專利名稱:Electronic devices using divided multi connector element differential bus ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及電子設(shè)備,其采用用于通訊差分信號(hào)的連接器。
背景技術(shù):
例如筆記本電腦、臺(tái)式電腦、手機(jī)等電子設(shè)備以及其他設(shè)備可采用一個(gè)或多個(gè)圖 形處理電路,例如圖形處理器(例如與主機(jī)中央處理單元處于同一芯片上、或位于耦接至 主板的獨(dú)立芯片上、或位于插入卡上的圖形核心,或是與內(nèi)存橋電路集成的圖形核心,或是 任意其他合適的配置),以向一個(gè)或多個(gè)顯示器提供圖形數(shù)據(jù)和/或視頻信息、視頻顯示數(shù) 據(jù)。一種已知的為圖形處理器與中央處理單元或其他設(shè)備之間的圖形和/或視頻信 息提供必要的高數(shù)據(jù)率和通訊性能的通訊接口設(shè)計(jì)是PCI Express接口。該通訊鏈路為串 行通訊通道,由成套的兩差分線對(duì)組成,以在每個(gè)方向提供例如2. 5MB/秒(Genl)或5. 0MB/ 秒(Gen2)的通訊速率。這些最高可達(dá)32條的“通道” (lane)可以X2、X4、X8、X16、X32的 配置組合,從而建立獨(dú)立控制的串行鏈路的并行接口。不過還可采用任意其他合適的通訊 鏈路。由于多媒體應(yīng)用對(duì)于自繪圖命令生成圖形信息或生成適當(dāng)視頻的需要不斷增加,因 此對(duì)圖形處理電路和系統(tǒng)的需求不斷增加,導(dǎo)致可能需要較大的集成圖形處理電路,而該 較大的電路產(chǎn)生額外的熱量,因而需要冷卻系統(tǒng),例如筆記本電腦、臺(tái)式機(jī)或其它設(shè)備中的 風(fēng)扇及相關(guān)管道等主動(dòng)冷卻系統(tǒng)或被動(dòng)冷卻系統(tǒng)。但給定電子設(shè)備所能散發(fā)的熱量是有限 的?,F(xiàn)有技術(shù)提出在與筆記本電腦、臺(tái)式機(jī)或移動(dòng)設(shè)備分離的獨(dú)立設(shè)備中提供外部圖 形處理,以通過并行圖形處理操作更快生成圖形處理,或利用外部圖形設(shè)備向多個(gè)顯示器 提供輸出。不過,由于設(shè)備尺寸變得越來越小,因此需要不斷設(shè)計(jì)包括連接器和線纜在內(nèi)的 連接,使其能夠被消費(fèi)者接受并具有合適的速度和成本優(yōu)勢(shì)。例如,在移動(dòng)設(shè)備或非移動(dòng)設(shè) 備上,特定的視頻游戲可能需要高帶寬圖形處理,這在給定成本、集成電路尺寸、散熱以及 其他要素的情況下可能不可行。從電連接器角度來看,多年來,各行業(yè)都在試圖設(shè)計(jì)用以提供例如數(shù)千兆字節(jié)的 必要帶寬以在設(shè)備之間通訊視頻幀信息和/或圖形信息的電連接器。一個(gè)方案是提供例如 使用PCI-e 16通道配置的外部線纜和電路板連接器。這個(gè)方案導(dǎo)致印刷電路板的基底尺寸大致為40. 3mmX26. 4mm,包括連接器外殼深度和殼體在內(nèi)的連接器殼體縱深剖面尺寸為 40. 3mmXll. 9mm。不過,此類大型連接器僅適于占用大量空間、重量為許多磅的大型設(shè)備,例 如服務(wù)器。對(duì)于消費(fèi)者市場(chǎng)而言,此類大型連接器太大而且太貴。因此長(zhǎng)期以來一直需要 合適的、可容納多個(gè)通訊通道的連接器,以為圖形和視頻信息提供必要的帶寬。其他連接器例如DisplayPort連接器被限制為僅有,例如,兩通道,盡管它們具有 較小的基底尺寸,但無法支持PCI-e線纜規(guī)格特征并具有有限的功能。其他允許例如16 通道PCI-e連接的方案具有更大的基底尺寸和剖面尺寸,并可采用例如136針總堆疊連接 器來容納16通道(VHDCI)。所述基底尺寸例如可超出42毫米乘19毫米,該連接器占用的 PCI-e板的剖面尺寸可超過42毫米乘12毫米。其次,此類連接器要求移動(dòng)設(shè)備或筆記本 設(shè)備的尺寸太大,或者為容納這樣的連接器而占用的PC板或設(shè)備殼體上的空間不合理。此 外,此類連接器還使用對(duì)于筆記本設(shè)備來說過于笨重的大型線纜。成本也極高。另外,由于 主板空間非常寶貴,因此此類大型連接器并不實(shí)用。從電子設(shè)備的角度來看,在獨(dú)立設(shè)備中提供外部圖形處理功能是已知技術(shù)。例如, 現(xiàn)有技術(shù)中的擴(kuò)展底座(docking stations)采用PCI_e接口連接器,該連接器包括單條通 道以與例如插入該擴(kuò)展底座的筆記本電腦中的中央處理單元通訊。該擴(kuò)展底座包括本身的 A/C連接器,并具有額外的顯示連接器端口,以允許外部顯示器直接連接至該擴(kuò)展底座。例 如自帶LCD顯示器和集成視頻/圖形處理核心或卡形式的內(nèi)部圖形處理電路的筆記本電腦 利用其中央處理單元通過單通道PCI-e連接器向位于該擴(kuò)展底座上的外部圖形處理器發(fā) 送繪圖命令或壓縮視頻。不過,這樣的配置可能太慢,并且由于僅提供單通道通訊功能,因 而通常采用低端圖形處理器?,F(xiàn)有技術(shù)中還有其他外部電子單元采用圖形處理電路以提升臺(tái)式電腦、筆記本電 腦或其他設(shè)備的圖形處理功能,例如采用信號(hào)中繼器(Signal repeater)以加強(qiáng)多通道 PCI-e連接器的圖形通訊的信號(hào)強(qiáng)度。不過,該連接器為大型針連接器,針之間的間距較大, 因此如果使用16通道的話,需要大約140針的連接器,導(dǎo)致主板上的布局要求以及連接器 的尺寸太大。因此,實(shí)際設(shè)備通常采用例如包括許多控制針的單通道連接器(大約18針連 接器)。因此,盡管生產(chǎn)廠商可能意圖容納多通道PCI-e通訊,但其實(shí)際應(yīng)用中往往導(dǎo)致單 通道配置。