目的在于提供一種通用序列匯流排(USB)介面的電子式切換裝置，當順序切換開關選擇相關裝置，而經過中間其他不希望連接的裝置時，各裝置間因為延遲信號產生器的作用而不會有短時間的連接關系、避免了啟動不相關裝置的情況，使得各裝置間不會發生信號混亂以及當機的情形。
本實用新型的另一目的在于提供一種通用序列匯流排(USB)介面的電子式切換裝置，以取代傳統USB的機械式切換裝置，避免接觸不良、扳動費力的問題。
本實用新型的原理，作用與功效，則參照下列各說明書附圖及說明即可完全明了
圖1為本實用新型一優選實施例的電路方塊示意圖。
圖2為本實用新型優選實施例的電路圖。
圖3為本實用新型另一優選實施例的電路圖。
圖4為本實用新型又一優選實施例的電路圖。
圖5為本實用新型附加延遲信號產生器的優選實施例電路方塊示意圖。
圖6為本實用新型附加延遲信號產生器的優選實施例電路圖。
圖7為本實用新型附加顯示器的優選實施例電路方塊示意圖。
圖8為本實用新型附加顯示器的優選實施例電路圖。
圖9為本實用新型附加起始信號產生器的優選實施例電路方塊示意圖。
圖10為本實用新型附加起始信號產生器的優選實施例電路圖。
圖示元件符號對照說明觸發信號產生器----------------------------11控制信號產生器----------------------------12連接器------------------------------------13第一通用序列匯流排(USB)介面---------------14第二通用序列匯流排(USB)介面---------------15第三通用序列匯流排(USB)介面---------------16延遲信號產生器----------------------------17顯示器------------------------------------18起始信號產生器----------------------------19切換開關---------------------------------SW1第一電阻器--------------------------------R1第二電阻器--------------------------------R2第三電阻器--------------------------------R3第四電阻器--------------------------------R4第一電容器--------------------------------C1第二電容器--------------------------------C2第四電容器--------------------------------C4第一D型正反器-----------------------------U2第二D型正反器-----------------------------U4第一多工器--------------------------------U3第二多工器--------------------------------U3′第一二極管--------------------------------D1第一發光二極管--------------------------LED1第二發光二極管--------------------------LED2請參看圖1，本實用新型一優選實施例的電路方塊示意圖，如圖所示，本實用新型包括觸發信號產生器11、控制信號產生器12、連接器13，其中觸發信號產生器11，其輸出與控制信號產生器12的輸入相連，觸發信號產生器11中有一切換開關SW1(請見圖2)，當使用者按下切換開關SW1時，就送出一觸發信號至控制信號產生器12。
控制信號產生器12，其輸入與觸發信號產生器11的輸出相連接，輸出則與連接器13的輸入相連接，其接收觸發信號產生器11所送出的觸發信號，經過處理后，送出控制信號至連接器13。
連接器13，其輸入與第一通用序列匯流排(USB)介面14及第二通用序列匯流排(USB)介面15相連，輸出則與第三通用序列匯流排(USB)介面16相連。當連接器13接收到控制信號產生器12所送出的控制信號后，根據控制信號將第三USB介面16與第一USB介面14或第二USB介面15相連。
