Brevet FR2513477A1 — publié le 19830325

La présente invention concerne un équipement électrique qui comprend d'une part un certain nombre de cartes de circuit imprimé qui coopèrent entre elles et sur lesquelles des composants électriques sont montés et, d'autre part, un plan de connexions, commun à plusieurs cartes de circuit imprimé, avec des conducteurs disposés de manière à raccorder les cartes les unes aux autres. Chaque carte de circuit imprimé comporte un dispositif de contact agencé de façon à établir le contact avec un dispositif de contact correspondant, prévu sur le plan de connexions et raccordé aux conducteurs de celui-ci. Les composants d'un équipement électrique, par exemple d'un système de traitement de signaux numériques, sont fréquemment montés sur des cartes de circuit imprimé (plaquette de circuit imprimé) qui sont insérées dans un châssis. la partie arrière du châssis est constituée par un plan de connexions (également appelé plan arrière ou carte-mère). Il s'agit d'une carte qui présente des contacts de bord pour chaque carte de circuit imprimé et un réseau formé par un certain nombre de conducteurs, ordinairement parallèles, qui relient entre eux les contacts de bord. Les conducteurs constituent ce qu'on appelle des connexions multiples (bus) pour distribuer des tensions d'alimentation aux cartes de circuit imprimé et pour transmettre des signaux entre celles-ci.Les cartes de circuit imprimé comportent des contacts de bord sur 1'ar8te dirigée vers le plan de connexions, de façon à établir le contact entre une carte de circuit imprimé et les conducteurs du plan de connexions au moment où la carte est insérée à sa place dans le châssis. Sur l'ar8te avant des cartes de circuit imprimé (l'arête qui est dirigée à l'opposé du plan de connexions), il peut être prévu des contacts destinés à être reliés à des contacts extérieurs, par exemple pour le raccordement d'un objet commandé par l'équipement et pour le branchement de dispositifs indicateurs et d'actionnement. 1! équipement est souvent divisé en unités fonctionnelles qui peuvent comprendre chacune une ou plusieurs cartes de circuit imprimé. A titre d'exemple d'unité fonctionnelle, on citera un convertisseur analogique/numérique. Les unités fonctionnelles et les communications entre elles peuvent être commandées par une unité programmée, par exemple un microcalculateur disposé sur une carte de circuit imprimé dans le châssis. Le besoin de transmissions de signaux à l'intérieur d'une unité fonctionnelle est souvent beaucoup plus grand que le besoin de transmission de signaux entre des unités fonctionnelles séparées. Il est donc nécessaire d'utiliser certains des conducteurs du plan de connexions ("bus locaux") pour transmettre des signaux entre des cartes de circuit imprimé faisant partie de la même unité fonctionnelle. Les conducteurs utilisés à cette fin ne doivent pas se prolonger au-delà des cartes de circuit imprimé qui font partie de l'unité fonctionnelle. Il sera donc nécessaire de projeter un plan de connexions spécial pour chaque équipement particulier, en introduisant des interruptions dans les bus locaux entre chaque unité fonctionnelle.Ce travail est compliqué et coûteux et, en outre, il sera difficile de modifier ou d'agrandir un tel équipement, du fait que chaque unité fonctionnelle a une situation et une étendue qui sont spécifiées dès le départ par le plan de connexions. Au lieu de la disposition décrite ci-dessus, il serait possible de diviser le plan de connexions en modules, avec un module pour chaque unité fonctionnelle. Mais une telle solution entraînerait des difficultés, car elle nécessiterait des organes de connexion encombrants pour le pontage de tensions d'alimentation et de signaux de communication et de commande entre les modules. En outre, il ne serait guère possible de fabriquer des modules pour tout nombre concevable de cartes de circuit imprimé par unité fonctionnelle et, en conséquence, l'espace disponible à l'intérieur du châssis serait mal utilisé. L'invention a pour but de fournir un équipement du genre défini dans le préambule, dans lequel un plan arrière standardisé puisse être utilisé, quel que soit le nombre de cartes de circuit imprimé dans les différentes unités fonctionnelles, et dans lequel chaque unité fonctionnelle puisse être placée en un endroit choisi arbitrairement dans le châssis et puisse au besoin être divisée entre des châssis et des plans de connexions sépa rés. A cet effet, l'équipement électrique selon l'invention est caractérisé en ce qu'au moins certains des conducteurs du plan de connexions sont interrompus au niveau de chaque carte de circuit imprimé, en ce que les cartes de circuit imprimé contenues dans l'équipement se composent de cartes principales