Brevet FR2860316A1 — publié le 20050401

I SYSTEME DE CONNEXION' DE TYPE BUS, NOTAMMENT POUR FOND DE PANIER La présente invention se rapporte aux systèmes de connexion de type bus, c'est-à-dire aux systèmes qui comportent au moins une ligne bifilaire sur laquelle sont disposés des connecteurs qui permettent de raccorder des dispositifs électroniques à des emplacements indifférenciés. Les informations qui circulent sur cette ligne sont reçues ou émises sur le bus à l'aide d'un système de codage, généralement temporel, qui permet de déterminer quel est le dispositif concerné par ces informations. Le plus souvent le bus comprend un ensemble de lignes qui permettent de transmettre les informations en mode parallèle. Ce système est o universellement utilisé dans les ordinateurs du type PC pour connecter les cartes d'extension. II est aussi très utilisé en électronique professionnelle pour câbler les fonds des paniers dans lesquels on insère des cartes électroniques diverses permettant de réaliser le matériel souhaité. Le plus souvent, les connecteurs sont fixés au fond du panier à des intervalles équidistants et ils sont réunis par des conducteurs électriques dont les longueurs d'un connecteur au suivant sont identiques. L'ensemble forme donc une ligne, ou une multiplicité de lignes, de transmission a impédance caractéristique constante qui permet de transmettre des signaux, notamment numériques, à très haute fréquence, avec une déformation minime. Dans certains cas particuliers, il n'est toutefois pas possible de maintenir cette équidistance, ce qui entraîne une modification de l'impédance caractéristique le long de la ligne, en fonction de l'écartement entre les connecteurs. Ceci provoque une variation du temps de propagation le long de la ligne, ainsi que des réflexions localisées, qui entraînent des déformations des signaux transmis. Ces phénomènes limitent la fréquence à laquelle les signaux peuvent être transmis. Pour surmonter ces limitations, l'invention propose un système de connexion de type bus, notamment pour fond de panier, du type comprenant au moins une ligne de transmission sur laquelle sont disposés des connecteurs destinés à recevoir des cartes électroniques, ce bus comprenant au moins deux segments, chaque segment comprenant un ensemble de connecteurs disposés à des intervalles constants sur chaque segment, ces intervalles étant toutefois distincts d'un segment à l'autre, lesdites cartes électroniques modifiant l'impédance du segment sur lequel elles sont connectées pour lui donner une impédance "effective", principalement caractérisé en ce que la structure de l'un des segments est modifiée par rapport à l'autre, pour faire coïncider son impédance effective avec celle de l'autre segment. Selon une autre caractéristique, le système comprend un ensemble de segments correspondant chacun à un intervalle distinct entre les connecteurs de ce segment, et la structure de tous les segments, sauf un, est modifiée par rapport à un segment donné pour faire coïncider leurs impédances effectives avec celle du segment non modifié. Selon une autre caractéristique, le segment non modifié est celui pour lequel l'impédance effective est la plus faible. Selon une autre caractéristique, le segment non modifié est celui pour lequel la distance entre les connecteurs est la plus faible. Selon une autre caractéristique, le système comprend un ensemble de lignes de transmission modifiées de la même manière. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante, faite en regard des figures annexées qui représentent: la figure 1, un bus comportant deux parties désadaptées entre elles; la figure 2, le bus de la figure 1, corrigé selon l'invention; - la figure 3, un graphique des signaux pris sur le bus de la figure 1; et la figure 4, un graphique des signaux pris sur le bus de la figure 2. On a représenté sur la figure 1 un exemple particulier de réalisation 30 correspondant à un bus de fond de panier d'une longueur totale DI + D2 = 75 cm. Dans le but d'utiliser ce bus à des fréquences de l'ordre de 40 MHz, la 2860316 3 technique