其次參考圖2，說明本實用新型一優選實施例的詳細電路。包括觸發信號產生器11、控制信號產生器12、連接器13，其中觸發信號產生器11，其以一電阻器、一電容器及一切換開關組成。第一電阻器R1與第一電容器C1串接在電源(VCC)與地(GND)之間，第一電阻器R1的一端與電源(VCC)相連接，另一端則與第一電容器C1的一端相連接，第一電容器C1的另一端則連接到地(GND)，而切換開關SW1的一端連接到地(GND)，另一端則連接到第一電阻器R1與第一電容器C1相連接的一端，其電位為V1。在切換開關未啟動時，切換開關SW1不導通，電位V1維持一高電位(HIGH)，當切換開關啟動時，切換開關SW1導通，V1連接到地(GND)，由高電位(HIGH)改變為低電位(LOW)。當SW1再由導通改變為斷路時，電位V1則因第一電容器C1的充電而回到高電位(HIGH)，如此由SW1的導通與斷路使第一電容器C1做沖放電的動作，使電位V1產生低電位(LOW)與高電位(HIGH)的變化，而得到脈沖信號，作為控制信號產生器12所需的觸發信號。
控制信號產生器12，其以一D型正反器(D FLIP-FLOP)或等效電路構成。第一D型正反器U2的時脈信號輸入端(CP)與觸發信號產生器11的輸出相連接，而反向資料輸出端(QN)則與資料輸入端(D)相連接，再以正向資料輸出端(Q)的輸出信號作為連接器13的控制信號。當時脈信號輸入端(CP)接收到脈沖信號時，便將資料輸入端(D)的電位移到正向資料輸出端(Q)，同時在反向資料輸出端(QN)形成原來資料輸入端(D)的反向電位，反向資料輸出端(QN)的電位接著再送回資料輸入端(D)。等到時脈信號輸入端(CP)接收到下一次的脈沖信號時，第一D型正反器U2便會重復上述的動作，如此當時脈信號輸入端(CP)持續接收到脈沖信號時，便會將高電位(HIGH)與低電位(LOW)以循環交替的方式送出，作為連接器13的控制信號。
連接器13，其以一多工器或等效電路所構成，第一多工器U3的第一組信號輸入端X1及Y1與第一(USB)介面14相連接，第二組信號輸入端X2及Y2則與第二(USB)介面15相連接，信號輸出端X3及Y3則與第三(USB)介面16相連接，而選擇信號輸入端(SEL)與控制信號產生器12的輸出端相連，利用控制信號產生器12以循環方式所送出的控制信號作為第一多工器U3的選擇信號。當選擇信號輸入端(SEL)所送入的選擇信號為低電位(LOW)時，將第一組信號輸入端X1及Y1所送入的信號由信號輸出端X3及Y3送出。當選擇信號輸入端(SEL)所送入的選擇信號為高電位(HIGH)時，將第二組信號輸入端X2及Y2所送入的信號由信號輸出端X3及Y3送出。也就是說，選擇信號輸入端(SEL)的低電位(LOW)與高電位(HIGH)可以讓第一USB介面14與第二USB介面15分別與第三USB介面16相連接。
利用本實用新型的USB介面電子式切換裝置，可將不同電子裝置的USB介面相連接，利用順序啟動開關的方式即可使不同的USB介面順序連接。
請參看圖3，本實用新型另一優選實施例的電路圖，如圖所示，其中控制信號產生器12以二個D型正反器(D FLIP-FLOP)或等效電路所構成。第一D型正反器U2的時脈信號輸入端(CP)與觸發信號產生器11的輸出相連接，而反向資料輸出端(QN)則與其資料輸入端(D)相連接，第二D型正反器U4的時脈信號輸入端(CP)與第一D型正反器U2的反向資料輸出端(QN)相連接，而第二D型正反器U4的反向資料輸出端(QN)則與其資料輸入端(D)相連接，再以第一D型正反器U2及第二D型正反器U4的正向資料輸出端(Q)的輸出信號作為連接器13的控制信號。當第一D型正反器U2的時脈信號輸入端(CP)接收到脈沖信號時，便將其資料輸入端(D)的電位移到正向資料輸出端(Q)，同時在反向資料輸出端(QN)形成原來資料輸入端(D)的反向電位，反向資料輸出端(QN)的電位接著送回資料輸入端(D)，當下一個脈沖信號送入控制信號產生器12時，資料輸入端(D)的電位就移到第一D型正反器U2的正向資料輸出端(Q)，此時正向資料輸出端(Q)的電位與前一次脈沖信號送入控制信號產生器12時的電位相反，如此以循環的方式做高電位(HIGH)與低電位(LOW)的變換。而第二D型正反器U4則以第一D型正反器U2的正向資料輸出端(Q)的電位作為其時脈信號輸入端(CP)所送入的觸發信號，因此第二D型正反器U4的正向資料輸出端(Q)也是以循環的方式做高電位(HIGH)與低電位(LOW)的變換，而其變換的頻率為第一D型正反器U2的一半。于是在第一D型正反器U2及第二D型正反器U4的正向資料輸出端(Q)便得到低電位(LOW)低電位(LOW)、高電位(HIGH)低電位(LOW)、低電位(LOW)高電位(HIGH)以及高電位(HIGH)高電位(HIGH)四種以循環方式送出的控制信號，可以分別使連接器13將不同的USB介面連接。
請參看圖4，本實用新型又一優選實施例的電路圖，與本文前面所述的USB介面電子式切換裝置的不同點在于USB介面間的內阻不同，利用并聯的方式將連接器13中的第一多工器U3與第二多工器U3′并聯，使得USB介面間的內阻變小，如此可使USB介面間的訊號傳輸品質提升，延長USB介面之間的距離。