et de cartes secondaires et constituent plusieurs groupes fonctionnels dont chacun comprend au moins une carte de circuit imprimé, en ce que parmi les cartes du groupe, l'une est la carte principale et les autres sont des cartes secondaires, en ce que les cartes secondaires sont munies d'éléments de pontage pour ponter les interruptions des conducteurs du plan de connexions, tandis que les cartes principales ne comportent pas de tels éléments de pontage, et en ce que les contacts et les éléments de pontage des cartes sont formés de telle manière que les cartes faisant partie du groupe soient raccordées les unes aux autres, mais non à des cartes d'autres groupes, au moyen des conducteurs munis d'interruptions et des éléments de pontage des cartes secondaires. L'invention est décrite ci-après en référence aux figures 1 à 4 annexées. la figure 1 représente un plan de connexions et des cartes de circuit imprimé qui lui sont associées. La figure 2 représente le plan de connexions proprement dit, vu de l'avant. les figures 3 et 4 sont deux vues en coupe du plan de connexions. La figure 1 représente le plan de connexions 1 disposé verticalement à ltextrême limite à l'intérieur du châssis. Pour plus de clarté, le châssis lui-même n'a pas été représenté. le plan de connexions est constitué par une carte de circuit imprimé, c'est-à-dire une plaque de matière isolante (par exemple de matière plastique renforcée de fibres de verre) portant au verso une combinaison de conducteurs. La combinaison de conducteurs se compose d'un certain nombre de conducteurs parallèles, s'étendant horizontalement. Sur la face avant du plan de connexions est disposé un certain nombre de#dispositifs de contact Ail-Hi i et A-21-H21. Les dispositifs de contact B G11B[NR]i-Gil et 321-G21 sont prévus pour la connexion de cartes de circuit imprimé B-G.Les cartes comportent des contacts de bord B12-G12 et B22-G22 qui, lorsque les cartes sont insérées en place dans le châssis (voir les flèches au niveau de la carte B) établissent le contact avec les dispositifs de contact du plan de connexions. Les composants montés sur les cartes de circuit imprimé (non représentés sur la figure) et les circuits sont raccordés aux conducteurs formés au verso du plan de connexions par les trajets conducteurs des cartes, par les contacts de bord des cartes et par les dispositifs de contact du plan de connexions. Les dispositifs de contact All, H11, A21 et H21 sont des dispositifs unipolaires et sont prévus pour le raccordement à d'autres plans de connexion qui peuvent être disposés au-desus et au-dessous du plan de connexions 1. La figure 2 représente le plan de connexions 1, vu du côté avant (le côté dirigé vers les cartes de circuit imprimé). La figure 3 est une vue en coupe, faite suivant la ligne A-A et passant par le conducteur a du côté arrière du plan de connexions. La figure 4 est une vue en coupe, faite suivant la ligne B-B et passant par le conducteur e du côté arrière du plan de connexions. Les conducteurs a à 1, au verso du plan de connexions, sont indiqués par des lignes de tirets sur la figure 2. Pour plus de clarté, on n'a indiqué à titre d'exemple qu'un petit nombre de conducteurs et, en réalité, le nombre de conducteurs peut Qtre beaucoup plus grand que celui qui est représenté. les conducteurs a à d sont prévus pour.l'alimentation des cartes de circuit imprimé et pour la transmission de données, de signaux de commande et d'autres signaux entre les unités fonctionnelles. A chaque emplacement de carte, les conducteurs a à d sont raccordés aux dispositifs de contact unipolaires qui s'y trouvent, les contacts de ces dispositifs de contact étant désignés par Aa, Ab, etc. jusqu a et y compris Hd. les conducteurs e à l sont prévus pour les communications entre les cartes de circuit imprimé à l'intérieur de chaque unité fonctionnelle et ils constituent un ou plusieurs bus locaux. Par exemple, certains des conducteurs peuvent être prévus pour la transmission de signaux numériques d'adresse sous forme parallèle et constituer ce qu'on appelle un bus d'adresse. Certains des conducteurs peuvent être prévus pour la transmission de données numériques sous forme parallèle et constituer ce qu'on appelle un bus de données. Enfin, certains des conducteurs peuvent être destinés à la transmission d'autres signaux à l'intérieur des unités fonctionnelles. Chacun des conducteurs e à l présente une interruption au niveau de chaque carte de circuit imprimé. Chaque conducteur est donc subdivisé en plusieurs parties el à e7, fi à f7, etc. isolées les unes des autres. L'extrémité gauche de chaque partie de conducteur (par exemple e2) est raccordée au contact droit (Be2) du dispositif de contact bipolaire (321) situé du côté gauche de cette