IT8419882A1

IT8419882A1 - Disposizione di un pannello a circuito stampato per un personal computer

Info

Publication number: IT8419882A1
Application number: ITMI1984A019882A
Authority: IT
Original assignee: Ibm
Priority date: 1983-03-08
Filing date: 1984-03-02
Publication date: 1985-09-02
Also published as: IT8419881A0; IT1196039B; GB2139007B; GB2139007A; DE3408045A1; KR880003047Y1; ES277525Y; HK17790A; ES277525U; GB8405863D0; ES277526Y; IT8419882A0; ES277526U; BR8401006A; IT1196038B; KR840006487U

Description

Docket BC983005/BR

D E S C R I Z I O N E

dell' invenzione avente per titolo:

"DISPOSIZIONE DI UN PANNELLO A CIRCUITO STAMPATO PER UN PERSO-NAL COMPUTER"

a nome: International Business Machines Corporation

di nazionalit? statunitense

con sede in Armonk, New York 10504 (U.S.A.)

depositata il - 2 MAR. 1984 con il n. 198824184 La presente invenzione concerne la configurazione e la disposizione di un pannello a circuito stampato e, pi? in particolare, un pannello a circuito stampato a sei strati in cui sono previsti due strati piani di massa allo scopo di fornire un?ulteriore schermatura per ovviare all'emissione di interferenze elettromagnetiche.

I pannelli a circuito stampato e i pannelli a circuito stampato a strati multipli sono ben noti. Questi pannelli vengono impiegati per fissare ed intercollegare componenti elettronici allo scopo di formare circuiti elettronici. Esempi di questi circuiti sono i personal computer, quale ad esempio il Personal Computer IBM. Nel Personal Computer IBM, ad esempio, il pannello planare di base include una pluralit? di componenti elettronici comprendenti un microprocessore, una memoria ad accesso casuale, speciali circuiti logici quali ad esempio tempificatori e circuiti ad accesso diretto di memoria (DMA), associati al microprocessore, ed altri componenti logici che formano i circuiti. Questi circuiti sono tutti saldati ad un pannello a circuito stampato e linee di connessione realizzate mediante attacco nel pannello sono sistemate in modo da intercollegare tutti i componenti ad un sistema di calcolo operativo.

Nel Personal Computer IBM, ad esempio, viene impiegato un pannello a circuito stampato a quattro strati in cui lo strato superiore e lo strato inferiore vengono impiegati come piani di percorsi di segnali per intercollegare i vari componenti. Fra i due strati di percorsi di segnali vi sono un piano di massa ed un piano di tensione. Attraverso il pannello sono presenti fori placcati che possono essere elettricamente accoppiati a qualsiasi strato per consentire i collegamenti fra uno strato e l'altro.

Per la realizzazione di una scheda circuitale pi? complessa contenente circuiti pi? grandi e pi? potenti, ? necessaria una schermatura per ovviare alle interferenze elettromagnetiche. Queste interferenze sono determinate da segnali ad alta frequenza trasmessi lungo conduttori stampati (ad esempio, 10 cm a 5 MHz) i quali fanno si che il conduttore funga da antenna. Nella tecnica nota, questo problema era stato risolto fornendo componenti addizionali, quali ad esempio resistor!, condensatori ed induttori, come pure una speciale schermatura per smorzare le oscillazioni. Questa

D. BC983005/BR < 2 > soluzione ha determinato un ulteriore costo e la necessit? di un ulteriore spazio su un pannello a circuito stampato di area finita. Con due piani di massa, ciascuno immediatamente adiacente ad uno dei piani di segnali anteriore e posteriore, si ottiene un miglioramento nelle caratteristiche relative alle interferenze elettromagnetiche.

In conformit? ad una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, ? fornito un sistema calcolatore includente un pannello a circuito stampato a pi? strati dotato di connessioni stampate e di fori placcati per intercollegare i componenti di un calcolatore, detto pannello a circuito stampato avendo almeno due piani di segnale, un piano di tensione e un piano di massa, tutti intercollegati nel circuito con detti componenti, il perfezionamento essendo costituito da un secondo piano di massa principalmente atto a collegare elettricamente la massa elettrica attraverso detti fori affinch? risulti nel circuito con detti componenti, detti due piani di massa essendo sistemati immediatamente adiacenti ai piani pi? esterni portanti segnali di detto pannello a circuito stampato a pi? strati.

Verr? in seguito descritta una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, facendo riferimento ai disegni allegati in cui:

La figura 1 mostra il lato frontale, o dei componenti, di un pannello a circuito stampato a sei strati.

D. BC983005/BR < 3 > La figura 2 mostra uno strato piano di massa del pannello a circuito stampato.

La figura 3 mostra il terzo strato di segnale del pannello a circuito stampato.

La figura 4 mostra lo strato piano di tensione del pannello a circuito stampato.

La figura 5 mostra il secondo strato piano di massa del pannello a circuito stampato.

La figura 6 mostra il lato posteriore, o dei piedini, del pannello a circuito stampato.

La figura 7 mostra lo stesso lato frontale del pannello a circuito stampato mostrato in figura 1, in cui sul pannello sono tracciati dei blocchi che stanno ad indicare i punti in cui vengono posti i vari componenti.