請參看圖5、圖6，本實用新型附加延遲信號產生器17的優選實施例的電路方塊示意圖及電路圖，如圖所示，延遲信號產生器17由一電阻器、一電容器及一二極管(見圖6)組成，其輸入端與觸發信號產生器11的輸出相連，輸出則與連接器13的致能端(OE)相連接。第二電阻器R2與第二電容器C2串接在電源(VCC)與地(GND)之間，第二電阻器R2的一端與電源(VCC)相連接，另一端則與第二電容器C2的一端相連接，電位為V2，第二電容器C2的另一端則連接到地(GND)，第一二極管D1的正極連接到電位V2，負極則與第三電阻器R3的一端相連接，第三電阻器R3的另一端則為延遲信號產生器17的輸入，電位V2則為延遲信號產生器17的輸出。
當觸發信號產生器11的切換開關SW1導通時，電位V1由高電位(HIGH)改變為低電位(LOW)，而電位V2也由高電位(HIGH)改變為低電位(LOW)，當切換開關SW1不導通時，電位V1由低電位(LOW)改變為高電位(HIGH)，而電位V2也由低電位(LOW)改變為高電位(HIGH)，為了延遲電位V2由低電位(LOW)改變為高電位(HIGH)的時間，本實用新型選擇反應時間較長的電容器作為第二電容器C2，當觸發信號產生器11的切換開關SW1導通時，連接器13的致能端(OE)成為低電位，因此USB介面間的連接全部被切斷，等一段時間后，電位V2由低電位(LOW)改變為高電位(HIGH)，再依照控制信號產生器12所送出的控制信號將相關USB介面連接。本實用新型的設計是使用者要作順序的切換開關動作，才能選到所需的USB介面的連接關系(如按一次開關按鈕選擇第1號裝置，按兩次開關按鈕選擇第2號裝置)，但是若在短時間內作數次的切換動作，因為電子裝置反應更快，不相關的中間的USB介面卻因此導通了，很容易造成整個系統的信號混亂與當機，而延遲信號產生器17則可使本實用新型的USB介面的電子式切換裝置在切換途中，因為電位V2的延遲飽和，所以中間短暫連接的USB介面不受影響，避免產生信號誤送而當機。
請參看圖7、圖8，本實用新型附加顯示器18的優選實施例的電路方塊示意圖及電路圖，如圖所示，顯示器18的輸入與控制信號產生器12的輸出相連，利用控制信號產生器12所輸出的不同信號，分別使第一發光二極管(LED1)、第二發光二極管(LED2)導通，以顯示目前USB介面之間的連接關系。
請參看圖9、圖10，本實用新型附加起始信號產生器19的優選實施例的電路方塊示意圖及電路圖，如圖所示，起始信號產生器19的輸出與控制信號產生器12的輸入相連接，其由一電阻器及一電容器所組成，其中第四電阻器R4與第四電容器C4串接在電源(VCC)與地(GND)之間，第四電阻器R4一端連接到地(GND)，另一端則與第四電容器C4一端相連接，電位為V3，第四電容器C4的另一端則與電源(VCC)相連接，當電源(VCC)接通時，V3立刻由低電位(LOW)改變為高電位(HIGH)，送入控制信號產生器12中的第一D型正反器U2的重置端(R)，將第一D型正反器U2的輸出值清理為低電位(LOW)，經過一段時間后，因為第四電容器C4充電，使得V3由高電位(HIGH)改變為低電位(LOW)，并維持在低電位(LOW)，不再影響連接器13，如此使得每次接通電源時，USB介面的連接關系都是相同的。
并且，本實用新型以各電子裝置USB介面本身所接的電源(VCC)作為高電位(HIGH)，因此不需另加電源。同時可在(USB)介面的電源(VCC)處串接一二極管，以避免電流倒灌進入USB介面所接電源(VCC)。
以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例，并不限定觸發信號產生器11所送出的脈沖信號為正向或負向，也不限定控制信號產生器12所送出的控制信號有幾組。其次，顯示器、多工器及USB介面的數目并無限制。因此凡依本實用新型的精神所作的均等變化與修飾，皆屬本實用新型申請專利范圍。
權利要求1.一種通用序列匯流排(USB)介面的電子式切換裝置，包括觸發信號產生器、控制信號產生器、連接器，其特征在于觸發信號產生器，其輸出與控制信號產生器的輸入相連，并具一切換開關，當使用者啟動切換開關時，就送出一觸發信號至控制信號產生器；控制信號產生器，其輸入與觸發信號產生器的輸出相連接，輸出則與連接器的輸入相連接，其接收觸發信號產生器所送出的觸發信號，經過處理后，送出控制信號至連接器；連接器，其輸入與二個以上的電子裝置通用序列匯流排(USB)介面相連，輸出則與另一電子裝置的通用序列匯流排(USB)介面相連，其收到控制信號產生器所送出的控制信號后，根據控制信號連接相關的通用序列匯流排(USB)介面。