無法適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)和制造適當(dāng)尺寸的連接器是業(yè)界長(zhǎng)期以來一直存在的問題。其他外部設(shè)備允許PCI-e圖形卡用于筆記本電腦中。該些設(shè)備通常還使用單通道 PCI-e連接器。此類設(shè)備可包括顯示器面板,其顯示例如當(dāng)前游戲的每秒幀率、時(shí)鐘速度和 冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等信息,可根據(jù)需要通過例如功能按鈕或軟件來調(diào)整該顯示信息??稍诶?后面板或側(cè)面板上設(shè)置格柵,以使內(nèi)部圖形卡可見,還可提供通風(fēng)??赏ㄟ^轉(zhuǎn)動(dòng)控制按扭來 實(shí)時(shí)超頻內(nèi)部圖形卡,以嘗試提升該外部圖形處理功能的性能。不過,需要注意的是,該中 央處理單元與該筆記本電腦以及具有該圖形卡的外部電子設(shè)備之間的通訊鏈路通常具有 單個(gè)PCI-e通道,其限制了該圖形卡的功能。因此,需要改進(jìn)的連接器和/或線纜和/或電子設(shè)備來提供外部圖形處理和/或 外部圖形處理器與便攜式設(shè)備或非便攜式設(shè)備之間的互連。
參照附圖閱讀下列詳細(xì)說明將更容易理解本發(fā)明,其中,類似的附圖標(biāo)記代表類似的元件。圖1顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電連接器的透視圖。圖2顯示圖1的連接器的剖視圖。圖3示例圖1的連接器中的上下排觸點(diǎn)。圖4和圖5示意依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例由圖1的連接器提供的信號(hào)配置。圖6顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例與圖1的連接器配套的線纜連接器的透視圖。圖7至14顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例由電子設(shè)備或系統(tǒng)中的圖1的電連接器與圖6 的線纜連接器提供的信號(hào)示意圖。圖15至18顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例由電子設(shè)備或系統(tǒng)中的圖1的電連接器與圖6 的線纜連接器提供的信號(hào)示意圖。圖19至24顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例由電子設(shè)備或系統(tǒng)中的圖1的電連接器與圖6 的線纜連接器提供的信號(hào)示意圖。圖25示意依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例采用圖1的所述板連接器的系統(tǒng)。圖26顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例包括至少一個(gè)所述電連接器并包括復(fù)數(shù)電子電路基 板的電子設(shè)備,其中該復(fù)數(shù)電子電路基板分別包含有圖形處理器。圖27示意依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例采用至少一個(gè)所述連接器以及用于冷卻圖形處理電 路的主動(dòng)冷卻機(jī)構(gòu)的電子設(shè)備。圖28示意圖26和圖27的設(shè)備。圖29顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式便于復(fù)數(shù)插入卡插入的電子設(shè)備的方塊示意圖。圖30顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例采用集線器設(shè)備的系統(tǒng)的方塊示意圖。
具體實(shí)施例方式簡(jiǎn)而言之,一實(shí)施例中的電子設(shè)備包括殼體,該殼體包括A/C輸入或DC輸入以及 至少一電路基板,該電路基板包括電子電路,例如圖形處理電路,其基于該A/C輸入或DC輸 入接收功率。該電子設(shè)備還包括耦接至該電子電路的分離式多連接器元件差分總線連接 器。該分離式多連接器元件差分總線連接器包括與該電路基板連接的單獨(dú)殼體,并且該連 接器殼體中包括分離式電性觸點(diǎn)配置,該配置包括第一組電性觸點(diǎn),其與相鄰的第二組鏡 像電性觸點(diǎn)彼此分離。其中,各組電性觸點(diǎn)各自至少包括下觸點(diǎn)和上觸點(diǎn)的排。在一實(shí)施 例中,該電子設(shè)備殼體包括空氣流通道,例如格柵,以利于提供穿過該殼體的氣流。該電子 設(shè)備殼體還包括被動(dòng)或主動(dòng)冷卻機(jī)構(gòu),例如設(shè)置風(fēng)扇以冷卻正常運(yùn)行中的電路。在一實(shí)施 例中,該電子設(shè)備并不包括主機(jī)處理器,而是在通過該分離式多連接器元件差分總線連接 器與該圖形處理電路通訊的獨(dú)立電子設(shè)備中具有主機(jī)處理器。在另一實(shí)施例中,中央處理 單元(一個(gè)或多個(gè)中央處理單元)與該電路共同位于該電路基板上,以與外部設(shè)備一起提 供并行主機(jī)處理能力。在一實(shí)施例中,該電子電路與該電子電路殼體外部的另一電子設(shè)備中的處理器例 如中央處理單元通訊,該圖形處理電路從該外部處理器接收繪圖命令,并將顯示數(shù)據(jù)通訊 至耦接該電子設(shè)備的顯示器。在一實(shí)施例中,該殼體包括位于該主動(dòng)冷卻機(jī)構(gòu)與該電子電 路之間的空氣管道。在一實(shí)施例中,該分離式多連接器元件差分總線連接器將位于該另一 電子設(shè)備中的該處理器的繪圖命令提供給該圖形處理電路。該分離式多連接器元件差分總線連接器可為單獨(dú)的16通道PCI Express型總線連接器,以在電子設(shè)備之間提供高速視頻 和/或圖形信息。