Con riferimento alle figure da la 6, sono mostrati i sei strati del pannello a circuito stampato a pi? strati impiegato con un personal computer perfezionato. La figura 1 mostra lo strato superiore su cui vengono inseriti i componenti e la figura 6 mostra lo strato inferiore a cui vengono saldati i vari piedini dei componenti. Nelle figure 1, 3 e 6, che mostrano i piani dei percorsi dei segnali, le aree scure rappresentano il rame che rimane dopo l?asportazione mediante attacco delle aree chiare o bianche. Le figure 2 e 5, che mostrano piani di massa, e la figura 4, che mostra un piano di tensione, sono esattamente opposte, in quanto le aree scure

D. BC983005/BR < 4 > indicano il rame asportato mediante attacco e l?area chiara indica la presenza di rame.

Con riferimento ancora alla figura 1, in cui le aree scure rappresentano il rame che rimane dopo l'attacco, i fori attraverso il pannello sono rappresentati o dai punti 20, 26 o dai quadratini 22, 28 e le linee impiegate per intercollegare i componenti sono rappresentate dalle linee sottili. I punti, quali ad esempio 20 o 26, sono mostrati con differenti dimensioni, determinate dalle dimensioni dei piedini sui componenti che devono essere inseriti. Le differenti dimensioni dei punti non hanno alcun altro significato. In generale, i quadratini 22 e 28 vengono impiegati per indicare in quale modo devono essere inseriti i componenti, cosicch? il piedino 1 del componente si adatta in uno spazio quadrato. Si noti, tuttavia, che solo la placcatura attorno ad un foro rotondo ? quadrata e non il foro in s? stesso. Lo stesso vale per quanto riguarda i fori pi? grandi, quali ad esempio 26 e 28. Le connessioni che intercollegano i vari componenti, quali ad esempio le linee 30 o 32, possono avere due dimensioni, in funzione della intensit? di corrente che dev'essere condotta. Ad esempio, la linea 30 ? una linea stretta, indicante che attraverso di essa deve circolare una piccola quantit? di corrente. D'altra parte, la linea 32 ha una larghezza maggiore, per indicare che una maggiore quantit? di corrente, ad esempio un percorso di alimentazione, utilizzer? quel

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collegamento. Inoltre, come si vede in figura 1, sono fornite una coppia di aree di massa 34 e 36, attraverso le quali sono praticati dei fori (non mostrati). Le aree 34 e 36 servono per fornire un buon contatto fra la vite che fissa il pannello al telaio della macchina e il piano di massa, come mostrato nelle figure 2 e 5. Attraverso l'intero pannello a circuito stampato sono inoltre praticati dei fori 38, che non sono placcati n? sono intercollegati nel circuito con la parte restante del pannello. Essi servono allo scopo di fissare la scheda nell'assieme del calcolatore. Questi fori sono indicati in generale, in figura 1, da un cerchio chiaro iscritto in un quadrato.

Con riferimento alla figura 2, ? mostrato uno dei due strati piani di massa. Come precedentemente detto, nello strato piano di massa le aree scure rappresentano il rame che ? stato asportato mediante attacco e le aree chiare indicano la presenza di rame. Pertanto, come mostrato in figura 2, lo strato piano di massa ?, in larga misura, uno strato di rame. Anche qui, i fori sono rappresentati da punti o da quadratini e si dovrebbe notare che l'attacco del foro placcato ? pi? grande del foro stesso, per evitare il contatto elettrico tra il foro placcato e lo strato piano di massa. Laddove si desidera un contatto, come indicato ad esempio dall'area 40, le linee che circondano il foro placcato possono essere asportate mediante attacco purch? l'attacco non sia totale. E'

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necessario che il foro sia elettricamente in contatto con la parte restante del piano di massa e l'entit? dell'attacco mostrato in figura 2 serve solo per scopi di identificazione. Elettricamente, il foro attraverso il pannello a circuito stampato dev?essere accoppiato conduttivamente alla parte restante del pannello. Si noti che le grandi aree asportate mediante attacco, quale ad esempio l'area 42, presentano una notevole area asportata mediante attacco, cosicch? i fori 38 (mostrati in figura 1) per fissare il pannello all'assieme non risultano in contatto elettrico con la parte restante del piano di massa. Tuttavia, non ? cos? nel caso delle aree 34 e 36 (mostrate in figura 1), come indicato dalle aree 44, che costituiscono l'effettivo collegamento del piano di massa al telaio. Oltre alle aree 34 e 36, l'area 46 accoppia elettricamente il piano di massa all'alimentazione di energia, l'area 48 accoppia elettricamente il piano di massa al cavo della tastiera e l?area 50 accoppia elettricamente il piano di massa alla tastiera.

La figura 3 ? simile alla figura 1, in quanto mostra un altro piano di percorso di segnale in cui le aree scure rappresentano il rame residuo e le aree chiare indicano i punti in cui il rame ? stato asportato mediante attacco. Anche in questo caso, il fatto che un foro abbia un'area arrotondata o quadrata di rame residuo serve solo per scopi di identificazione e le dimensioni fisiche del foro o del

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conduttore sono le stesse sopra descritte con riferimento alla figura 1.

