DE3137388A1 - Elektrische anordnung mit mehreren zusammenarbeitenden leiterplatten - Google Patents
Elektrische anordnung mit mehreren zusammenarbeitenden leiterplattenInfo
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Description
Patent-undRechtsanwalt *.«Λ.:Ι. J«. '..* *..* .L 21 022 P
6 FRANKFURT/M. 1
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A SE A- Aktiebolag, Västeras, Schweden
Elektrische Anordnung mit mehreren zusammenarbeitenden Leiterplatten
Die Erfindung betrifft eine elektrische Anordnung mit mehreren zusammenarbeitenden Leiterplatten gemäß dem Oberbegriff des An-Spruches
1.
Eine elektrische Anordnung, beispielsweise eine zur Verarbeitung digitaler Signale,wird häufig aus Leiterplatten aufgebaut, die
in einen Rahmen einschiebbar sind. Die Rückwand des Rahmens besteht
dabei aus einem Schaltplan, der auch Rückplan oder Mutterplatte genannt wird. Hierbei handelt es sich um eine Platte,
die Randkontakte für jede Leiterplatte hat und ein Muster aus mehreren, normalerweise parallelen Leiterbahnen hat, welche
die Randkontakte miteinander verbinden. Die Leiter bestehen aus sogenannten "bus"-Leitern zur Übertragung von Speisespannungen
zu den Leiterplatten und zur Übertragung von Signalen zwischen den Leiterplatten. Die Leiterplatten tragen an dem auf den
Schaltplan gerichteten Rand Randkontakte, so daß ein Kontakt zwischen einer Leiterplatte und den Leiterbahnen des Schaltplanes
hergestellt wird, wenn die Leiterplatte an ihren Platz im Rahmen eingeschoben worden ist. Am vorderen Rand, also dem
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vom Schaltplan abgewandten Rand der Leitplatte, können Kontakte
zum Anschluß an äußere Objekte, wie z.B. an ein von der Anordnung gesteuertes Objekt, oder zum Anschluß von. Anzeige- und Bedienungsgliedern
angeordnet sein.
Die Anordnung ist oft in Funktionseinheiten aufgeteilt, von denen
jede eine oder mehrere Leiterplatten enthält. Ein Beispiel für eine Funktionseinheit ist ein Analog-Digital-Wandler. Die
Funktionseinheiten und die Kommunikation zwischen denselben
können/kann von einer programmierten Einheit, beispielsweise einem auf Leiterplatten im Rahmen angeordneten Mikrocomputer,
gesteuert werden.
Der Bedarf an Signalübertragungen innerhalb einer" Funktionseinheit
ist meistens erheblich größer als der Bedarf an Signalübertragungen zwischen verschiedenen Funktionseinheiten. Es be-.
steht daher der Bedarf, einige der Leiterbahnen "des Schaltplanes ("lokalbusses") zur Übertragung von Signalen zwischen Leiterplatten
zn verwenden, die zu derselben Funktionseinheit gehören.
Die zu diesem Zweck benutzten Leiterbahnen dürfen dann nicht über die zu der Funktionseinheit gehörenden Leiterbahnen hinausgehen.
Dabei ist es notwendig, für jede spezifische Anordnung einen besonderen Schaltplan herzustellen, wo die "lokalbusses"
eine Unterbrechung zwischen jeder Funktionseinheit aufweisen. Dies ist kompliziert und kostspielig, und es ist auch schwierig,
eine solche Anordnung zu ändern oder auszubauen, da jede Funktionseinheit von Anfang an einen vom Schalt'plan bestimmten Platz
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und eine vom Schaltplan bestimmte räumliche Ausdehnung hat.
