專利名稱：通用串行總線中心站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般地說(shuō)，本發(fā)明涉及所謂通用串行總線互連，特別涉及一種簡(jiǎn)化布線的通用串行總線集線器。
背景技術(shù)：
作為標(biāo)準(zhǔn)的通用串行總線(USB)的發(fā)展，激勵(lì)了個(gè)人計(jì)算機(jī)，把個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)連接到電話機(jī)，容易使用或所謂“即插即用”方式，并需要便利連接附加的外部設(shè)備。多年來(lái)，已經(jīng)限制計(jì)算機(jī)用戶向它們的計(jì)算機(jī)增加裝置。
USB是一種標(biāo)準(zhǔn)的外設(shè)接口，用于把PC連接到各種各樣的外設(shè)上，包括鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、打印機(jī)、游戲控制器和其它外設(shè)上。用USB可以互連128種裝置。
現(xiàn)在，可以得到各類作為USB的裝置。用戶不再需要操心設(shè)置他/她的系統(tǒng)。當(dāng)插入U(xiǎn)SB裝置時(shí)，該裝置自動(dòng)受到檢測(cè)，并自動(dòng)設(shè)置軟件。USB可用于視頻俘獲裝置、鍵盤、鼠標(biāo)和掃描儀。USB裝置需要中央處理單元作為主機(jī)。
現(xiàn)在可以公開(kāi)獲得USB標(biāo)準(zhǔn)，而且這是主要計(jì)算機(jī)制造商共同努力的結(jié)果。由Compaq、Intel、Microsoft和NEC提出的通用串行總線規(guī)范修改本1.1(1998.9.23)為PC體系結(jié)構(gòu)闡明了連接標(biāo)準(zhǔn)。它闡明了“快速的、雙向的、同步的、低成本的、動(dòng)態(tài)連接串行接口結(jié)構(gòu)，這些標(biāo)準(zhǔn)與今天和明天的PC平臺(tái)的要求一致”。規(guī)范定義了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)USB，并描述了總線特性、協(xié)議定義、交易的類型、總線管理、以及需要設(shè)計(jì)和構(gòu)建系統(tǒng)和外設(shè)的編程接口，系統(tǒng)和外設(shè)與標(biāo)準(zhǔn)是一致的。所有USB裝置通過(guò)被稱為“集線器”的專用USB裝置端口連接到USB。集線器是布線集線器。到集線器的連接點(diǎn)稱為端口。每一個(gè)集線器把單個(gè)連接點(diǎn)轉(zhuǎn)換到多個(gè)端口。體系結(jié)構(gòu)支持多端口的串聯(lián)連接。
USB拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使USB以分層星狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將USB裝置與USB主機(jī)連接起來(lái)。集線器處于每一個(gè)星的中心。USB的每一個(gè)線段在主機(jī)和集線器或功能塊之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，或一個(gè)集線器連接另一個(gè)集線器或功能塊。一個(gè)集線器的上游端口向主機(jī)連接。集線器的每一個(gè)下游端口允許連接到另一個(gè)集線器或功能塊。
在USB拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，只存在一個(gè)主機(jī)。根集線器集成在主機(jī)系統(tǒng)中，設(shè)有一個(gè)或多個(gè)附屬點(diǎn)。集線器提供到USB的附加附屬點(diǎn)。每一個(gè)集線器可與附加的集線器相連，并可以連接到對(duì)系統(tǒng)提供能力的功能塊上，例如ISDN連接、數(shù)字操縱桿或揚(yáng)聲器。所有USB裝置通過(guò)集線器上的端口連接到USB。
USB在四條線上傳遞信號(hào)和能量。所有USB裝置具有上游連接，而USB電纜具有上游和下游連接器。上游和下游連接器在機(jī)械上是不可互換的，以便消除集線器上的非法回送連接。