Con riferimento alla figura 4, ? mostrato il piano di tensione. Come nel caso del piano di massa mostrato in figura 2, le aree bianche indicano il rame residuo e le aree scure indicano le aree in cui il rame ? stato asportato mediante attacco. In generale, la maggior parte delle aree bianche mostrate in figura 4 ? mantenuta ad una tensione di 5 volt, collegata all'alimentazione di energia attraverso l'area 52. Tuttavia, poich? il processore richiede 5 volt e -5 volt come pure 12 volt e -12 volt, ? necessario fornire 12 volt, -12 volt e -5 volt in determinate aree. Ci? ? indicato dalle linee, ad esempio 54, che definiscono percorsi ricavati nella parte principale del piano di tensione e possono essere impiegate per portare una delle altre tensioni necessarie. Le tensioni possono anche essere portate, ad esempio alla linea 32 mostrata in figura 1, laddove ci? ? necessario. Ad esempio, l'area definita dalle linee 54 sarebbe un segnale di 12 volt, applicato ai vari piedini come indicato. Si noti che, quando un tale percorso di segnale di 12 volt ? applicato ad un piedino di un connettore, ad esempio in corrispondenza dell'area 56, il foro non ? asportato mediante attacco in questo punto, fornendo in tal modo i 12 volt al foro placcato e a qualsiasi piedino inserito nell'area 56. Quando si desidera applicare la tensione di 5 volt ad un particolare

D. BC983005/BR < B > piedino, ad esempio in corrispondenza dell'area 58, le linee che non sono collegate vengono asportate mediante attacco solo allo scopo di identificarei un foro. Anche in questo caso, ? necessario che il foro placcato sia elettricamente collegato al piano di tensione, cosicch? l'attacco non debba essere continuo attorno al foro.

Con riferimento alla figura 5, ? mostrato il secondo piano di massa, che ? identico al primo piano di massa mostrato in figura 2 ad eccezione delle aree definite dalle linee 60 e 62. Queste linee definiscono un percorso di tensione di -5 volt. E' stato necessario collocare questo percorso di tensione definito dalle linee 60 e 62 su questo piano di massa a causa della mancanza di spazio sul piano di tensione mostrato in figura 4. Sarebbe preferibile collocare queste linee in figura 4 ai fini delle prestazioni del sistema, tuttavia le esigenze di spazio richiedono diversamente.

Con riferimento alla figura 6, ? mostrato il lato posteriore del pannello a circuito stampato. Questo lato posteriore ? un altro piano di percorso di segnale e, anche qui, i punti arrotondati, i punti quadrati e le linee, siano esse spesse o sottili, indicano il rame residuo. Diversamente dagli specifici intercollegamenti delle linee, la figura 6 ? simile alla figura 1.

Osservando le figure da 1 a 6, ? possibile tracciare

D. BC983005/BR < 9 > tutti gli intercollegamenti del circuito. Ad esempio, le linee che definiscono i percorsi di tensione 60 e 62 mostrati in figura 5 sono intercollegate mediante i fori 63 e 64 e la linea 65 mostrata in figura 6 cosicch?, elettricamente, le linee 60 e 62 hanno la stessa tensione. La linea 62 inoltre passa attraverso il foro placcato indicato in corrispondenza dell'area 66 nelle figure 1, 3 e 5. In figura 3, in modo specifico, si osserva che un collegamento 68 di rame collega il foro 66 ad un altro foro 70 tramite cui la tensione viene applicata all'intera scheda circuitale dall'alimentazione di energia attraverso un piedino del connettore P2 (che verr? descritto in seguito con riferimento alla figura 7) che ? inserito attraverso il foro 70.

Con riferimento alla figura 7, ? mostrato il pannello circuitale assemblato rivolto verso il piano del percorso di segnale della figura 1. Ciascuno dei blocchi indica uh componente del circuito o uno spazio per un componente del circuito che viene impiegato sul pannello assemblato. I vari blocchi sono stati contrassegnati con una lettera e un numero per indicare di quale componente si tratta. Con riferimento alla tabella esposta in quanto segue, sono indicati i vari componenti.

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TABELLA

CI Condensatore var. 5-50 pF 50 volt C2 47 pF, 15 volt c.c.

C3 10yuF, 16 volt c.c.

C4 47 pF, 15 volt c.c.

C5-6 0,047^uF, 15 volt c.c.

C7 47 pF, 15 volt c.c.

C8 0,047^uF, 15 volt c.c.

C9 47 pF, 15 volt c.c.

C10-16 10^uF, 16 volt c.c.

C17-18 0,047^uF, 15 volt c.c.

C19 0,10^uF, 16 volt c.c.

C20-27 0,047^uF, 15 volt c.c.

C28 10^uF, 16 volt c.c.

C29-36 0,Q47^uF, 15 volt c.c.

C37 10^uF, 16 volt c.c.

C38-45 0,047^uF, 15 volt c.c.

C46 10^uF, 16 volt c.c.

C47-52 0,047yUF, 15 volt c.c.

C53 0,01yUF, 7 volt c.c.

C54 10yuF, 16 volt c.c.

C55 0,047yuF, 15 volt c.c.

C56 10^uF, 16 volt c.c.

C57 0,047^uF, 15 volt c.c.

C58 10^/uF, 16 volt c.c.