在一實(shí)施例中,該電子設(shè)備包括加電控制邏輯,例如開關(guān),其有效耦接至該分離式 多連接器元件差分總線連接器,直到從該分離式多連接器元件差分總線連接器的信號(hào)檢測(cè) 到該外部設(shè)備加電后才將該圖形處理電路加電。在另一實(shí)施例中,該電子設(shè)備包括復(fù)數(shù)印刷電路板,其上各自包括圖形處理電路, 各該復(fù)數(shù)印刷電路板耦接至該分離式多連接器元件差分總線連接器,并且該圖形處理電路 提供給定顯示幀的并行或交替的圖形處理操作。在另一實(shí)施例中,該電路基板包括電子電路和總線橋電路。該總線橋電路耦接背 板,該背板包括復(fù)數(shù)卡端口,分別經(jīng)配置以容置插入卡。在另一實(shí)施例中,電子設(shè)備并不使用A/C功率輸入,而是通過合適的連接器自另 一外部設(shè)備獲得有限量的D/C功率。在一實(shí)施例中,該電子設(shè)備殼體的電路基板包括總線 橋電路,以及復(fù)數(shù)分離式多連接器元件差分總線連接器,其分別耦接至該總線橋電路并各 自包括具有分離式電性觸點(diǎn)配置的單獨(dú)連接器殼體。耦接該總線橋電路,以自與所述復(fù)數(shù) 總線連接器中至少一個(gè)相連的外部設(shè)備接收功率。在一實(shí)施例中,該分離式多連接器元件差分總線連接器包括殼體,其中具有分離 式多連接器元件。該電連接器適于電性連接基板,例如電路板。該分離式多連接器元件包 括分離式電性觸點(diǎn)配置,該配置包括第一組或第一組件的電性觸點(diǎn),其與相鄰的第二組或 第二組件的觸點(diǎn)物理分離。該第一組電性觸點(diǎn)和第二組電性觸點(diǎn)各自包括下觸點(diǎn)和上觸點(diǎn) 的排。該第二組電性觸點(diǎn)具有與該第一組電性觸點(diǎn)相同但(例如相對(duì)垂直軸)呈鏡像的配 置。在一個(gè)實(shí)施例中,確定該電連接器殼體的尺寸以提供大致為12毫米X53毫米的基 板基底尺寸以及大致為53毫米X6毫米的剖面尺寸,并包括為16通道差分總線配置的124 針。該16通道被分成兩個(gè)8通道針組。在另一個(gè)實(shí)施例中,該第一組和第二組觸點(diǎn)分別包 括端部接地觸點(diǎn),其中,各端部接地觸點(diǎn)的位置與另一組中的另一端部接地觸點(diǎn)相鄰,并且 大體位于該連接器殼體的中心。在另一實(shí)施例中,上觸點(diǎn)排為表面貼裝針,下觸點(diǎn)排為穿過 該基板的通孔針。本發(fā)明還揭露電子設(shè)備,其采用上述電連接器并具有耦接至該電連接器的電子電 路基板,并且還包括位于該電路基板上耦接至該第一組和第二組電性觸點(diǎn)的電子電路。該 電子電路在該連接器之中心部分的任意一側(cè)提供復(fù)數(shù)差分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)信號(hào),并且還在該第一組 電性觸點(diǎn)的中心部分中提供差分時(shí)鐘信號(hào)。該第一排上觸點(diǎn)用于提供與該差分對(duì)信號(hào)相關(guān) 的控制信號(hào)。耦接該第二組觸點(diǎn)以使該第二排下觸點(diǎn)包括復(fù)數(shù)差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào),這些信號(hào)提供于 被差分接地隔開的相鄰針上。本發(fā)明還揭露線纜,其具有與該電連接器配套的相同端部連 接器。在一個(gè)實(shí)施例中,該線纜組件一端具有16通道連接器,另一端具有8通道連接器,該 線纜組件適于僅與該16通道連接器中的第一組電性觸點(diǎn)而不是第二組電性觸點(diǎn)進(jìn)行電性 配合,從而允許16通道板連接器用于連接8通道單元。本發(fā)明所揭露的連接器或線纜或電子設(shè)備的諸多優(yōu)點(diǎn)之一包括提供緊湊型連接 器,該緊湊型連接器通過例如PCI Express兼容總線或接口的多通道差分信號(hào)總線提供高速通迅。此外,由于觸點(diǎn)組和電子電路通過單個(gè)觸點(diǎn)組提供了必要的數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào),因此也 可通過8通道線纜系統(tǒng)將8通道連接器與16針板連接器連接。請(qǐng)參照?qǐng)D1和圖2,圖中示例的可耦接至例如印刷電路板之電路基板的電連接器 100包括基板定位銷102和殼體連接柱104。該定位銷102和殼體連接柱104經(jīng)配置以穿 過該電路基板中鉆出的通孔,以便于將該電連接器接置于該基板。該電連接器100包括殼 體106,該殼體106包括分離式多連接器元件108,其適于通過例如分離觸點(diǎn)針組件而與電 路基板電性連接。該分離式多連接器元件108包括分離式電性觸點(diǎn)針配置,其包括第一組 或第一組件的電性觸點(diǎn)110,其與相鄰的第二組或第二組件的觸點(diǎn)112物理分離或相互斷 開。另請(qǐng)參照?qǐng)D3,該第一組電性觸點(diǎn)110包括一排下觸點(diǎn)114和一排上觸點(diǎn)116。類 似地,與第一組分離的第二組電性觸點(diǎn)112包括與該第一組電性觸點(diǎn)相同但呈鏡像的配 置,因而具有與第一組電性觸點(diǎn)相同、呈鏡像但相互分離的下觸點(diǎn)118和上觸點(diǎn)120的對(duì)應(yīng) 的排。本例中,當(dāng)該第一組電性觸點(diǎn)110連接現(xiàn)有技術(shù)的PCI Express收發(fā)器電路時(shí),該第 一組電性觸點(diǎn)110形成完整的8通道PCI Express通訊接口。本例中,下觸點(diǎn)排114和118 為分離組件并為通孔針。將其耦接在電子設(shè)備中以包括并提供與差分接收器或收發(fā)器的連 接(例如見圖7至14)。頂排觸點(diǎn)針116和120為貼裝至該電路基板表面的表面貼裝針,并 耦接至電子電路以提供差分通訊信號(hào)。