Man könnte daran denken, den Schaltplan in Moduln einzuteilen,
wobei jeder Modul für eine Funktionseinheit vorgesehen ist. Eine solche Lösung würde jedoch Probleme mit platzraubenden
Schaltorganen zur Übertragung von Speisespannungen sowie Kommunikations-
und Steuersignalen zwischen den Moduln mit sich ^ bringen. Ferner wäre es kaum möglich, Moduln für jede denkbare
Anzahl Leiterplatten pro Funktionseinheit herzustellen, da dann der Platz im Rahmen schlecht ausgenutzt werden würde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu enwickeln, bei der ein standardisierter
Schaltplan verwendet werden kann, der unabhängig ist von der Leiterplattenanzahl in den einzelnen Funktionseinheiten und
der es erlaubt, jede Funktionseinheit an einer beliebigen Stelle im Rahmen unterzubringen, gegebenenfalls die Funktionseinheit
auch auf verschiedene Rahmen und Schaltpläne aufzuteilen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung der eingangs genannten
Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
genannt.
Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeir.pj ι: 1 u:.; noil
die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
Figur 1 einen Schaltplan mit zugehörigen Leiterplatten, Figur 2 den Schaltplan gemäß Figur 1 von vorne gesehen,
Figur 3 einen Schnitt durch den Schaltplän gemäß Figur 2.
längs der Linie A-A,
Figur A einen Schnitt durch den Schaltplan gemäß Figur 2 längs der Linie B-B.
Figur A einen Schnitt durch den Schaltplan gemäß Figur 2 längs der Linie B-B.
Figur 1 zeigt den vertikal ganz hinten in einem Rahmen angeordneten
Schaltplan 1. Der Rahmen selbst ist der Deutlichkeit halber nicht dargestellt. Bei dem Schaltplan handelt es sich um
eine Leiterplatte, d.h. eine Platte aus Isoliermaterial (z.B. glasfaserarmierter Kunststoff) mit einem Muster aus Leiterbahnen
auf der Rückseite. Das Leiterbahnenmuster besteht aus mehreren parallel und horizontal verlaufenden Leiterbahnen. Auf
der Vorderseite des Schaltplanes sind mehrere Kontaktvorrichtungen A11-H11 und A21-H21 angebracht. Die Kontaktvorrichtungen
B11-G11 und B21-G21 sind zum Anschluß von Leiterplatten B-G vorgesehen.
Die Platten haben Randkontakte B12-G12 und B22-G22,
welche, wenn die Leiterplatten an ihren Platz im Rahmenwerk geschoben werden (siehe die gestrichelten Pfeile bei der Platte B),
Kontakt mit den Kontaktvorrichtungen des Schaltplanes haben. Die auf den Leiterplatten angebrachten Bauteile (die in- der Figur
nicht gezeigt sind) und die Schaltkreise werden dann über die Leiterbahnen der Leiterplatte, die Randkontakte der Leiterplatten
und die Kontaktvorrichtungen des. Schaltplanes mit den Leiter-
/7
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- 7
bahnen auf der Rückseite des Schaltplanes verbunden.
Die Kontaktvorrichtungen Al 1 bis HII, A21 und H21 sind einpolig
und dienen zum Anschluß an andere Schaltpläne, die über und unter dem Schaltplan 1 angeordnet sein können.
Figur 2 zeigt den Schaltplan 1 von vorne, also die Seite des
Schaltplans 1, die auf die Leiterplatten gerichtet ist. Figur· 3 zeigt einen Schnitt A-A, der durch die Leiterbahn a auf der
Rückseite des Schaltplanes verläuft. Figur k zeigt einen Schnitt
B -.B, der durch die Leiterbahn e auf der Rückseite des Schaltplanes geht.
Die Leitbahnen a bis 1 auf der Rückseite des Schaltplanes sind durch gestrichelte Linien in Figur 2 angedeutet. Der Deutlichkeit
halber ist als Beispiel nur eine kleine Anzahl Leiterbahnen gezeigt; in Wirklichkeit kann die Zahl der Leiterbahnen erheblich
größer sein.
Die Leiterbahnen a bis d dienen zur Speisung der Leiterplatten und zur Übertragung von Daten, Steuersignalen und anderen Signalen zwischen den Funktionseinheiten. An jedem Leiterplattenplatz
sind die Leiterbahnen mit den dort angeordneten einpoligen Kontaktvorriehtungen verbunden, deren Kontakte mit Aa, Ab usw.
bis Hd bezeichnet sind.