utilisée pour réaliser ce bus, par exemple du type "strip-line", permet de l'obtenir sous la forme d'une ligne de transmission à constantes réparties dont les caractéristiques sont par exemple: Lo = 4,73 nH/cm; Co = 1,06 pF/cm; Zo = 67 0; Tpd = 70,7 ps/cm Dans la représentation physiqûe du haut de la figure, on voit un ensemble d'amplificateurs d'entrée/sortie 102, dits "buffers", correspondant aux cartes qui sont connectées sur les conducteurs de la ligne 101, par des connecteurs non représentés. Cette ligne est bouclée à ses extrémités par des résistances adaptées 103. Pour des besoins particuliers à cet exemple de réalisation, les 4 premiers amplificateurs d'entrée/sortie sont fixés à des intervalles di sur un premier segment de longueur DI et les 5 derniers amplificateurs sont fixés à des intervalles d2 sur un deuxième segment de longueur D2. Dans cet exemple, di = 10 cm, DI = 50cm, d2 = 5 cm et D2 = 25 cm. Chacun de ces amplificateurs ramène sur la ligne, à l'endroit où il est fixé, une capacité supplémentaire CL, égale dans cet exemple à 12 pF. Comme représenté sur le schéma équivalent du centre de la figure 1, la ligne se comporte comme une ligne à constantes réparties avec une inductance série représentée par des inductances 104 et une capacitance parallèle. Sur toute la longueur de la ligne la valeur de l'inductance est égale à Lo. Sur la longueur DI la valeur de la capacitance de base du bus est modifiée par les capacités des amplificateurs pour avoir une valeur représentée sur la figure par des condensateurs 105 dont la valeur est égale à Co + Cu, et sur la longueur D2 par des condensateurs 106 dont la valeur est égale à Co + CL2. Les valeurs de CL1 et de CL2 sont obtenues en répartissant sur les longueurs correspondantes la valeur de la capacité supplémentaire CL. Donc CL1 = CL/dl et CL2 = CL/d2. Ceci entraîne que l'impédance effective n'est pas la même tout le long du bus. Elle sera égale à ZOleff sur la longueur DI jusqu'au premier 107 de la deuxième série des modules et à Z02eff sur la longueur D2 jusqu'à l'extrémité de la ligne. Ces valeurs sont données par les formules suivantes: Zoeff = Zo 1+ CL d l.CoZ02eff = Zo Le délai de propagation effectif sera affecté de la même manière et 5 l'on aura: CL Tpoleff=Tpd 1+ CL Tpd2eff=Tpd., 1+ d1.Co Il en résulte que, comme représenté de manière symbolique dans le bas de la figure 1, le bus présentera une rupture d'impédance au niveau de l'emplacement du module 5, correspondant à la transition entre les longueurs DI et D2. Par contre il peut-être adapté à chaque bout en plaçant des résistances de terminaison RTI et RT2 correspondant aux impédances caractéristiques en ces endroits. L'invention propose alors de modifier la réalisation du bus sur la longueur Dl de manière à ce que sur cette longueur, en tenant compte de l'influence des amplificateurs d'entrée/sortie 102, l'impédance caractéristique effective sur cette longueur soit égale à l'impédance caractéristique effective sur la longueur D2. Dans ces conditions, comme représenté sur la figure 2, qui correspond aux mêmes conventions que la figure 1, le bus, avec ses amplificateurs, est adapté de bout en bout. Il est préférable, pour des raisons techniques, de diminuer l'impédance la plus grande, celle où l'intervalle est le plus petit, que d'augmenter l'impédance la plus petite. La modification de la réalisation du bus se fera par exemple en modifiant sa géométrie. Compte tenu des possibilités physiques, on sera le plus souvent amené à modifier à la fois la valeur de l'inductance répartie 204 sur cette longueur DI, qui prendra alors une autre valeur, égale par exemple à Li, et la valeur de la capacitance répartie, qui prendra alors une valeur d2.Co égale par exemple à ci. L'impédance caractéristique intrinsèque, c'est-à- dire en dehors de l'action des amplificateurs 102, de cette partie du bus, sera alors égale à Zi. Dans ces conditions, on aura: ZOleff = Z02eff = Z1 1+ CL d1.C1 On sera donc amené à jouer sur les deux paramètres Zl et CI, qui ne sont pas totalement indépendants puisque Zl dépend de CI. Dans la