D. BC983005/BR < 11 > C59 10^uF, 16 volt c.c.

C60 0,047^uF, 15 volt c.c.

C61 IO^UF, 16 volt c.c.

C62 0,047^uF, 15 volt c.c.

C63 10^uF, 16 volt c.c.

C64-67 0,047^,uF, 15 volt c.c.

C68 10^uF, 16 volt c.c.

J1-J8 Connettore a 62 piedini periferici

J9 Connettore a 5 piedini a 90?

P1 Connettore di potenza a 6 piedini (tasto=4) P2 Connettore di potenza a 6 piedini (tasto=l) P3 Connettore 4x1 Berg (tasto=l)

R1 510 _fL

R2 510-0-R4 220 XL

R5 180 X0.

R6 33

RNl Gruppo 15 resistori 4,7 Kil 10%

RN2 Gruppo 15 resistori 8,2 KIT.+10%

RN3-RN4 Gruppo 8 resistori 30J7.+10%

RN5 Gruppo 15 resistori 4,7 Kxz.+10%

D. BC983005/BR < 12 > SW1 Commutatore a 8 posizioni

TD1 Unit? di ritardo di tempo digitale (5 contatti,

100 nsec. max)

TD2 Unit? di ritardo di tempo digitale (7 nsec.)

E1 Nessun componente

E2 Nessun componente

E3 Nessun componente

E4 Nessun componente

E5 Nessun componente

ui Comando orologio 8284A

U2 74LS245

U3 Microprocessore 8088

U4 Nessun componente

U5 74LS373

U6 74LS244

U7 74LS373

U8 Unit? di controllo 8288

U9 74LS245

U10 74LS670

UH 74LS373

U12 74LS244

D. BC983005/BR < 13 > U13 74LS243

U14 74LS244

U15 74LS245

U16 74LS244

U17 74LS244

U18 ROM (memoria di sola lettura) 32Kx8

U19 ROM 8Kx8

U20 74S280

U21 74LS175

U22 74LS04

U23 74LS27

U24 74LS00

U25 Unit? di controllo richiesta interruzione 8259A U26 Tempificatore/unit? di controllo 8253-5

U27 74LS322

U28 Unit? di controllo DMA 8237A-5

U29 Interfaccia periferica parallela 8255A-5 U30-38 RAM (memoria ad accesso casuale) 64Kxl 200 nsec.

U39 74LS158

U40 74LS158

U41 74LS244

U42 74LS138

U43 74LS138

U44 PROM 24510

D. BC98300S/BR < 14 > U45 74LS138

046-54 RAM 64Kxl 200 nsec

U55 74S08

U56 74S138

U57 74LS20

U58 74LS32

U59-67 RAM 64Kxl bit 200 nsec. (facoltativo) U68 7407

U69 74S00

U70 74S74

U71 74LS04

U72 74LS10

U73 74LS74

U74 74LSOO

U75-83 RAM 64Kxl bit 200 nsec. (facoltativo) 1184 Nessun componente

U85 75477

U86 74LS74

U87 74S08

U88 74LS175

U89 74LS04

XU3 Presa a 40 piedini

XU4 Presa a 40 piedini

XU18 Presa a 28 piedini

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:. " ?r ? *.V?*i

XU30-XU38 Presa a 16 piedini

XU44 Presa a 16 piedini

XU46-54 Presa a 16 piedini

XU59-67 Presa a 16 piedini

XU75-84 Presa a 16 piedini

Y1 Cristallo 14,31818 MHz

W1 Condutt. AWG 24

Tutti i componenti elencati nella tabella sono componenti commercialmente disponibili presso i fabbricanti di semiconduttori, quali ad esempio le Intel Corp. di Santa Clara, California o la Texas Instruments Corp. di Dallas, Texas.

Come si osserva dalla tabella che precede, tutte le aree dei componenti mostrate in figura 7 non sono necessariamente assemblate. Alcune, quali ad esempio U75-U83, servono per componenti facoltativi, quale ad esempio una memoria addizionale, mentre altre, quali ad esempio E1-E5, servono per una futura espansione. Inoltre, alcuni dei componenti sono provvisti di una presa fra l'effettivo componente elettronico e il pannello. Ad esempio, osservando la tabella, si nota che U3 ? un microprocessore 8088 venduto dalla Intel Corporation. Tuttavia, sempre osservando la tabella, si nota anche un componente XU3, indicante che un connettore ? collocato tra la

D. BC983005/BR < 16 > scheda a circuito stampato e il microprocessore 8088. Questo connettore pu? essere qualsiasi presa dual in-line a 40 piedini commercialmente disponibile. In un altro punto nella tabella, il componente U4 ? uno spazio extra, desumibile dal fatto che per U4 manca un?indicazione. Tuttavia, il riferimento XU4 indica che ? fornita una presa a 40 piedini per l'inserimento di qualsiasi componente a 40 piedini. Ad esempio, nello spazio contrassegnato come U4 pu? essere inserito un processore math 8087 fabbricato dalla Intel Corporation. Inoltre, vi sono determinate aree, quali ad esempio le aree da E1 a E5, che non contengono alcun componente o presa. Queste sono fornite allo scopo di permettere all'utente di riconfigurare il pannello. Ad esempio, se nelle aree dei componenti da U30 a U38 o da U46 a U54 si desidera fornire memorie RAM di 256K x 1 bit, invece di 64K, come indicato, sar? necessario cambiare la disposizione di connessione del componente (74LS158) nell'area indicata da E2 ed effettuare l'aggiunta nell'area U84. Questo cambiamento potrebbe avvenire semplicemente cortocircuitando una connessione ed aggiungendo un ponticello, o saldando un connettore Berg ed effettuando una connessione appropriata.