本例中,可在小型并且相對(duì)便宜的連接器設(shè)計(jì)中方 便地進(jìn)行16通道PCI Express兼容連接。將彼此分離的各觸點(diǎn)組分別電性連接以分別提 供基于8通道差分訊號(hào)的通訊,從而導(dǎo)致16通道通訊總線。復(fù)參照?qǐng)D1,殼體106可由任意合適的材料制成,包括已知的絕緣塑料或任意合適 的復(fù)合材料。該電性觸點(diǎn)也可由任意合適的材料制成,例如具有例如鎳上鍍金之適當(dāng)鍍層 的銅合金,或任意其他合適的材料制成,并根據(jù)需要拋光。所述第一組中的下排觸點(diǎn)114作 為一組獨(dú)立的下排針進(jìn)行制造,并作為連接器100的組件。下排觸點(diǎn)118為同樣的鏡像組 件,并且與該下排觸點(diǎn)114相互分離。類似地,上排觸點(diǎn)116和120被配置為彼此相同并且 鏡像的獨(dú)立組件。本例中總共使用四組針來提供兩組上下觸點(diǎn)。將上下觸點(diǎn)分成獨(dú)立組件 的優(yōu)點(diǎn)之一是有助于減少用以提供16通道或8通道PCI Express類型總線所需信號(hào)的所 需針數(shù)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解其他優(yōu)點(diǎn)。此外,如本例所示,所述表面貼裝針之間的間距例如可為0. 7毫米,表面貼裝針的 寬度例如可為0. 26毫米,不過,還可使用任意其他合適的間距和寬度。所述通孔針可具有 例如0.7毫米的間距(如圖4和5所示),并可有偏移。此外,該通孔針的寬度例如可為 0.74毫米。不過,可根據(jù)需要采用任意合適的尺寸。對(duì)于16通道PCI Express兼容配置,確定殼體106的尺寸以提供大致為12毫米 X53毫米的基板基底尺寸,從而使該殼體可具有例如12. 2毫米深度和53. 25毫米的寬度,或 者任意其他合適的尺寸。例如,該深度和寬度可根據(jù)需要增大幾毫米或縮小幾毫米。此外, 在本例中,該第一組電性觸點(diǎn)和第二組電性觸點(diǎn)的上下觸點(diǎn)排包括為16通道PCIExpress 接口(例如兩個(gè)8通道差分總線鏈接)配置的124針。如圖所示的連接器100可包括一個(gè)或多個(gè)摩擦扣環(huán)116,其摩擦扣合與板連接器 100配套的線纜連接器。此外還可采用其他已知的連接器扣合特征,例如開口 118和120, 其用以容置 對(duì)應(yīng)的線纜連接器延伸的突出部。
復(fù)參照?qǐng)D2,連接器100可包括作為所述殼體一部分的絕緣蓋202以及接地觸點(diǎn) 和摩擦鎖206、208,其利用現(xiàn)有技術(shù)與配套的線纜連接器摩擦扣合。此外還采用支撐結(jié)構(gòu) 210,以利用現(xiàn)有技術(shù)將針支撐在連接器中適當(dāng)?shù)奈恢?。連接器100包括中心支撐結(jié)構(gòu)212, 以支撐位于其上方的上排表面貼裝針116以及下觸點(diǎn)114。中心支撐結(jié)構(gòu)212支撐該電性 觸點(diǎn)并在運(yùn)行時(shí)容置配套連接器,該配套連接器的觸點(diǎn)與上觸點(diǎn)116和下觸點(diǎn)116對(duì)齊以 實(shí)現(xiàn)電性接觸。圖4和圖5示意印刷電路基板的部分,該部分被稱為基板布局,顯示位于電路基板 上的表面貼裝觸點(diǎn)400和通孔402。下排觸點(diǎn)114和118耦接至通孔402,以通過連接器 100向該印刷電路板上的一個(gè)或多個(gè)電路提供電性接觸和信號(hào)通訊。電路的導(dǎo)線或針可電 性耦接至焊盤400以通過連接器100進(jìn)行信號(hào)通訊。該圖顯示連接器100的底排觸點(diǎn)的引 腳以及對(duì)應(yīng)連接器100中各觸點(diǎn)的電子信號(hào)406、408。本例中,觸點(diǎn)組形成上8通道410和下8通道412。電子電路414,例如可集成于 圖形處理器核心、中央處理單元、橋電路例如北橋、南橋、或其他任意合適的橋電路或其他 任意合適的電子電路的PCI Express 16通道接口電路,通過連接器100發(fā)送和接收信號(hào) 406、408。電子電路14位于該電子電路基板上,并耦接至第一組電性觸點(diǎn)和第二組電性觸 點(diǎn)(這里僅顯示下觸點(diǎn))。電子電路414提供差分時(shí)鐘信號(hào)416、418,該差分時(shí)鐘信號(hào)位于 第一組觸點(diǎn)110的中部。該電子電路還提供復(fù)數(shù)差分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)信號(hào)420,其位于中部421的任 意一側(cè)。在該差分信號(hào)420之間提供對(duì)應(yīng)的差分接地信號(hào)424。上觸點(diǎn)116 (未圖示)提供 與該差分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)信號(hào)420相關(guān)的控制信號(hào)。本例中,另一組觸點(diǎn)112不包括差分時(shí)鐘信號(hào) 416和418。該電子電路提供所有必要的PCI Express型控制信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和電源,以通 過第一組觸點(diǎn)110運(yùn)行8通道總線??赏ㄟ^提供所示信號(hào)來提供16通道。這包括使用第 二組觸點(diǎn)112。此外,如圖所示,第一組電性觸點(diǎn)110與第二組電性觸點(diǎn)112通過標(biāo)示為426和 428的相鄰接地觸點(diǎn)彼此分離。耦接第二組觸點(diǎn)112使第二排下觸點(diǎn)包括復(fù)數(shù)差分?jǐn)?shù)據(jù)信 號(hào)430,其提供于被對(duì)應(yīng)差分接地信號(hào)432分離的相鄰針上,并且標(biāo)示為434的外側(cè)針部分 為第二排下觸點(diǎn)提供電源。