按照USB標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)使用分層星狀拓?fù)涞膯蝹€(gè)連接器類型，使所有附屬裝置與主機(jī)相連。個(gè)人計(jì)算機(jī)基本上具有一個(gè)或兩個(gè)USB端口。為支持連接多個(gè)裝置，通過(guò)USB電纜向USB集線器提供電纜連接。當(dāng)前，具有四個(gè)或七個(gè)端口的集線器占有優(yōu)勢(shì)，這種集線器提供四個(gè)或七個(gè)附加的USB連接器。此外，USB電纜可以從USB集線器連接到一個(gè)或多個(gè)附加的USB集線器。應(yīng)用USB結(jié)構(gòu)的限制之一是距離限制，即裝置之間的電纜長(zhǎng)度為5米或它的電等效長(zhǎng)度。使用USB集線器的PC設(shè)置和功能塊將需要由電纜連接在一起的許多設(shè)備?；ミB集線器和功能塊的電纜的電纜外觀不受歡迎。
發(fā)明簡(jiǎn)述按照本發(fā)明的原理，用于通用串行總線的中心站包括具有上游連接器和多個(gè)下游連接器的集線器。集線器一般被布置在水平面內(nèi)。一個(gè)中心外殼連接到集線器。中心外殼至少容納一個(gè)USB模塊。中心外殼帶有第一連接器，與集線器電連接。當(dāng)把模塊插入中心外殼時(shí)，模塊帶有一個(gè)嚙合第一連接器的裝置，用以與第一連接器電連接。當(dāng)以如此方式插入模塊時(shí)，模塊自動(dòng)地連接到集線器而不使用單獨(dú)的電纜。此外，按照本發(fā)明，可將附加模塊插入中心站。在圖示的實(shí)施例中，中心站可以容納三個(gè)模塊。這三個(gè)模塊可以是USB集線器和USB功能塊的任意組合。
此外，按照本發(fā)明，可將USB模塊用作為具有可移動(dòng)的套的獨(dú)立單元，所述套可與模塊快速嚙合。USB模塊有一包括外殼，用以容納USB接口電路。連接器放在外殼的后面，外殼上帶有一個(gè)或多個(gè)第一夾持元件。適于覆蓋所述外殼部分的套具有一個(gè)或多個(gè)適于與相應(yīng)的第一夾持元件嚙合的第二夾持元件，因此，套被可動(dòng)地夾持在USB模塊外殼上。
此外，按照本發(fā)明，USB連接器設(shè)有一個(gè)延長(zhǎng)的套，其中帶有多個(gè)電觸點(diǎn)。多個(gè)電連接器針按與與套的縱向軸平行的方式從所述套延伸。一對(duì)夾持臂或卡子沿平行于縱軸的方向從套延伸。夾持臂的材料與套的材料相同，并具有彎曲角度的部分，以至當(dāng)連接器安裝到電路板上時(shí)，夾持臂向電路板施加夾持力，以便夾持連接器，因而便于裝配。設(shè)置于鄰近夾持臂的套上的凸肩給出的表面位于電路板與平行于所述電路板的夾持板之間。
附圖簡(jiǎn)述通過(guò)閱讀下面的詳細(xì)描述和附圖，可以更好地理解本發(fā)明，圖中相同的參考符號(hào)表示相同的元件。


圖1是具有電子模塊的通用串行總線中心站的俯視圖；圖2是圖1所示的站的主視圖；圖3是圖1所示的站的左視圖；右視圖是左視圖的鏡像圖；圖4是圖1所示的站的仰視圖；圖5是具有電子模塊的圖1所示的站的透視圖；圖6是具有一個(gè)與中心站公用部分分開(kāi)的模塊的圖1所示的站的分解透視圖；圖7是具有三個(gè)與中心站公用部分分開(kāi)的模塊的圖1所示的站的右視分解透視圖；圖8是具有三個(gè)與中心站公用部分分開(kāi)的模塊的圖1所示的站的后視分解透視圖；圖9是除去所有模塊的圖1所示的站的主視圖；圖10是圖9所示的站的左視圖；圖11是圖9所示的站的后視圖12是圖9所示的站的主透視圖；圖13表示圖9所示的站的分解透視圖；圖14表示圖13電路板的后視圖；圖15是模塊和蓋的分解透視圖；圖16是圖15模塊和蓋的仰視圖；圖17是圖15模塊和蓋的主透視圖；圖18是圖15模塊和蓋的左視圖；圖19是圖15模塊和蓋的后視圖；圖20是可安裝于圖14電路板的連接器的側(cè)視圖；圖21是圖20連接器的俯視圖；圖22是圖20連接器的主視圖；圖23是適于容納圖20連接器的圖14電路板部分的視圖。
詳細(xì)描述整個(gè)通用串行總線規(guī)范修改本1.1合并于此作為參考。通用串行總線中心站顯示在圖1-13中。中心站100包括集線器200，每一個(gè)集線器裝有模塊101、102、103。每一個(gè)模塊101、102、103可以是USB集線器或USB功能塊。在此使用的USB集線器是向USB提供附加連接的USB裝置。USB功能塊是向主機(jī)提供能力(capability)的USB裝置，例如，ISDN連接、數(shù)字麥克風(fēng)或揚(yáng)聲器。其中，模塊是一個(gè)USB功能塊，在某些情況下，它在提供功能塊的實(shí)際裝置和USB之間提供必要的接口。盡管所示的三個(gè)模塊101、102、103插入在中心站100中，可以從圖6-8中清楚地看到，中心站100可以裝有0、1、2、或3個(gè)模塊101、102、103。
