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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Bussystem vom Abstandkopplungstyp
zum Ausführen
einer schnellen Datenübertragung
zwischen den funktionellen Komponenten einer Informationsverarbeitungseinheit.
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Stand der Technik
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Als
herkömmliches
Bussystem vom Abstandkopplungstyp (gerichtetes Verbindungssystem) gibt
es das als nichtkontaktierende Busverdrahtung dargestellte Bussystem,
das in der ungeprüften
japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 7-141079 beschrieben
ist.
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Bei
der in 7-141079 beschriebenen nichtkontaktierenden Busverdrahtung
umfaßt
das Bussystem einen einzigen Busmaster und viele Busslaves. Die
in dieser Druckschrift gezeigten Übertragungsleitungen des Bussystems
sind nicht direkt mit einer anderen Leitung verbunden. Signale auf
einer der Übertragungsleitungen
erzeugen aufgrund des sogenannten "Übersprechens" über induktive und kapazitive Kopplungen
mit vorgegebenen Abständen
auf anderen Übertragungsleitungen
ebenfalls Signale. Diese Signale, die im Grunde Übersprechrauschen sind, werden
zur Vervollständigung
des Datentransfers demoduliert. Dazu ist die Verdrahtung so aufgebaut, daß die sich
von dem einzigen Busmaster weg erstreckende Übertragungsleitung an ihrem
anderen Ende durch einen Abschlußwiderstand abgeschlossen ist,
und daß die
mit der Anzahl von Busslaves verbundenen Übertragungsleitungen über eine
gewisse Länge
parallel zu der erstgenannten Übertragungsleitung
verlaufen.
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Die
vom Busmaster ausgegebenen Signale induzieren durch den sogenannten "Übersprechmechanismus" auf jeder der mit
den einzelnen Busslaves verbundenen Übertragungsleitungen Signale,
so daß jedem
Busslave die gleichen Daten zugeführt werden.
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Die
von einem Busslave auf die mit ihm verbundene Übertragungsleitung ausgegebenen
Signale induzieren aufgrund des gleichen Übersprechmechanismusses auf
der mit dem Busmaster verbundenen Übertragungsleitung entsprechende
Signale. Der Busmaster demoduliert diese Signale, um den Datentransfer
abzuschließen.
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Die
in der in 7-141079 beschriebene nichtkontaktierende Busverdrahtung
kann somit Daten zwischen einem Busmaster und einer Anzahl von Busslaves übertragen.
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Eine
Datenübertragung
zwischen allen Modulen an einem Bus ist ein gewöhnlicher Vorgang, und bei der
nichtkontaktierenden Busverdrahtung, die in der 7-141079 beschrieben
ist, ist die Datenübertragung
von einem Busslave zu einem anderen Busslave eine Voraussetzung
für die
Verwendung des Bussystems in einer Informationsverarbeitungseinheit.
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Die
direkte Datenübertragung
zwischen den Busslaves ist jedoch schwierig, da die Übertragungsleitungen
der Busslaves nur indirekt miteinander über die Übertragungslei tung des Busmasters
verbunden sind. Das Signal, das durch das Übersprechen auf der mit dem
Busmaster verbundenen Übernagungsleitung
induziert wird, hat nur eine kleine Amplitude, und wenn dieses Signal
durch den Übersprechmechanismus
ein weiteres Signal auf einer Übertragungsleitung
erzeugt, die mit einem anderen Busslave verbunden ist, ist die Amplitude
des sich ergebenden Signals sehr klein. Um dieses Signal zu demodulieren,
ist meist dessen Amplitude relativ zu den Schwankungen des Stromversorgungspotentials oder
gegenüber
unerwünschtem
Strahlungsrauschen zu klein. Es ist schwierig, einer Demodulatorschaltung
in einem Busslave oder dem Busmaster die dazu erforderliche Empfindlichkeit
zu geben. Das bekannte System ist daher nicht für eine Datenübertragung
zwischen den Busslaves geeignet, oder mit anderen Worten nicht für eine Datenübertragung
zwischen allen Modulen, die mit dem Bussystem verbunden sind.