類似地,在與顯示為電源信號(hào)436的第一組觸點(diǎn)114對(duì)應(yīng)的連 接器外側(cè)部分提供電源。本例中,電子電路114包括現(xiàn)有技術(shù)中兼容PCI Express的差分 多通道總線收發(fā)器。不過,可根據(jù)需要將任意合適的電路耦接至連接器100。此外,如圖所 示,第一組觸點(diǎn)110和第二組觸點(diǎn)112分別包括端部接地觸點(diǎn)426和428,其位置彼此相鄰 并大體位于該殼體的中心。另外,第一組電性觸點(diǎn)和第二組電性觸點(diǎn)包括感測(cè)觸點(diǎn),其位于觸點(diǎn)排的外側(cè)端 部,以確定連接器正常插入該線纜兩端。另外,該連接器還包括電源控制針,其可與該感測(cè) 觸點(diǎn)一起使用,以控制該兩個(gè)互連系統(tǒng)之間的電源時(shí)序以及其他功能。圖6示例線纜,其具有經(jīng)配置而與連接器100配套接合的線纜端部連接器500。線 纜502包括位于其任一端的端部連接器(不過未圖示),該端部連接器與端部連接器500相 同,該連接器端部500適于與分離式多連接器元件108配合。因此,線纜端部連接器500還 包括突出部504,其通過連接器100的中部212與所述觸點(diǎn)接合。作為現(xiàn)有技術(shù),該端部連 接器可由包括塑料和金屬在內(nèi)的任意合適材料制成,以根據(jù)需要提供必要的結(jié)構(gòu)、防護(hù)和 接地特征。突出部504適于與板連接器100的摩擦扣環(huán)116摩擦扣合。線纜502可由兩組線構(gòu)成,該兩組線分別形成8通道組。不過,可使用任意合適的配置。圖7至14示意一設(shè)備中的電路414通過連接器100提供的電信號(hào)以及線纜連接 器502連接的其他設(shè)備中的對(duì)應(yīng)電路提供的電信號(hào)。因此,主機(jī)設(shè)備(也稱作主機(jī)側(cè)),例 如筆記本電腦或其他任意合適的設(shè)備通過連接器100經(jīng)線纜連接至下游設(shè)備,并且該下游 設(shè)備也包含連接器100。因此,經(jīng)簡(jiǎn)化的連接器/線纜對(duì)適合具有高速數(shù)據(jù)通訊功能。如 上所述,連接器100有效連接至電子電路以在針上提供圖中所示的信號(hào)。作為參照,將顯示 信號(hào)的圖4和圖5部分復(fù)制于圖7至14中,如箭頭600所示。標(biāo)示為602的部分表示上排 觸點(diǎn)116和120。如圖所示,底排觸點(diǎn)114和118主要耦接于例如圖形處理器(下游設(shè)備) 的差分發(fā)送器和主機(jī)設(shè)備的差分接收器之間,而連接器100的頂排116和120則耦接于位 于下游設(shè)備中的圖形處理器的接收器和主機(jī)設(shè)備的差分發(fā)送器之間。在該主機(jī)設(shè)備中,提供如圖所示的標(biāo)示為604的對(duì)應(yīng)下排114和118。例如,通過 適當(dāng)?shù)碾娮与娐吩谥鳈C(jī)側(cè)設(shè)備上提供標(biāo)示為信號(hào)606的上排116和120。本例中,如上所 述,該電路包括PCI Express兼容接口電路,其提供本例中的16通道信息。本例中使用的 針的總數(shù)為124針。因此,這里顯示16通道對(duì)16通道連接的信號(hào)和引腳。圖15至18描述使用8通道連接器而不是16通道連接器針對(duì)8通道對(duì)8通道連 接的信號(hào)和引腳配置。不過,該8通道連接器在與所述16通道連接器之第一組連接器110 相同的針上提供相同的信號(hào)。因此,除使用半數(shù)針以外,8通道連接器可采用與連接器100 類似的設(shè)計(jì),從而確定殼體尺寸以提供大致為12毫米X32毫米的基底尺寸以及大致為32 毫米X6毫米的剖面尺寸,并包括配置為上下觸點(diǎn)排的總共68針。因此,圖15至18描述通 過8通道線纜706與下游設(shè)備連接器704連接的主機(jī)側(cè)連接器702。圖19至24描述另一采用引腳和信號(hào)的配置,其中例如主機(jī)設(shè)備的第一設(shè)備采用 具有所示信號(hào)702的8通道連接器,其線纜另一端包括具有引腳和信號(hào)600、602的連接器 100。因此,可使用8至16通道的連接器配置,其中,該16通道連接器中只有8通道實(shí)際耦 接電路。采用這種方式,可根據(jù)需要容易地將現(xiàn)有的16通道連接器耦接至采用8通道連接 器的設(shè)備中。圖25示例系統(tǒng)900。該系統(tǒng)采用第一設(shè)備902,例如主機(jī)設(shè)備,例如筆記本電腦、臺(tái) 式電腦或任意其他合適的設(shè)備;以及第二設(shè)備904,例如該設(shè)備所采用的電子電路包括電 子電路414,其有效接置于例如包含連接器100之印刷電路板的基板908。電子電路414可 例如為圖形處理器或任意其他合適的電路,并且在本例中包括PCI Express兼容收發(fā)器電 路,以通過所述線纜和連接器結(jié)構(gòu)與主機(jī)設(shè)備902通訊。設(shè)備904的殼體可包括格柵,作為 空氣通道910以提供空氣流動(dòng),從而冷卻該電子電路,并且該殼體還可包括主動(dòng)冷卻機(jī)構(gòu), 例如風(fēng)扇913,經(jīng)適當(dāng)控制而通過空氣流動(dòng)提供冷卻,該技術(shù)為已知技術(shù)?;?08可包括 電源電路912,用以向所有電子電路提供適當(dāng)?shù)碾娫床⒖赏ㄟ^插頭914自插座接收交流電 (AC)。在現(xiàn)有技術(shù)的適當(dāng)內(nèi)存、操作系統(tǒng)軟件和任意其他合適的元件、軟件、固件之外,主機(jī) 設(shè)備還可包括一個(gè)或多個(gè)中央處理單元920以及一個(gè)或多個(gè)圖形處理器922。