pratique, on pourra prendre par exemple une méthode d'itération consistant à fixer une première valeur raisonnable pour CI, ce qui permet de calculer alors une première valeur de Z. Cette première valeur de Z1 permet de dimensionner le bus, par exemple en utilisant un simulateur commercial du type HP_ADS. Si ce dimensionnement ne convient pas, on le modifiera dans un sens physiquement acceptable, ce qui donnera des deuxièmes valeurs de Zl et de CI. On calculera ensuite l'impédanceZOIeff correspondante, qui sera certainement différente deZ02eff. Selon le sens de l'écart, on recommencera ce processus en le faisant converger pour obtenir l'égalité ZOleff = Z02eff. On aura les capacitances effectives 205 CI + Cu et 206 Co + CL2 Cette méthode, qui a été décrite dans le cadre de deux écartements distincts, peut-être généralisée à un nombre quelconque d'écartements. Pour cela on commencera par repérer l'impédance effective minimale en calculant ces impédances pour toutes les sections définies chacune par un écartement identique entre leurs amplificateurs d'entrée/sortie, c'est-àdire celle où l'écartement est le plus faible. On utilisera ensuite le procédé décrit ci-dessus pour chacune de ces sections repérées par l'indice x, pour obtenir l'égalité suivante: GOmin eff = Z0 1+ CL 1 I l = G O xeff = Zx 1+ CL d min.CO dx.Cx On calculera alors, par des procédés connus en eux-mêmes, les résistances terminales d'adaptation du bus. Dans le cas particulier de la figure 2, seule la résistance d'entrée 203 change, puisque seule l'impédance de la première section a changé. On terminera en vérifiant, de préférence par simulation avec le simulateur décrit plus haut, le bon comportement du bus avec des signaux numériques. S'il n'est pas suffisamment bon, on recommencera les opérations pour obtenir un autre couple de valeurs C1,L1. On a représenté sur la figure 3 le signal d'entrée rectangulaire Ve et des signaux Vs- et VS2 pris respectivement aux niveaux du cinquième module et de la sortie du bus, dans le cas du bus désadapté représenté sur la figure 1, et sur la figure 4 ces mêmes signaux dans le cas du bus adapté représenté sur la figure 2. Les échelles sont en Volts et en ns. On constate que l'amélioration est particulièrement significative. C'est amélioration se fait toutefois au détriment du temps de transit global dans le bus, puisque la vitesse de propagation est ramenée pour toutes les parties des bus à celle de la section où cette vitesse de propagation est la plus faible. REVENDICATIONS 1 - Système de connexion de type bus, notamment pour fond de panier, du type comprenant au moins une ligne de transmission (101) sur laquelle sont disposés des connecteurs destinés à recevoir des cartes électroniques (102), ce bus comprenant au moins deux segments (D1,D2) , chaque segment comprenant un ensemble de connecteurs disposés à des intervalles constants (d1,d2) sur chaque segment, ces intervalles étant toutefois distincts d'un segment à l'autre, lesdites cartes électroniques modifiant l'impédance du segment sur lequel elles sont connectées pour lui donner une impédance "effective" (Z02eff), caractérisé en ce que la structure de l'un des segments est modifiée par rapport à l'autre pour faire coïncider son impédance effective (ZOleff) avec celle de l'autre segment. 2 - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de segments (D1,D2) correspondant chacun à un intervalle distinct entre les connecteurs de ce segment, caractérisé en ce que la structure de tous les segments est modifiée par rapport à un segment donné, pour faire coïncider leurs impédances effectives avec celle du segment non modifié. 3 - Système selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le segment non modifié est celui pour lequel l'impédance effective (ZO min eff) est la plus faible. 4 - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le segment non modifié est celui pour lequel la distance (d2) entre les connecteurs est la plus faible. 5 - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de lignes de transmission (101) modifiées de la même manière.