2.根據權利要求1所述的通用序列匯流排(USB)介面的電子式切換裝置，其特征在于，所說的觸發信號產生器以一電阻器、一電容器及一切換開關組成，電阻器與電容器串接在電源與地之間，切換開關的一端連接到地，另一端則連接到電阻器與電容器相連接的一端，利用切換開關導通與否產生脈沖信號。
3.根據權利要求1所述的通用序列匯流排(USB)介面的電子式切換裝置，其特征在于，所說的控制信號發生器以一D型正反器(D FLIP-FLOP)構成，其時脈信號輸入端(CP)為控制信號產生器的輸入，而反向資料輸出端(QN)則與資料輸入端(D)相連接，正向資料輸出端(Q)則為輸出端。
4.根據權利要求1所述的通用序列匯流排(USB)介面的電子式切換裝置，其特征在于，所說的連接器以一多工器構成，多工器的信號輸入端及輸出端分別與不同的電子裝置通用序列匯流排(USB)介面相連接，而以其選擇信號輸入端(SEL)與控制信號產生器的輸出端相連接。
5.根據權利要求1所述的通用序列匯流排(USB)介面的電子式切換裝置，其特征在于，所說的控制信號產生器以至少二個D型正反器(D FLIP-FLOP)構成，第一個D型正反器的時脈信號輸入端(CP)與觸發信號產生器的輸出相連接，而反向資料輸出端(QN)則與其資料輸入端(D)相連接，第二個D型正反器的時脈信號輸入端(CP)與第一個D型正反器的反向資料輸出端(QN)相連接，第二個D型正反器的反向資料輸出端(QN)則與其資料輸入端(D)相連接，余類推，再以各D型正反器的正向資料輸出端(Q)的輸出信號作為連接器的控制信號。(Q)的輸出信號作為連接器的控制信號。
6.根據權利要求1所述的通用序列匯流排(USB)介面的電子式切換裝置，其特征在于，所說的連接器中具有兩個以上以并聯方式連接的相同多工器，使得通用序列匯流排(USB)介面間的內阻變小。
7.根據權利要求1所述的通用序列匯流排(USB)介面的電子式切換裝置，其特征在于，所說的觸發信號產生器與連接器之間可增設一延遲信號產生器，其輸入端與觸發信號產生器的輸出相連，輸出則與連接器的致能端(OE)相連接。
8.根據權利要求7所述的通用序列匯流排(USB)介面的電子式切換裝置，其特征在于，所說的延遲信號產生器由二電阻器、一電容器及一二極管組成，其輸入端與觸發信號產生器的輸出相連，輸出則與連接器的致能端(OE)相連接，電阻器與電容器串接在電源(VCC)與地(GND)之間，二極管的正極連接到電阻器與電容器的連接點，為延遲信號產生器的輸出，二極管的負極則與另一電阻器相串接，為延遲信號產生器的輸入。
9.根據權利要求1所述的通用序列匯流排(USB)介面的電子式切換裝置，其特征在于，所說的控制信號產生器可連接一顯示器，以顯示目前通用序列匯流排(USB)介面之間的連接關系。
10.根據權利要求9所述的通用序列匯流排(USB)介面的電子式切換裝置，其特征在于，所說的顯示器以發光二極管組成。
11.根據權利要求1所述的通用序列匯流排(USB)介面的電子式切換裝置，其特征在于，所說的控制信號產生器可連接一起始信號產生器，使得每次接通電源時，通用序列匯流排(USB)介面的連接關系都是相同的。
12.根據權利要求11所述的通用序列匯流排(USB)介面的電子式切換裝置，其特征在于，所說的起始信號產生器由一電阻器及一電容器組成，電阻器與電容器串接在電源(VCC)與地(GND)之間，并與電阻器與電容器的連接點為輸出而與控制信號產生器相連。
13.根據權利要求1所述的通用序列匯流排(USB)介面的電子式切換裝置，其特征在于，所用的電源可以使用所連接的通用序列匯流排(USB)介面的電源。
14.根據權利要求1所述的通用序列匯流排(USB)介面的電子式切換裝置，其特征在于，各通用序列匯流排(USB)介面的電源可串接一二極管以防電流倒灌。
專利摘要本實用新型是關于一種通用序列匯流排(USB)介面的電子式切換裝置,可將幾個具有USB介面的裝置以此USB介面的電子式切換裝置相連,按需要而切換連接相關裝置。該USB介面的電子式切換裝置是以手動方式啟動一切換開關,使一觸發信號產生器產生一觸發信號,而一控制信號產生器在接收到觸發信號后便送出一控制信號,而連接相關的具有USB介面的裝置。并且設計延遲信號產生器,使控制信號能延遲一段時間才送出,避免順序切換開關選擇相關裝置時,觸通中間短暫連接的其他裝置,而造成信號的混亂與當機。
文檔編號H03K17/00GK2382169SQ9921386
公開日2000年6月7日 申請日期1999年6月18日 優先權日1999年6月18日
發明者陳尚仲 申請人:陳尚仲