Die Leiterbahnen e bis 1 dienen zur Kommunikation /.wl nrhcn ch-n
Leiterplatten innerhalb jeder Funktionseinheit und bilden eine oder mehrere lokale Vielfachleitungen (ILokalbus). Beispielsweise
können-einige der Leiterbahnen zur Übertragung von digitalen
Adressensignalen in Parallelform angeordnet sein und eine sogenannte Adressenvxelfachleitung (Adressenbus) bilden. Einige
der Leiterbahnen können zur Übertragung von digitalen Daten in Parallelform vorgesehen und eine sogenannte Datenvielfachleitung
(Datenbus) sein. Schließlich können einige der Leiter zur Übertragung von anderen Signalen in den Funktionseinheiten vorgesehen
sein. Jede Leiterbahn e bis 1 hat an jeder Leiterplatte eine Unterbrechung. Jede Leiterbahn wird dadurch in mehrere gegeneinander isolierte Teile el - e7, f1 - f7 usw. aufgeteilt. Das
linke Ende jedes Leiterbahneriteils (z.B. e2) ist mit dem rechten Kontakt (Be2) der links von dem betrachteten Leiterbahnteil
liegenden zweipoligen Kontaktvorrichtung (B21) verbunden, während das rechte Ende jedes Leiterbahnteils mit dem linken Kontakt
(Ce1) der recht von diesem Leiterbahnteil liegenden zweipoligen
Kontaktvorrichtung verbunden ist. Die äußersten Leiterbahnteile (z.B. el, e7) sind mit ihren äußeren Enden mit entsprechenden
Kontakten (Ae1, He7) an den einpoligen Kontaktvorrichtungen (A21, H21) verbunden. ■
Figur 3 zeigt einen durch die Leiterbahn a verlaufenden Schnitt
durch den Schaltplan 1 und eine Leiterplatte B (Schnitt A-A in Figur 2). Die Leiterbahn a steht mit den Kontakten Aa bis Ha
in Verbindung. Der Kontakt Ba' der Leiterplatte B hat Kontakt mit Ba, wenn die Leiterplatte an ihren Platz geschoben worden
1 ·. -:·Χ Τ>.9.1981
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9 -
ist, wobei die Leiterbahn a mit dem Leiterbahnmuster Binder Leiterplatte
verbunden wird. Die übrigen Kontakte Bb bis Bd, sowie die Kontakte in den oberen Kontaktvorrichtungen auf dem Schallplan
(A11 - HII) und den Leiterplatten (B12 - G12) sind in entsprechender
Weise ausgeführt. '
Figur 4 zeigt einen Schnitt B-B aus Figur 2 durch die Leiterbahn e und die Leiterplatten B bis G. Die Leiterbahnteile el e7
sind in der oben beschriebenen Weise mit den Kontakten Ae1,
Bei, Be2 usw. verbunden. Bei den Leiterplatten handelt es sich
um zwei verschiedene Arten, nämlich die Hauptplatten (B-, E, F)
und die Nebenplatten (C, D, G). Die Kontaktvorrichtungen der Platten (z.B. B) haben zwei Kontakte Bei' und Be2') für jede
Leiterbahn (z.B. e) in der lokalen Vielfachleitung (e - 1). Bei der Hauptplatte ist der rechte Kontakt (Be2') mit dem Leiterbahnmuster
der.Platte und damit mit den auf der Platte angeordneten
Bautelen und Schaltkreisen verbunden. Der linke Kontakt (BeI')
ist dagegen nicht angeschlossen und hat keine Funktion; er kann eventuell fortgelassen werden. Eine Hauptplatte (z.B. B) wird
dadurch nur an den rechts von der Platte liegenden Teil (e2)
der lokalen Vielfachleitung angeschlossen. Bei einer Nebenplatte (z.B. C ) sind dagegen die beiden Kontakte (Ce2' und Ce3').elektrisch
miteinander verbunden, beispielsweise durch einen durch eine Öffnung in der Platte hindurchgehenden Teil des Leiterbahnmusters
(Cm) der Leiterplätte. Hierdurch wird eine überbrückung
gebildet, durch welche die Leiterbahnteile (e2, e3) rechts und links der Platte miteinander verbunden werden. Ferner wird das
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- 10 -
Lejterbahnmuster Cm der Platte mit den Leiterbahnteilen verbunden.