Nella configurazione mostrata in figura 7, sono forniti otto connettori a 62 piedini periferici, in ciascuno dei quali pu? essere inserito un altro pannello a circuito stampato. Questi pannelli inseriti possono essere una scheda aggiuntiva

D. BC983005/BR < 17 > che controlla un'unit? di visualizzazione, un disco o qualsiasi altra scheda aggiuntiva di memoria o di I/O utile con il processore. Il collegamento di questi connettori di I/O ? ben noto, come si osserva ad esempio nel Personal Computer IBM. Tuttavia, in tale calcolatore noto, sono forniti solo cinque di questi connettori. Risistemando e riconfigurando il pannello circuitale come mostrato nelle figure da 1 a 6, assemblato dai componenti mostrati in figura 7, ? stato possibile aggiungere tre addizionali connettori di I/O, per un totale di otto. Questi connettori addizionali, e pertanto la capacit? di aggiungere tre addizionali schede aggiuntive di I/O al calcolatore, estendono notevolmente la possibilit? di impiego del calcolatore per l'utente. Aumentando il numero di connettori, sono risultati necessari spazio e linee addizionali, non richiesti dal dispositivo noto. Per far fronte all'ulteriore esigenza di spazio e di linee, ? stato aggiunto il piano di segnale mostrato in figura 3, permettendo in tal modo gli intercollegamenti addizionali. Ci? inoltre ha permesso di collocare i componenti fisicamente pi? vicini, in modo da ricavare l'area necessaria per i connettori addizionali.

A causa delle lunghe connessioni stampate e delle elevate frequenze di segnale, si pu? riscontrare un problema di interferenza elettromagnetica. Per impedire ci?, ? aggiunto un secondo piano di massa, come indicato in figura 2. Pertanto, i

D. BC983005/BR < 18 > due piani di massa mostrati nelle figure 2 e 5 fungono da schermo fra i tre piani di percorsi di segnali, oltre al normale scopo di fornire collegamenti di massa attraverso il circuito. Il secondo piano di massa inoltre fornisce un migliore ritorno di corrente all'alimentazione di energia per i circuiti logici, smorzando in tal modo le oscillazioni che potrebbero provocare le radiazioni elettromagnetiche.

Con riferimento ancora ai connettori J1-J8 della scheda aggiuntiva, ? desiderabile collegare ogni piedino di ogni connettore allo stesso modo alla stessa linea di un cavo di I/O. Il cavo di I/O ? costituito da linee di segnale generate dai circuiti mostrati in figura 7 ed include le linee del cavo di indirizzo, le linee del cavo di dati e i segnali di controllo, come pure appropriate linee di tensione e di massa. I segnali generati dai circuiti possono essere definiti come cavo interno. I segnali necessari vengono applicati attraverso circuiti di comando convenzionali in modo da essere forniti come segnali del cavo di I/O. Tuttavia, un altro problema che si riscontra quando si aggiungono connettori addizionali riguarda il numero di connettori che possono essere comandati da un circuito di comando. Questi numero dipende da molte cose, ad esempio dal carico della scheda inserita in ogni connettore. Inoltre, entro ogni scheda dev'essere considerata ogni linea di segnale. Per la disposizione mostrata relativamente alla scheda a circuito stampato nelle figure da

D. BC983005/BR < 19 > 1 a 6, per determinati segnali usati molto spesso, quali ad esempio le linee del cavo di indirizzo e di dati, s?tte ? il numero massimo di schede aggiuntive di I/O che possono essere comandate dai circuiti di comando. Tuttavia, poich? era stato reso disponibile spazio per l'ottava apertura ed era desiderabile fornire il maggior numero possile di connettori di I/O, sono necessari metodi alternativi per comandare l'ottavo connettore. Ci? ? stato ottenuto disassociando determinati piedini dell'ottavo connettore dal cavo di I/O che intercollegava i connettori da J1 a J7. Per determinati piedini, come si pu? rilevare osservando le figure da 1 a 8, J8 ? intercollegato al cavo di I/O planare interno invece che al cavo di I/O. Per altri piedini, ad esempio un segnale di conferma o di richiesta DMA, in cui si incontra un carico molto piccolo, ? possibile e desiderabile impiegare le stesse linee di I/O. Quindi, il collegamento del connettore J8 ? un ibrido fra alcune linee del cavo di I/O e alcune linee del cavo planare.