圖15-19示出一個(gè)代表性的模塊101。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，模塊101可以是USB集線器或USB功能塊。具體地說(shuō)，模塊101可以連同中心站100一起使用，或者可作為單獨(dú)單元使用。當(dāng)單獨(dú)使用時(shí)，套110上的夾子連同模塊101一起使用。模塊101的左右兩側(cè)均有定位槽151，不過(guò)圖15中只示出一個(gè)定位槽。定位槽151與外殼110上的對(duì)應(yīng)定位凸起153嚙合。圖15中只示出一個(gè)定位凸起153。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，定位凸起和定位槽的位置可以互換，或者可以使用鎖緊夾子等其它結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)注意，在圖19所示的模塊101的后視圖中，沒(méi)有顯示特殊的連接器。由模塊101是USB集線器還是USB功能塊來(lái)確定模塊101所帶的連接器。這樣的連接器可以放置在模塊101的后面區(qū)域191。每一個(gè)模塊101、102、103附加地帶有連接器193。當(dāng)模塊101與套110緊密配合時(shí)，套110的后面是打開(kāi)的，使得能夠接入模塊101后面的連接器。如圖7和8所示，當(dāng)模塊101被插入中心站110時(shí)，連接器容納由中心站100攜帶的緊密配合的連接器221。
回到圖13，中心站100包括集線器200，而該集線器200包括下部殼體201、上部殼體203、印刷電路板205上所帶的內(nèi)部電子元件。電子電路可以是目前在USB集線器中商業(yè)使用的任何集線器電路。在印刷電路板205上安裝有電源連接器207、USB B型連接器209(圖11)、四個(gè)USB A型連接器211(圖11)。USB B型連接器209是上游連接器，USB A型連接器211是下游連接器。在所示的中心站100設(shè)置中，中心站100起7-端口集線器的作用。印刷電路板220從集線器200豎直向上延伸。印刷電路板220帶有三個(gè)連接器221、223、225，當(dāng)它們被插入中心站100時(shí)，這些連接器分別與模塊101、102、103上的對(duì)應(yīng)連接器193嚙合(圖19)。印刷電路板220包括從連接器221、223、225上的電極到連接器塊235的導(dǎo)電線路297(圖14)，同時(shí)，連接器塊與印刷電路板205緊密配合。連接器235為導(dǎo)電線路提供了從印刷電路板205到豎直的印刷電路板220的方向變換。電路板220上安裝一個(gè)支撐物，支撐物上有孔229、231、233，每個(gè)孔分別適于容納并支撐連接器221、223、225。圖20-22所示的每一個(gè)連接器包括凸肩部分251，凸肩部分251位于印刷電路板220和支撐固定器227之間。此外，每一個(gè)連接器221、223、225包括一對(duì)夾持卡261和263。夾持卡261、263形成為連接器鋼外殼的延伸。每一個(gè)延伸261、263遠(yuǎn)離連接器中心而向外彎曲，再向內(nèi)彎曲。當(dāng)把連接器安裝到印刷電路板時(shí)，在焊接端子253、255、257、259之前，夾持卡261、263定位連接器。如圖23所示的印刷電路板的部分，孔71和272分別與夾持卡261和263嚙合，其中，孔263、265、267、269分別適合容納端子253、255、257、259。在把連接器焊接到印刷電路板之前，這種連接器結(jié)構(gòu)可以容易和快速地被安裝。印刷電路板上的導(dǎo)電圖案是一種有代表性的圖案；本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，每一個(gè)連接器221、223、225的導(dǎo)電線路延伸到連接器235，其中，電連接形成到電路板205上的對(duì)應(yīng)導(dǎo)體。
如上所述，每一個(gè)模塊101、102、103包括定位的連接器，以便在把對(duì)應(yīng)的模塊插入中心站100時(shí)，它將與連接器221、223、225之一嚙合。
中心站體由塑料制成，用于裝入模塊101、102、103和集線器200。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行修改和改型。所示的實(shí)施例旨在解釋本發(fā)明，而不是局限本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍只由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1．一種通用串行總線的中心站，包括具有上游連接器和多個(gè)下游連接器的集線器；集線器放置在水平面內(nèi)；一個(gè)與所述集線器連接的中心外殼，所述中心外殼至少容納一個(gè)USB模塊，所述中心外殼帶有第一連接器，第一連接器與所述集線器電連接；當(dāng)把所述模塊插入中心外殼時(shí)，模塊帶有一個(gè)與第一連接器緊密配合的裝置，與所述第一連接器電連接，從而，使所述模塊自動(dòng)地連接到集線器，而不使用單獨(dú)的電纜。