Für die übrigen Leiterbahnen f bis 1 der lokalen Vielfachleitung sind der Schaltplan und die Leiterplatten auf entsprechende Weise
ausgebildet.
Jede Funktionseinheit ist so ausgebildet, daß sie nur eine einzige
Hauptplatte enthält. Diese kann an einem beliebigen Platz im Rahmenwerk liegen. Dabei wird sie einerseit mit den gemeinsamen
Vielfachleitungen (den Leiterbahnen a bis d) und andererseits mit dem Abschnitt der lokalen Vielfachleitungen (e bis 1)
verbunden, der unmittelbar rechts von der Platte liegt.
Wenn die Funktionseinheit mehr als eine Platte enthalten soll,
so werden die übrigen Platten in der Funktionseinheit als Nebenplatten ausgebildet und in beliebiger Reihenfolge unmittelbar
rechts von der Hauptplatte der Funktionseinheit eingesetzt. Jede Nebenplatte koppelt die lokale Vielfachleitung in der oben
beschriebenen Weise einen Schritt weiter, und sämtliche Platten der Funktionseinheit werden an die lokale Vielfachleitung angeschlossen.
Die lokale Vielfachleitung einer Funktionseinheit wird links von der Hauptplatte der Einheit und rechts von einer anderen
Hauptylatte oder von einem leeren Plattenplatz unterbrochen.
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21 022 P
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In dem beschriebenen Beispiel bilden somit die Platten B, C und D eine Funktionseinheit, bei der die lokalen Vielfachleitungen
aus den Leiterbahnteilen e2 bis e4, T2 bis f4 usw. bestehen.
Die Platte E bildet allein eine Funktionseinheit. Die Platten F und G bilden schließlich eine dritte Funktionseinheit mit den
lokalen Vielfachleitungen e6 bis 16.
Wie vorstehend beschrieben, können die lokalen Vielfachleitungen mit Hilfe der Kontaktvorrichtungen A21 und H21 weiter an andere
Rahmenwerke und Schaltpläne geschaltet werden, und eine Funktionseinheit kann daher auf verschiedenen Schaltplänen liegende Teile
umfassen.
Die Hauptleiterplatten können an alle gemeinsamen Leiterbahnen a bis d angeschlossen sein, während die Nebenleiterplatten nur
an diejenigen (eine oder mehrere) dieser Leiterbahnen angeschlossen sind, welche die Platten mit Speisespannungen versorgen. Die
Hauptplatte jeder Funktionseinheit steuert dabei die Nebenplatten der Funktionseinheit (über die lokale Vielfachleitung) sowie
die Kommunikation in der Funktionseinheit an der lokalen Vielfachleitung.
Bei einer Anordnung nach der Erfindung können Funktionseinheiten v.on einer oder mehreren Platten beliebig gemischt und an beliebigen
Plätzen in dem/den Rahmenwerk(en) placiert werden. Die Anordnung kann durch das Versetzen von Platten und durch das Einsetzen
neuer Platten, wobei lediglich verlangt wird, daß die
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12 -
Nebenplatten einer Funktionseinheit auf einer bestimmten Seite
unmittelbar neben der Hauptplatte der Funktionseinheit placiert werden, einfach modifiziert oder erweitert werden. Dies beruht
darauf, daß die Aufteilung von lokalen Vielfachleitungen zwischen den Einheiten nicht' von der Ausführung des Schaltschemas abhängt,
sondern automatisch beim Einsetzen der Platten geschieht.
Ferner erzielt man erhebliche wirtschaftliche und produktionstechnische
Vorteile dadurch, daß ein und derselbe Schaltplan-Typ verwendet werden kann, unabhängig von der gerade vorliegenden
Aufteilung der Leiterplatten auf Funktionseinheiten.
Vorstehend wurde eine Anordnung beschrieben, bei der die Nebenplatten
einer Funktionseinheit unmittelbar rechts von der Hauptplatte placiert werden. Alternativ kann die Anordnung so ausgebildet
sein, daß die Nebenplatten unmittelbar links von der Hauptplatte placiert werden.