Ad esempio, si pu? notare che, in corrispondenza del piedino 72 in figura 1, un segnale di interruzione viene fornito al connettore J8 dal cavo di I/O standard che intercollega i connettori da J1 a J7. Tuttavia, in corrispondenza del piedino 74 mostrato in figura 1, una linea di dati del cavo di I/O ? interrotta. In figura 6, il piedino 76 corrisponde al connettore J7, e il piedino 74 nel

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RIVENDICAZIONI

1. In un pannello a circuito stampato a pi? strati avente connessioni stampate e fori placcati per intercollegare componenti di un calcolatore, detto pannello a circuito stampato avendo almeno due piani di segnali, un piano di tensione e un piano di massa, tutti intercollegati nel circuito con detti componenti, il perfezionamento costituito da un secondo piano di massa principalmente per collegare elettricamente la massa elettrica attraverso detti fori affinch? risulti nel circuito con detti componenti, detti due piani di massa essendo collocati immediatamente adiacenti ai piani di segnali pi? esterni di detto pannello a circuito stampato a pi? strati.

2. Pannello secondo la rivendicazione 1, in cui uno di detti piani di massa include inoltre percorsi di segnali formati da rame asportato mediante attacco per accoppiare elettricamente tensioni da un foro placcato ad un altro foro placcato.

3. Pannello secondo la rivendicazione 1, in cui detto pannello a pi? strati include inoltre un terzo piano di segnale collocato fra detti due piani di massa.

D. BC983005/BR < 21 > 4. Pannello secondo la rivendicazione 3, in cui detto piano di tensione ? collocato fra detti due piani di massa.

5. Pannello secondo la rivendicazione 4, in cui uno di detti piani di massa include inoltre percorsi di segnali formati da rame asportato mediante attacco per accoppiare elettricamente tensioni da un foro placcato ad un altro foro placcato.

n International Business Machines Corporation

Un Mandatario Dr. Alfredo Bravi

L*HiV

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D. BC983005/BR < 22 > "DISPOSIZIONE DI UN PANNELLO A CIRCUITO STAMPATO PER UN PERSONAL COMPUTER"

La presente invenzione concerne la configurazione e la disposizione di un pannello a circuito stampato e, pi? in particolare, un pannello a circuito stampato a sei strati in cui sono previsti due strati piani di massa allo scopo di fornire un'ulteriore schermatura per ovviare all'emissione di interferenze elettromagnetiche.

I pannelli a circuito stampato e i pannelli a circuito stampato a strati multipli sono ben noti. Questi pannelli vengono impiegati per fissare ed intercollegare componenti elettronici allo scopo di formare circuiti elettronici. Esempi di questi circuiti sono i personal computer, quale ad esempio il Personal Computer IBM. Nel Personal Computer IBM, ad esempio, il pannello planare di base include una pluralit? di componenti elettronici comprendenti un microprocessore, una memoria ad accesso casuale, speciali circuiti logici quali ad esempio tempiiicatori e circuiti ad accesso diretto di memoria (DMA), associati al microprocessore, ed altri componenti logici che formano i circuiti. Questi circuiti sono tutti saldati ad un pannello a circuito stampato e linee di connessione realizzate mediante attacco nel pannello sono sistemate in modo da intercollegare tutti i componenti ad un sistema di calcolo operativo.

La figura 3 mostra il terzo strato di segnale del pannello a circuito stampato.

Con riferimento alle figure da 1 a 6, sono mostrati i sei strati del pannello a circuito stampato a pi? strati impiegato con un personal computer perfezionato. La figura 1 mostra lo strato superiore su cui vengono inseriti i componenti e la figura 6 mostra lo strato inferiore a cui vengono saldati i vari piedini dei componenti. Nelle figure 1, 3 e 6, che mostrano i piani dei percorsi dei segnali, le aree scure rappresentano il rame che rimane dopo l'asportazione mediante attacco delle aree chiare o bianche. Le figure 2 e 5, che mostrano piani di massa, e la figura 4, che mostra un piano di tensione, sono esattamente opposte, in quanto le aree scure

D. BC983005/BR < 4 > indicano il rame asportato mediante attacco e l'area chiara indica la presenza di rame.

D. BC983005/BR < 5 > collegamento. Inoltre, come si vede in figura 1, sono fornite una coppia di aree di massa 34 e 36, attraverso le quali sono praticati dei fori (non mostrati). Le aree 34 e 36 servono per fornire un buon contatto fra la vite che fissa il pannello al telaio della macchina e il piano di massa, come mostrato nelle figure 2 e 5. Attraverso l'intero pannello a circuito stampato sono inoltre praticati dei fori 38, che non sono placcati n? sono intercollegati nel circuito con la parte restante del pannello. Essi servono allo scopo di fissare la scheda nell'assieme del calcolatore. Questi fori sono indicati in generale, in figura 1, da un cerchio chiaro iscritto in un quadrato.

D. BC983005/BR < 6 > necessario che il foro sia elettricamente in contatto con la parte restante del piano di massa e l'entit? dell'attacco mostrato in figura 2 serve solo per scopi di identificazione. Elettricamente, il foro attraverso il pannello a circuito stampato dev'essere accoppiato conduttivamente alla parte restante del pannello. Si noti che le grandi aree asportate mediante attacco, quale ad esempio l'area 42, presentano una notevole area asportata mediante attacco, cosicch? i fori 38 (mostrati in figura 1) per fissare il pannello all'assieme non risultano in contatto elettrico con la parte restante del piano di massa. Tuttavia, non ? cosi nel caso delle aree 34 e 36 (mostrate in figura 1), come indicato dalle aree 44, che costituiscono l'effettivo collegamento del piano di massa al telaio. Oltre alle aree 34 e 36, l'area 46 accoppia elettricamente il piano di massa all'alimentazione di energia, l'area 48 accoppia elettricamente il piano di massa al cavo della tastiera e l'area 50 accoppia elettricamente il piano di massa alla tastiera.