partie de conducteur, et l'extrémité droite de chaque partie de conducteur est raccordée au contact de gauche (Ce2) du dispositif de contact bipolaire situé du côté droit de cette partie de conducteur. Les parties de conducteur les plus externes (par exemple el, e7) sont raccordées par leurs extrémités externes aux contacts correspondants (axe1, He7) des dispositifs de contact unipolaires (A21, H21). La figure 3 est une vue en coupe du plan de connexions 1 (et d'une carte ee circuit imprimé 3), passant par le conducteur a (suivant la ligne A-A de la figure 2). Le conducteur a est relié aux contacts Aa à Ha. Te contact Ba' de la carte de circuit imprimé B établit le contact avec le contact Ba lorsque la carte de circuit imprimé est insérée en place, le conducteur a étant ainsi relié au trajet conducteur Bm de la carte de circuit imprimé. Les autres contacts Bb à Bd, ainsi que les contacts dans les dispositifs de contact supérieurs du: plan de connexions (A11 à Hil) et des cartes de circuit imprimé (B12 à G12), sont réalisés de manière correspondante. La figure 4 est une vue en coupe passant par le conducteur e et les cartes de circuit imprimé B à G, faite suivant la ligne B-B de la figure 2. Tes parties de conducteur el à e7 sont raccordées aux contacts Ael, Bel, etc. de la manière décrite cidessus. Les cartes de circuit imprimé sont de deux sortes, à savoir des cartes principales (B, E, F) et des cartes secondaires (C, D, G). Les dispositifs de contact des cartes (par exemple B) comportent deux contacts (Bel' et Be2') pour chaque conducteur (par exemple e) du bus local (e à 1). tans le cas de la carte principale, celui de ces contacts qui est à droite (Be2') est raccordé au trajet conducteur de la carte et, par là, aux composants et circuits disposés sur la carte.Par contre, le contact de gauche (Bel') n'est pas raccordé et nta aucune fonction : il pourrait donc être supprimé. Cela veut dire qu'une carte principale (par exemple B) n'est raccordée qu'à la partie (e2) du bus local située du côté droit de la carte. Dans le cas d'une carte secondaire (par exemple C), les deux contacts (Ce2' et Ce3') sont par contre reliés électriquement l'un à l'autre, par exemple par une partie du trajet conducteur (Cm) de la carte qui traverse une ouverture pratiquée dans la carte. il en résulte qu'un courtcircuit est formé, les parties du conducteur (e2, e3) à droite et à gauche de la carte étant interconnectées par cet élément de pontage. En outre, le trajet conducteur Cm de la carte est raccordé aux parties du conducteur. Pour les autres conducteurs f à 1 du bus local, le plan de connexions et les cartes à circuit imprimé sont réalisés de manière semblable. Chaque unité fonctionnelle est conçue de façon à ne contenir qu'une seule. carte principale Celle-ci peut être placée à un endroit choisi arbitrairement dans le châssis. Elle est alors connectée aux bus communs (conducteurs a à d), ainsi qu'à la section du bus local (e à l) qui est située immédiatement à droite de la carte. Si l'unité fonctionnelle doit contenir plus d'une carte, les autres cartes de l'unité sont conçues comme des cartes secondaires et sont insérées dans un ordre arbitraire, immédiatement à droite de la carte principale de l'unité fonctionnelle. De la manière décrite ci-dessus, chaque carte secondaire prolonge d'un pas le bus local par pontage et toutes les cartes faisant partie de 11 unité fonctionnelle sont raccordées au bus local. le bus local d'une unité fonctionnelle est interrompu à gauche par la carte principale de l'unité, et à droite par une autre carte principale ou par une carte vierge. Dans l'exemple décrit, les cartes B, C et D constituent donc une unité fonctionnelle, dans laquelle le bus local est constitué par les parties de conducteur e2-e4, f2-f4, etc. La carte E forme à elle seule une unité fonctionnelle. Enfin, les cartes F et G constituent une troisième unité fonctionnelle avec le bus local e6 à 16. Comme on l'a déjà indiqué, le bus local peut être prolongé au moyen des dispositifs de contact A21 et H21 dans d'autres châssis et plans de connexions, ce qui fait qu'une unité fonctionnelle peut comprendre des parties au niveau de différents plans de connexion. les cartes principales peuvent être raccordées à tous les conducteurs communs a à d, alors que les cartes secoudaires n'ont besoin d'être connectées qu'au conducteur ou aux conducteurs qui délivrent aux cartes des tensions d'alimentation. la carte principale de chaque unité fonctionnelle contrôle alors les cartes secondaires de l'unité fonctionnelle (par l'intermédiaire du bus local), ainsi que les communications à l'intérieur de l'unité fonctionnelle sur le bus local. Dans un équipement suivant l'invention, des unités fonctionnelles se composant d'une