2．按權(quán)利要求1所述的中心站，其特征在于，所述中心站包括在豎直面內(nèi)延伸的印刷電路板，印刷電路板帶有第一連接器，該第一連接器放置在中心站內(nèi)，以便當(dāng)所述模塊被插入所述外殼時(shí)，與緊密配合的第一連接器嚙合。
3．按權(quán)利要求2所述的中心站，其特征在于所述第一連接器帶有一凸肩；所述中心外殼包括一固定器和帶孔的支撐元件，用于容納連接器和鄰近放置的電路板，以便通過(guò)抓住所述電路板與所述固定器和支撐元件之間的凸肩固定所述連接器。
4．按權(quán)利要求1所述的中心站，其特征在于，所述模塊包括USB集線器。
5．按權(quán)利要求1所述的中心站，其特征在于，所述模塊包括USB功能塊。
6．按權(quán)利要求1所述的中心站，其特征在于，包括至少第二個(gè)USB模塊，所述外殼適合容納第二個(gè)USB模塊，所述中心外殼具有第二連接器，第二連接器與所述集線器電連接；當(dāng)把模塊插入中心外殼時(shí)，所述第二模塊帶有一個(gè)與第二連接器緊密配合的配置，以便與第一連接器電連接，從而，使第二模塊自動(dòng)地連接到集線器而不使用單獨(dú)的電纜。
7．按權(quán)利要求6所述的中心站，其特征在于，所述第一USB模塊包括USB集線器或USB功能塊之一。
8．按權(quán)利要求7所述的中心站，其特征在于，第二USB模塊包括USB集線器或USB功能塊之一。
9．按權(quán)利要求6所述的中心站，其特征在于，包括至少第三個(gè)USB模塊，所述外殼適合容納第三個(gè)USB模塊，所述中心外殼具有第三連接器，第三連接器與所述集線器電連接；當(dāng)把第三模塊插入中心外殼時(shí)，所述第三模塊帶有一個(gè)與第三連接器緊密配合的配置，以便與第三連接器電連接，從而，使第三模塊自動(dòng)地連接到集線器而不使用單獨(dú)的電纜。
10．一種通用串行總線的中心站，包括具有上游連接器和多個(gè)下游連接器的USB集線器；USB集線器放置在水平面內(nèi)；一個(gè)中心外殼連接到USB集線器，并豎直地從USB集線器延伸，中心外殼適合于容納多個(gè)USB模塊，中心外殼帶有對(duì)應(yīng)的多個(gè)連接器，多個(gè)連接器的每一個(gè)電連接到集線器，以連接可動(dòng)地插入外殼的USB模塊上的對(duì)應(yīng)緊密配合的連接器，從而，使模塊自動(dòng)地連接到集線器而不使用單獨(dú)的電纜。
11．按權(quán)利要求10所述的中心站，其特征在于，所述USB模塊選自USB集線器和USB功能塊。
12．一種USB模塊，包括容納USB接口電路的外殼；放置在外殼后面的連接器；所述外殼上帶有一個(gè)或多個(gè)第一夾持元件；適合覆蓋所述外殼部分的套，所述套具有一個(gè)或多個(gè)適合嚙合對(duì)應(yīng)的第一夾持元件的第二夾持元件，因此，套可動(dòng)地被夾持在外殼上。
13．按權(quán)利要求12所述的USB模塊，其特征在于，所述套包括打開(kāi)的后部分，從而，所述連接器可接入所述外殼上的套。
14．按權(quán)利要求12述的USB模塊，其特征在于，所述模塊是USB集線器。
15．按權(quán)利要求12所述的USB模塊，其特征在于，所述模塊是USB功能塊。
16．一種USB連接器，包括一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的套；所述套上有多個(gè)電觸點(diǎn)；多個(gè)電連接器針從所述套延伸，并與套的縱向軸平行；一對(duì)夾持臂沿平行于縱向軸的方向從套延伸，所述每個(gè)夾持臂的材料是有回彈力的材料，并具有彎曲角度的部分，以至當(dāng)連接器安裝到電路板上時(shí)，夾持臂向電路板施加夾持力，以便夾持連接器；放置在鄰近夾持臂的套上的凸肩給出的表面可位于電路板與平行于所述電路板的夾持板之間。
全文摘要
一種通用串行總線中心站,其中USB集線器(200)包括可容納至少一個(gè)附加USB模塊(101)的外殼(100),該模塊與USB集線器連接而無(wú)需附加的電纜。按照一種優(yōu)選實(shí)施例,可按堆棧結(jié)構(gòu)將多達(dá)三個(gè)USB模塊插入外殼。每個(gè)USB模塊可把套(110)卡在模塊后面作為一個(gè)獨(dú)立單元。USB連接器(221)適合垂直于電路板(220),并由基本上與連接器縱軸方向平行之電路板延伸的彈性?shī)A子(261、263)固定。
文檔編號(hào)H05K5/00GK1322458SQ99811731
公開(kāi)日2001年11月14日 申請(qǐng)日期1999年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月3日
發(fā)明者埃里克·東, 布賴恩·李·萬(wàn)哈林根 申請(qǐng)人:貝爾康器材公司