因此,本例 中,設(shè)備904可通過連接器100和線纜502提供的差分信號(hào)自中央處理單元920和/或圖形 處理單元922接收繪圖命令,以通過適當(dāng)?shù)倪B接器配置提升設(shè)備外圖形處理能力,該連接 器配置便于用戶使用、成本相對(duì)低,并提供高數(shù)據(jù)率視頻、音頻和圖形處理所需的數(shù)據(jù)率。如上所述,電子電路414可根據(jù)需要包括圖形處理電路,例如一個(gè)或多個(gè)圖形處理器核心、一個(gè)或多個(gè)中央處理單元或任意其它合適的電路。如圖所示,若該電子電路包括 圖形處理電路,則該圖形處理電路可通過一個(gè)或多個(gè)適當(dāng)?shù)目偩€932存取一個(gè)或多個(gè)幀緩 沖區(qū)930,該技術(shù)為已知技術(shù)。此外,在另一實(shí)施例中,使用單個(gè)電路基板908時(shí),電子電路 414可包括復(fù)數(shù)圖形處理電路,例如復(fù)數(shù)圖形處理器932和934,其通過適當(dāng)總線936進(jìn)行 有效耦接,并可通過總線橋電路938,例如PCI橋或任意其他合適的總線橋電路與分離式多 連接器元件差分總線連接器100連接。該總線橋電路提供來自或到達(dá)連接器100的信息, 并在連接器100與各圖形處理器932、936之間切換通訊路徑,該技術(shù)為已知技術(shù)。因此,本 實(shí)施例中,復(fù)數(shù)圖形處理器可例如為主機(jī)設(shè)備902或其他合適設(shè)備提供并行或交替的圖形 處理操作。圖26示例設(shè)備904,其位于包括空氣流通道1002、1004和1006的殼體1000中。 本實(shí)施例中,該空氣流通道為格柵,以提供穿過該殼體的氣流。圖中所示的主動(dòng)空氣冷卻機(jī) 構(gòu)912為復(fù)數(shù)獨(dú)立風(fēng)扇1010、1012,用以冷卻包含例如圖形處理器、多媒體處理器、中央處 理單元或任意合適電子電路的復(fù)數(shù)印刷電路板908和1014 (例如卡)。另參照?qǐng)D28,本實(shí) 施例中,卡908、1014分別通過獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)PCI-E連接器1220和1222 (或分離式多連接器 元件差分總線連接器400的板對(duì)板版本)連接在背板卡1224上,該背板卡1224中容置的 PCI-E橋?qū)⒃搩煽ㄅc獨(dú)立的分離式多連接器元件差分總線連接器100 (例如見圖4和5)連 接。圖形卡支架1020、1022容置用于連接外部監(jiān)視器的連接器。本實(shí)施例中,該設(shè)備 904未使用任何中央處理單元,并且該設(shè)備用作一種外部圖形增強(qiáng)設(shè)備。此外,在本實(shí)施例 中,例如為塑料通道的管道1030將氣流引導(dǎo)至印刷電路板或卡908、1014上面需要冷卻的 元件上方。另外,電源也可包括獨(dú)立風(fēng)扇1032。不過,可根據(jù)需要在所有冷卻操作中使用單 獨(dú)風(fēng)扇或多個(gè)風(fēng)扇。請(qǐng)參照?qǐng)D27和28,還可具有將氣流自格柵引導(dǎo)至風(fēng)扇的管道,例如管道1200。此 外,如圖所示,根據(jù)需要將卡908和1014分離以提供熱對(duì)流。此外,圖中還顯示作為電源一 部分的開關(guān)1040。該電源可從插座接收A/C輸入,例如A/C信號(hào),并將該A/C轉(zhuǎn)換為DC,或 從DC電源接收DC輸入信號(hào)。本實(shí)施例中,卡908、1014的底部具有連接背板1224的PCI 邊緣連接器1220、1222 (見圖28),本實(shí)施例中,該背板1224水平置于卡908、1014的下方。 該背板包括與該卡邊緣連接器配合的連接器。總線橋電路938作為開關(guān),用以將連接器100 的信息路由至卡908和1014或其中之一。應(yīng)了解本發(fā)明可具有諸多使用方案。例如,可使用具有一個(gè)或多個(gè)圖形處理器的 電路板升級(jí)遠(yuǎn)程主機(jī)系統(tǒng),該遠(yuǎn)程主機(jī)系統(tǒng)中還可根據(jù)性能要求具有一個(gè)或多個(gè)圖形處理 器。各圖形處理器可單獨(dú)耦接至連接器100,或者根據(jù)需要使用例如8通道的單個(gè)連接器 或通過PCI-E開關(guān)設(shè)備共享全部16通道。此外,由于該獨(dú)立的電子設(shè)備降低了熱量限制和 功率限制,因此例如筆記本電腦等便攜式設(shè)備可根據(jù)需要增強(qiáng)其圖形處理或視頻處理能力 或其他處理能力。因此,這里所使用的圖形處理電路可根據(jù)需要包括視頻處理,例如視頻編 碼和解碼電路、高清晰度電視圖像處理、或任意其他合適的視頻處理或多媒體處理操作。應(yīng) 當(dāng)了解,可連接至電子設(shè)備904的外部設(shè)備例如可包括機(jī)頂盒、電視、游戲機(jī)、手持設(shè)備、筆 記本電腦、臺(tái)式電腦或任意其他合適的設(shè)備。此外,還可將一個(gè)或多個(gè)顯示器,例如IXD顯 示器,連接至該設(shè)備904。通過使用顯示端口可使各獨(dú)立顯示器插入電子設(shè)備904中,從而將該電子設(shè)備中的該圖形處理器的輸出顯示在一個(gè)或多個(gè)顯示器上(見圖25)。或者,設(shè) 備904中的圖形處理器可將幀信息或其他信息發(fā)回至該主機(jī)設(shè)備,接著該主機(jī)設(shè)備使用其 自身的顯示能力在另外的顯示器上輸出該信息。另參照?qǐng)D7至14,CPWRON信號(hào)來自該主機(jī)設(shè)備并通過連接器100,該信號(hào)標(biāo)示,例 如,該外部設(shè)備已加電激活(非待機(jī)模式)。接著,設(shè)備904中的電子電路檢測(cè)CPWRON信號(hào) 并加電。CPRSNT針用于檢測(cè)設(shè)備904與外部設(shè)備例如主機(jī)設(shè)備的充分連接,以幫助控制設(shè) 備904加電并通知該主機(jī)系統(tǒng)該外部設(shè)備904已連接并加電。