ou de plusieurs cartes peuvent être mêlées arbitrairement et placées à des endroits choisis arbitrairement dans le châssis ou les châssis. On peut modifier ou agrandir de manière simple l'équipement en changeant la disposition de cartes et en insérant de nouvelles cartes, sans autre restriction que la nécessité de placer les cartes secondaires d'une unité fonctionnelle au voisinage immédiat de la carte principale de l'unité et d'un côté spécifié de celle-ci. Cela est une conséquence du fait que la division du bus local entre les unités n'est pas déterminée au projetage du plan de connexions, mais est effectuée automatiquement à l'insertion des cartes. En outre, du point de vue économique et de la technique de production, on tire des avantages considérables du fait qu'un seul et#meAme type de plan de connexions peut être utilisé, quelle que soit la répartition des cartes en unités fonctionnelles. il a été décrit ci-dessus un équipement dans lequel les cartes secondaires d'un groupe sont situées immédiatement à droite de la carte principale. L'équipement peut être aussi bien con çu de telle manière que les cartes secondaires soient placées immédiatement à gauche de la carte principale. Le principe de l'invention, décrit ci-dessus, n'est pas limité dans son application à un équipement numérique dans lequel les connexions entre les cartes et les unités se présentent sous la forme de bus de données. Be principe peut être appliqué à un équipement, quel que soit le contenu des signaux dans les conducteurs. L'invention a été décrite à propos d'un équipement dans lequel les cartes et le plan de connexions sont réalisés sous la forme de circuits imprimés, mais elle peut être aussi bien appliquée à des cartes et des plans de connexions dans lequels les conducteurs sont constitués par des fils de jonction. - REVENDICATIONS L 1.- Equipement électrique comprenant d'une part un certain nombre de cartes de circuit imprimé (B-G) qui coopèrent entre elles et sur lesquelles des composants électriques sont montés, et d'autre part un plan de connexion (1), commun à plusieurs cartes de circuit imprimé, avec des conducteurs (a à l) disposés de manière à raccorder les cartes les unes aux autres, chaque carte de circuit imprimé comportant un dispositif de contact (par exemple B12) agencé de façon à établir le contact avec un dispositif de contact correspondant (pli) sur le plan de connexions, ce dernier dispositif de contact étant raccordé aux conducteurs du plan de connexions, caractérisé en ce qu'au moins certains des conducteurs (e à l) du plan de connexions sont interrompus au niveau de chaque carte de circuit imprimé, en ce que les cartes de circuit imprimé contenues dans l'équipement se composent de cartes principales (B,E,F) et de cartes secondaires (C, X, G) et constituent plusieurs groupes fonctionnels dont chacun (par exemple B, C, D) comprend au moins une carte de circuit imprimé, en ce que parmi les cartes du groupe, l'une (B) est la carte principale et les autres C, D) sont des cartes secondaires, en ce que les cartes secondaires (par exemple C) sont munies d'éléments de pontage (Ce2', Cm, Ce3') pour ponter les interruptions des conducteurs du plan de connexions, tandis que les cartes principales ne comportent pas de tels éléments de pontage, et en ce que les contacts et les éléments de pontage des cartes sont formés de telle manière que les cartes faisant partie du groupe soient raccor dées les unes aux autres, mais non à des cartes d'autres groupes, au moyen des conducteurs (e2-l2, e3-l3) munis d'interruptions et des éléments de pontage des cartes secondaires. 2.- Equipement électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dispositifs de contact des cartes de circuit imprimé et du plan de connexions comportent deux pôles pour chaque conducteur (par exemple e) muni d'interruptions, la partie (ei) du conducteur qui arrive dans un sens à chaque dispositif de contact (par exemple 321) du plan de connexions étant raccordée à l'un des pôles (Bel) du dispositif de contact et la partie (e2) du conducteur qui arrive dans l'autre sens étant raccordée à l'autre pôle (Be2). 3.- Equipement électrique selon la revendication- 2, caractérisé en ce que l'élément de pontage de chaque carte secondaire (par exemple C) pour chacun des conducteurs (par exemple e) muni d'interruptions consiste en une connexion (Cm) entre les deux pôles (Ce2', CeS') du dispositif de contact de la carte secondaire qui correspond au conducteur. 4.- Equipement électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à3, caractérisé en ce que les conducteurs (a à l) du plan de connexions (1) comprennent à la fois des conducteurs (e à l) muni d'interruptions et des conducteurs traversants (a à d) non munis d'interruptions.