D. BC983005/BR < 7 > conduttore sono le stesse sopra descritte con riferimento alla figura 1.

Con riferimento alla figura 4, ? mostrato il piano di tensione. Come nel caso del piano di massa mostrato in figura 2, le aree bianche indicano il rame residuo e le aree scure indicano le aree in cui il rame ? stato asportato mediante attacco. In generale, la maggior parte delle aree bianche mostrate in figura 4 ? mantenuta ad una tensione di 5 volt, collegata all'alimentazione di energia attraverso l?area 52. Tuttavia, poich? il processore richiede 5 volt e -5 volt come pure 12 volt e -12 volt, ? necessario fornire 12 volt, -12 volt e -5 volt in determinate aree. Ci? ? indicato dalle linee, ad esempio 54, che definiscono percorsi ricavati nella parte principale del piano di tensione e possono essere impiegate per portare una delle altre tensioni necessarie. Le tensioni possono anche essere portate, ad esempio alla linea 32 mostrata in figura 1, laddove ci? ? necessario. Ad esempio, l'area definita dalle linee 54 sarebbe un segnale di 12 volt, applicato ai vari piedini come indicato. Si noti che, quando un tale percorso di segnale di 12 volt ? applicato ad un piedino di un connettore, ad esempio in corrispondenza dell'area 56, il foro non ? asportato mediante attacco in questo punto, fornendo in tal modo i 12 volt al foro placcato e a qualsiasi piedino inserito nell'area 56. Quando si desidera applicare la tensione di 5 volt ad un particolare

D. BC983005/BR < 8 > piedino, ad esempio in corrispondenza dell'area 58, le linee che non sono collegate vengono asportate mediante attacco solo allo scopo di identificare un foro. Anche in questo caso, ? necessario che il foro placcato sia elettricamente collegato al piano di tensione, cosicch? l'attacco non debba essere continuo attorno al foro.

Osservando le figure da 1 a 6, ? possibile tracciare

D. BC983005/BR < 9 > tutti gli intercollegamenti del circuito. Ad esempio, le linee che definiscono i percorsi di tensione 60 e 62 mostrati in figura 5 sono intercollegate mediante i fori 63 e 64 e la linea 65 mostrata in figura 6 cosicch?, elettricamente, le l?nee 60 e 62 hanno la stessa tensione. La linea 62 inoltre passa attraverso il foro placcato indicato in corrispondenza dell'area 66 nelle figure 1, 3 e 5. In figura 3, in modo specifico, si osserva che un collegamento 68 di rame collega il foro 66 ad un altro foro 70 tramite cui la tensione viene applicata all'intera scheda circuitale dall'alimentazione di energia attraverso un piedino del connettore P2 (che verr? descritto in seguito con riferimento alla figura 7) che ? inserito attraverso il foro 70.

Con riferimento alla figura 7, ? mostrato il pannello circuitale assemblato rivolto verso il piano del percorso di segnale della figura 1. Ciascuno dei blocchi indica un componente del circuito o uno spazio per un componente del circuito che viene impiegato sul pannello assemblato. I vari blocchi sono stati contrassegnati con una lettera e un numero per indicare di quale componente si tratta. Con riferimento alla tabella esposta in quanto segue, sono indicati i vari componenti.

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TABELLA

CI Condensatore var. 5-50 pF, 50 volt C2 47 pF, 15 volt c.c.

C3 10^uF, 16 volt c.c.

C4 47 pF, 15 volt c.c.

C5-6 0,047^uF, 15 volt c.c.

C7 47 pF, 15 volt c.c.

C8 0,047^uF, 15 volt c.c.

C9 47 pF, 15 volt c.c.

C10-16 10^uF, 16 volt c.c.

C17-18 0,047 .uF, 15 volt C.c.

C19 0,10^.uF, 16 volt c.c.

C20-27 0,047 jaF , 15 volt c.c.

C28 lO^iiF, 16 volt c.c.

C29-36 0,047^uF, 15 volt c.c.

C37 10^uF, 16 volt c.c.

C38-45 0,047^uF, 15 volt c.c.

C46 10^uF, 16 volt c.c.

C47-52 0,047^uF, 15 volt c.c.

C53 0,01^uF, 7 volt c.c.

C54 10^uF, 16 volt c.c.

C55 0,047yuF, 15 volt c.c.

C56 10^uF, 16 volt c.c.

C57 0,047^uF, 15 volt c.c.

C58 10yuF, 16 volt c.c.

D. BC983005/BR < 11 > C59 10^uF, 16 volt c.c.

C60 0,047^uF, 15 volt c.c.

C61 10^uF, 16 volt c.c.

C62 0,047/UF, 15 volt c.c.

C63 10^uF, 16 volt c.c.

C64-67 0,047^uF, 15 volt c.c.

C68 10^uF, 16 volt c.c.

J1-J8 Connettore a 62 piedini periferici

J9 Connettore a 5 piedini a 90?