在一個(gè)實(shí)施例中,使用兩個(gè) 針以確保在通知該主機(jī)系統(tǒng)連接器100可用之前,連接器100已完全就位。此外,還可使用 熱插拔機(jī)構(gòu)以檢測(cè)設(shè)備904已連接至其他外部設(shè)備。圖29描述另一實(shí)施例的電子設(shè)備1300,其所包括的電路基板1302包括耦接至連 接器100和總線插槽端口 1306、1308的總線橋電路1304。該總線插槽端口 1306、1308不 一定是連接器100,例如可以是PCI Express插槽,用以容置可包括任意合適的電子電路的 PCI Express卡1310、1312。總線插槽端口 1306、1308可接置于例如有源背板上。該有源 背板可為有源背板卡,以方便與總線橋電路1304連接。該有源背板卡包括經(jīng)配置以容置插 入卡1310和1312的復(fù)數(shù)卡端口 1306、1308。該總線橋電路1304可例如為北橋、南橋或其 他合適的橋電路,其包括,例如,通過PCI Express通訊鏈路或任意其他合適的鏈路進(jìn)行通 訊所需的收發(fā)器。本實(shí)施例中,由于圖形處理器可位于插入卡1310或1312上,因此電子設(shè) 備1300無需圖形處理電路,導(dǎo)致電子設(shè)備1300尺寸較小,但該設(shè)備仍支持通過連接器100 的高速視頻通訊。因此,可在插槽1306、1308中插入標(biāo)準(zhǔn)PCI Express卡,但使用獨(dú)特的連 接器,例如連接器100與另一電子設(shè)備例如與具有主機(jī)中央處理單元的設(shè)備連接。圖30描述另一電子設(shè)備1400,其并不使用標(biāo)準(zhǔn)總線插槽連接器1306、1308,而是 使用連接器100,以將例如圖25所示的額外電子設(shè)備(設(shè)備904)適當(dāng)連接至集線器設(shè)備 1400。此外,在本實(shí)施例中,通過與連接器100并聯(lián)的電源連接由下游設(shè)備向PCI橋電路 1304提供功率,因而無需A/C連接器。此外如圖所示,還可根據(jù)需要在電子設(shè)備1904之間 采用非差分總線1410,以在該些設(shè)備之間提供直接通訊鏈路,而不是經(jīng)過總線橋電路1304 的通訊鏈路。可根據(jù)需要使用電子設(shè)備1904中的多個(gè)圖形處理器進(jìn)行并行圖形處理或視 頻處理。設(shè)備1400充當(dāng)電子集線器設(shè)備。其包括耦接至橋電路1304的復(fù)數(shù)分離式多連接 器元件差分總線連接器100。電子設(shè)備1904分別包括A/C輸入,而且還包括分離式多連接 器元件差分總線連接器100。還可耦接顯示器以向相應(yīng)顯示器提供該電子電路的輸出。各 外部電子設(shè)備的圖形處理電路之間的總線連接1410不同于通過該分離式多連接器元件差 分總線連接器的總線。該些顯示器顯示由一個(gè)或兩個(gè)電子設(shè)備1904的圖形處理電路生成 的幀。上面針對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述以及這里所描述的實(shí)施例僅出于描述目的而非限制 本發(fā)明。綜上所述,本發(fā)明意圖覆蓋任意的和所有的修改、變更或替換,這些修改、變更或替 換落入上面所揭露的以及請(qǐng)求保護(hù)的基本原則的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種電子設(shè)備,包括殼體,至少包括;A/C輸入或DC功率輸入;至少一電路基板,包括有效耦接到根據(jù)該A/C輸入或DC功率輸入接收功率的電子電路;分離式多連接器元件差分總線連接器,有效耦接至該電子電路,包括單獨(dú)殼體,該單獨(dú)殼體中設(shè)置有分離式電性觸點(diǎn)配置,包括第一組電性觸點(diǎn),其與相鄰的第二組觸點(diǎn)相互分離,該第一組電性觸點(diǎn)包括下觸點(diǎn)和上觸點(diǎn)的排;以及具有與該第一組觸點(diǎn)相同并呈鏡像配置的第二組電性觸點(diǎn),包括相同并呈鏡像的下觸點(diǎn)和上觸點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的排;以及其中,該殼體還包括用以提供穿過該殼體的氣流的空氣流通道,并且還容置有用以冷卻正常運(yùn)行中的該電子電路的被動(dòng)或主動(dòng)冷卻機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備,其中,該電子電路包括圖形處理電路,其通過該分離 式多連接器元件差分總線連接器與該殼體外部的另一電子設(shè)備中的處理器有效通訊,以及 其中該圖形處理電路至少有效的從該處理器接收繪圖命令,并將顯示數(shù)據(jù)和有效耦接該電 子設(shè)備的顯示器通訊,以及其中該殼體還適于在該主動(dòng)冷卻機(jī)構(gòu)與該圖形處理電路之間容 置空氣管道。
3.如權(quán)利要求2所述的電子設(shè)備,其中,該分離式多連接器元件差分總線連接器將該 另一電子設(shè)備中的處理器的繪圖命令提供給該圖形處理電路,以及其中該圖形處理電路根 據(jù)該繪圖命令將顯示數(shù)據(jù)有效輸出至顯示器。
4.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備,包括加電控制邏輯,其有效耦接至該分離式多連接 器元件差分總線連接器,并且等待直到從該分離式多連接器元件差分總線連接器的信號(hào)檢 測(cè)到外部設(shè)備加電后才將該電子電路加電。
5.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備,其中該電路基板為包括多個(gè)處理器以及有效耦接至 各該處理器的總線橋電路的印刷電路板,各該處理器上包括圖形處理電路,該總線橋電路 耦接至該分離式多連接器元件差分總線連接器,以及其中來自多個(gè)印刷電路板的該圖形處 理電路有效耦接在一起從而為給定顯示幀提供并行或交替的圖形處理操作。