Das vorstehend beschriebene Prinzip nach der Erfindung beschränkt sich nicht auf die Anwendung in digitalen Anordnungen, in denen
die Lei Lerbcihnon zwischen den Platten und den Funktionseinheiten
Datenvielfachleitungen sind. Das Prinzip kann auch bei Anordnungen mit beliebigem Signalinhalt auf den Leiterbahnen angewendet
werden.
Die Erfindung würde anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben',
bei dem die Leiterplatten und die Schaltpläne als gedruckte
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- 13 -
Schaltungen aufgebaut sind. Sie kann selbstverständlich auch bei Anordnungen mit solchen Leiterplatten und Schaltplänen verwendet
werden, bei denen die Leiterbahnen aus Schal tdräht <in
bestehen.
bestehen.
Claims (3)
1. Elektrische Anordnung mit mehreren zusammenarbeitenden Leiterplatten
(B - G) mit darauf angebrachten elektrischen Bauteilen
und mit einem für mehrere Leiterplatten gemeinsamen Schaltplan (1), der Leiterbahnen (a bis 1) enthält, über welche die
Leiterplatten elektrisch miteinander verbunden sind, wobei ■
jede Leiterplatte eine Kontaktvorrichtung (z.B. B12) enthält, die so angeordnet ist, daß sie mit einer entsprechenden, mit
den Leiterbahnen des Schaltplanes verbundenen Kontaktvorrichtung (B11) auf dem Schaltplan Kontakt hat, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Leiterbahnen
(e bis 1) des Schaltplanes eine Unterbrechung an jeder Anschlußstelle einer.Leiterplatte haben, daß die Leiterplatten
teils Hauptplatten (B, E, F) und teils Nebenplatten (C, D, G)
sind und mehrere Funktionseinheiten bilden, von denen jede Einheit (z.B. B, C, D) mindestens eine Leiterplatte enthält,,
daß von. den Platten jeder Funktionseinheit eine Platte (0) eine Hauptplatte ist und die übrigen Platten (C, D) Nebenplatten sind, daß die Nebenplatten (z.B. C) mit überbrückungsgliedern
(Ce2!, Cm, Ce3f) zur Überbrückung der Unterbrechungen in
den Leiterbahnen des Schaltplanes versehen sind, während die Hauptplatten keine Überbrückungsglieder haben, und daß die
Kontakt- und Überbrückungsglieder der Leiterplatten so ausgebildet
sind ρ daß die Platten einer Funktionseinheit untereinander, nicht aber mit Platten anderer Funktionseinheiten über
— 2 —
die mit Unterbrechung versehenen Leiterbahnen (e2 - ei2, e3 e13)
und die Überbrückungsglieder der Nebenplatten verbunden sind.
2. Elektrische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e kekennzeichnet,
daß die Kontaktvorrichtungen der Leiterplatten und des Schaltplanes zwei Pole für jede mit Unterbrechung
versehene Leiterbahn (z.B. e) haben und daß der von der einen Seite bei jeder Kontaktvorrichtung (z.B. B21)
des Schaltplanes kommende Teil (el) der Leiterbahn an den
einen Pol (Bei) der Kontaktvorrichtung angeschlossen ist und der von der anderen Seite kommende Teil (e2) der Leiterbahn
an den anderen Pol (Be2) angeschlossen ist.
3. Elektrische Anordnung nach Anspruch 1 oder .2, dadurch gekennzeichne t, daß das überbrückungsglied jeder
Nebenplatte (z.B. C) für jede der mit Unterbrechung versehenen
Leiterbahn (z.B. e) aus einer Verbindung (Cm) zwischen den
beiden der Leiterbahn entsprechenden Polen (Ce2f, Ce3') des
Kontaktgliedes der Nebenplatte besteht.
4· Elektrische Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (a bis 1) des Schaltplanes (1) sowohl mit Unterbrechung
versehene Leiterbahnen (e bis 1) wie auch durchgehende, nicht unterbrochene Leiterbahnen (a bis d) sind.
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
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