PI Connettore di potenza a 6 piedini (tasto=<'>4) P2 Connettore di potenza a 6 piedini (tasto=l) P3 Connettore 4x1 Berg (tasto=l)

RI 510 -il.

R2 510-0.

R4 220-0.

R5 180-0.

R6 33 _n_

RN1 Gruppo 15 resistor! 4,7 ??. 10%

RN2 Gruppo 15 resistori 8,2 ?? 10%

RN3-RN4 Gruppo 8 resistori 30-T.+10%

RN5 Gruppo 15 resistori 4,7 ?? 10?

D. BC983005/BR < 12 > SW1 Commutatore a 8 posizioni

TD1 Unit? di ritardo di tempo digitale (5 contatti,

100 nsec. max)

TD2 Unit? di ritardo di tempo digitale (7 nsec.)

E1 Nessun componente

E2 Nessun componente

E3 Nessun componente

E4 Nessun componente

E5 Nessun componente

U1 Comando orologio 8284A

U2 74LS245

U3 Microprocessore 8088

U4 Nessun componente

U5 74LS373

U6 74LS244

U7 74LS373

U8 Unit? di controllo 8288

U9 74LS245

U10 74LS670

UH 74LS373

U12 74LS244

D. BC983005/BR < 13 > U13 74LS243

U14 74LS244

U15 74LS245

U16 74LS244

<?17>. 74LS244

U18 ROM (memoria di sola lettura) 32Kx8

U19 ROM 8Kx8

U20 74S280

U21 74LS175

U22 74LS04

U23 74LS27

U24 74LS00

U27 74LS322

U28 Unit? di controllo DMA 8237A-5

U39 74LS158

U40 74LS158

U41 74LS244

U42 74LS138

U43 74LS138

U44 PROM 24S10

D. BC98300S/BR < 14 > ??5 ' 74LS138

U46-54 RAM 64Kxl 200 nsec

U55 74S08

U56 74S138

U57 74LS20

U58 74LS32

U59-67 RAM 64Kxl bit 200 nsec. (facoltativo) U68 7407

U69 74S00

U70 74S74

U71 74LS04

U72 74LS10

U73 ? 74LS74

U74 74LS00

U75-83 RAM 64Kxl bit 200 nsec. (facoltativo) U84 Nessun componente

U85 75477

U86 74LS74

U87 74S08

U88 74LS175

U89 74LS04

XU3 Presa a 40 piedini

XU4 Presa a 40 piedini

XU18 Presa a 28 piedini

D. BC983005/BR < 15 > XU30-XU38 Presa a 16 piedini

XU44 Presa a 16 piedini

XU46-54 Presa a 16 piedini

XU59-67 Presa a 16 piedini

XU75-84 Presa a 16 piedini

Y1 Cristallo 14,31818 MHz

W1 Condutt. AWG 24

D. BC983005/BR < 16 > scheda a circuito stampato e il microprocessore 8088. Questo connettore pu? essere qualsiasi presa dual in-line a 40 piedini commercialmente disponibile. In un altro punto nella tabella, il componente U4 ? uno spazio extra, desumibile dal fatto che per U4 manca un'indicazione. Tuttavia, il riferimento XU4 indica che ? fornita una presa a 40 piedini per l'inserimento di qualsiasi componente a 40 piedini. Ad esempio, nello spazio contrassegnato come U4 pu? essere inserito un processore math 8087 fabbricato dalla Intel Corporation. Inoltre, vi sono determinate aree, quali ad esempio le aree da E1 a E5, che non contengono alcun componente o presa. Queste sono fornite allo scopo di permettere all'utente di riconfigurare il pannello. Ad esempio, se nelle aree dei componenti da U30 a U38 o da U46 a U54 si desidera fornire memorie RAM di 256K x 1 bit, invece di 64K, come indicato, sar? necessario cambiare la disposizione di connessione del componente (74LS158) nell'area indicata da E2 ed effettuare l'aggiunta nell'area U84. Questo cambiamento potrebbe avvenire semplicemente cortocircuitando una connessione ed aggiungendo un ponticello, o saldando un connettore Berg ed effettuando una connessione appropriata.

D. BC983005/BR < 20 >

RIVENDICAZIONI

D, BC983005/BR < 21 > 4. Pannello secondo la rivendicazione 3, in cui detto piano di tensione ? collocato fra detti due piani di massa.

D. BC983005/BR < 22 >

Claims

p. International Business Machines Corporation

Compendio

Viene descritta una scheda a circuito stampato a sei strati in cui il primo, il terzo e il sesto strato sono strati portanti segnali per intercollegare vari componenti che formano un personal computer. Il secondo e il quinto strato sono entrambi strati piani d? massa e l'aggiunta di un secondo strato piano di massa ad una scheda a circuito stampato riduce le interferenze elettromagnetiche emesse dalle linee e dai componenti strettamente ravvicinati. Lo strato finale della scheda ? un piano di tensione. I componenti sul pannello a circuito stampato includono otto connettori di entrata/uscita (I/O) a cui possono essere collegate altre otto schede che controllano vari dispositivi di I/O. Sette degli otto connettori di I/O sono intercollegati ad un cavo di I/O convenzionale. L'ottavo connettore ? intercollegato a determinate linee del cavo di I/O e a determinate linee del cavo interno entro l'intera scheda.

D. BC983005/BR < 23 >