6.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備,其中,該電連接器的該殼體的尺寸定為提供大致為 12毫米乘以53毫米的基底尺寸以及大致53毫米乘以6毫米的剖面尺寸。
7.如權(quán)利要求6所述的電子設(shè)備,其中,該第一組和第二組電性觸點(diǎn)的上下觸點(diǎn)的排 包括配置為兩個(gè)8通道差分總線的124針。
8.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備,其中,該電連接器的該殼體的尺寸定為提供大致為 12毫米乘以32毫米的基底尺寸以及大致32毫米乘以6毫米的剖面尺寸,并包括配置在下 觸點(diǎn)和上觸點(diǎn)的排中的68針。
9.如權(quán)利要求5所述的電子設(shè)備,其中,各該圖形處理電路通過該分離式多連接器元 件差分總線連接器與該殼體外部的另一電子設(shè)備中的處理器有效通訊,以及其中各該圖形 處理電路經(jīng)過使用該分離式多連接器元件差分總線連接器提供的差分鏈路的多個(gè)通道與該另一電子設(shè)備進(jìn)行顯示數(shù)據(jù)通訊,以及其中該殼體還適于在該主動(dòng)冷卻機(jī)構(gòu)與各該圖形 處理電路之間容置空氣管道。
10.一種電子設(shè)備,包括 殼體,至少包括總線橋電路;多個(gè)卡端口,經(jīng)配置以容置外部差分總線插入卡;分離式多連接器元件差分總線連接器,有效耦接至該總線橋電路,包括單獨(dú)殼體,該單 獨(dú)殼體中設(shè)置有分離式電性觸點(diǎn)配置,包括第一組電性觸點(diǎn),其與相鄰的第二組觸點(diǎn)相互分離,該第一 組電性觸點(diǎn)包括下觸點(diǎn)和上觸點(diǎn)的排;以及具有與該第一組電性觸點(diǎn)相同并呈鏡像配置的第二組電性觸點(diǎn),包括 相同并呈鏡像的下觸點(diǎn)和上觸點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的排;有效耦接至該總線橋電路的有源背板,包括多個(gè)內(nèi)部卡端口,每個(gè)內(nèi)部卡端口經(jīng)配置 以容置插入卡。
11.如權(quán)利要求10所述的電子設(shè)備,其中,該殼體還包括用以提供穿過該殼體的氣流 的空氣流通道,以及還容置有用以冷卻正常運(yùn)行中的該圖形處理電路的主動(dòng)冷卻機(jī)構(gòu)。
12.一種電子設(shè)備,包括 殼體,至少包括包括總線橋電路的至少一電路基板;多個(gè)分離式多連接器元件差分總線連接器,每一個(gè)都有效耦接至該總線橋電路,每一 個(gè)都包括適于與基板機(jī)械連接的單獨(dú)殼體,該單獨(dú)殼體中設(shè)置有分離式電性觸點(diǎn)配置,包括第一組電性觸點(diǎn),其與相鄰的第二組觸點(diǎn)相互分離,該第一 組電性觸點(diǎn)包括下觸點(diǎn)和上觸點(diǎn)的排;以及具有與該第一組電性觸點(diǎn)相同并呈鏡像配置的第二組電性觸點(diǎn),包括 相同并呈鏡像的下觸點(diǎn)和上觸點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的排;以及有效耦接該總線橋電路以將該多個(gè)分離式多連接器元件差分總線連接器之一的信息 路由至該多個(gè)分離式多連接器元件差分總線連接器中至少兩個(gè)。
13.一種系統(tǒng),包括 電子集線器設(shè)備,包括 殼體,至少包括;包括總線橋電路的至少一電路基板;多個(gè)分離式多連接器元件差分總線連接器,每一個(gè)都有效耦接至該總線橋電路,每一 個(gè)都包括適于與基板機(jī)械連接的單獨(dú)殼體,該單獨(dú)殼體中設(shè)置有分離式電性觸點(diǎn)配置,包括第一組電性觸點(diǎn),其與相鄰的第二組觸點(diǎn)相互分離,該第一 組電性觸點(diǎn)包括下觸點(diǎn)和上觸點(diǎn)的排;以及具有與該第一組電性觸點(diǎn)相同并呈鏡像配置的第二組電性觸點(diǎn),包括相同并呈鏡像的下觸點(diǎn)和上觸點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的排;以及有效耦接該總線橋電路以將該多個(gè)分離式多連接器元件差分總線連接器之一的信息 路由至該多個(gè)分離式多連接器元件差分總線連接器中至少兩個(gè);以及 至少第一外部電子設(shè)備和第二外部電子設(shè)備,分別包括 殼體,至少包括 包括圖形處理電路的電路基板;另一分離式多連接器元件差分總線連接器,其結(jié)構(gòu)與該電子集線器設(shè)備的該多個(gè)分離 式多連接器元件差分總線連接器的結(jié)構(gòu)相同,有效耦接至該圖形處理電路以及該電子集線 器設(shè)備的該多個(gè)分離式多連接器元件差分總線連接器之一;以及各外部電子設(shè)備的該圖形處理電路之間的總線連接,其不同于通過該分離式多連接器 元件差分總線連接器的連接;以及至少一顯示器,有效耦接至該外部電子設(shè)備中至少一個(gè),并有效顯示兩個(gè)該外部電子 設(shè)備的該圖形處理電路所生成的幀;以及電子設(shè)備,包括分離式多連接器元件差分總線連接器,以及包括處理器以向各該多個(gè) 外部電子設(shè)備的各該圖形處理電路有效的提供繪圖命令,從而生成顯示幀以輸出至該至少 一顯不器。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng),其中,各該多個(gè)分離式多連接器元件差分總線連接器 的該殼體的尺寸定為提供大致為12毫米乘以53毫米的基底尺寸以及大致53毫米乘以6 毫米的剖面尺寸。
全文摘要
文檔編號(hào)H05K7/20GK101953030SQ200880126818
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者James D Hunkins, Lawrence J King, Koduri Raja 申請(qǐng)人:Ati Technologies Ulc