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Darüberhinaus
hat die Taktverteilung bei der herkömmlichen Bustopologie unter
Verwendung von z.B. TTL bei einigen Dutzend MHz ihre Grenze.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Bussystem vom Abstandkopplungstyp
zu schaffen, das die gegenseitige Datenübertragung zwischen allen Modulen
erlaubt, die mit dem Bus verbunden sind.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bussystem
vom Abstandkopplungstyp zu schaffen, bei dem die Taktverteilung
in der Bustopologie schneller ist.
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Beschreibung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Bussystem
vom Abstandkopplungstyp ist dadurch gekennzeichnet, daß es für wenigstens
drei Module, die jeweils mit wenigstens einer Sende/Empfangs-Schaltung
zum Senden und Empfangen eines Signals versehen sind, wenigstens
drei Signalleitungen, die jeweils an die wenigstens drei Module
angeschlossen sind, und Abschlußwiderstände umfaßt, die
an die anderen Enden der jeweiligen Signalleitungen angeschlossen sind,
wobei jeder Abschlußwiderstand
im wesentlichen den gleichen Wert aufweist wie die charakteristische
Impedanz der Signalleitung, wobei die wenigstens drei Signalleitungen
entsprechend allen Kombinationen von zwei verschiedenen Modulen
aus den wenigstens drei Modulen parallel zueinander angeordnete
Bereiche mit einem vorbestimmten Abstand aufweisen.
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Bei
diesem Aufbau gibt es daher für
jede Kombination von verschiedenen zwei Modulen aus den wenigstens
drei Modulen einen Verbindungsbereich mit einem Abstand, so daß zwischen
allen Modulen ein gegenseitiger Datentransfer möglich ist, ohne daß eines
davon Master ist.
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Die
wenigstens drei Signalleitungen sind in einem im allgemeinen netzartigen
Muster angeordnet, wobei sie einander in abgestufter Trennung kreuzen.
Vorzugsweise sind dabei die Signalleitungen in den Kreuzungsbereichen
der abgestuften Trennung parallel angeordnet. Dies ergibt eine gute
Abstandskopplung in diesen Bereichen.
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Zum
Beispiel sind die wenigstens drei Module in einer Linie angeordnet;
die diesen Modulen entsprechenden Abschlußwiderstände sind parallel zu dieser
Linie von Modulen in einem Abstand von den Modulen angebracht; und
jede Signalleitung ist in Mäanderform
zwischen jedem Modul und dem zugehörigen Abschlußwiderstand
angeordnet.
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Bei
diesem Aufbau kann jedes Modul das Modul, das die Daten ausgegeben
hat, mittels des Unterschiedes in der Ankunftszeit der Daten identifizieren.
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In
einer Ausführungsform
sind alle Busmodule in einer Linie angeordnet (die die Längsrichtung sein
soll), und die mit den einzelnen Modulen verbundenen Signalleitungen
sind seitlich herausgezogen. Wenn es zum Beispiel vier Busmodule
gibt, sind die ersten und zweiten herausgezogenen Signalleitungen über einen
Abstand gekoppelt, und die dritten und vierten Signalleitungen sind über einen
Abstand gekoppelt, jeweils unmittelbar nachdem sie herausgeführt sind.
Vor dem weiteren seitlichen Herausführen der Leitungen wird deren
Reihenfolge in der Längsrichtung
zu 2., 1., 4. und 3. geändert,
und nach dem Herausziehen werden die 1. und 4. über einen Abstand gekoppelt.
Vor dem weiteren seitlichen Herausführen wird deren Reihenfolge
auf 4., 2., 3. und 1. geändert,
und nach dem Herausziehen, die 2. und 3. über einen Abstand gekoppelt.
Nach diesen Kopplungen über
einen Abstand werden die Signalleitungen mit den jeweiligen Abschlußwiderständen verbunden,
um ein netzartiges Muster zu bilden.
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Durch
diese Ausbildung in einem netzartigen Muster kann jede Signalleitung über einen
Abstand mit allen anderen Signalleitungen verbunden werden, so daß ein Datentransfer
zwischen allen Busmodulen möglich
ist.
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Wie
beschrieben werden die Signalleitungen parallel zueinander mit abgestuften
Trennbereichen angeordnet. Die Signalleitungen können jedoch auch derart angeordnet
werden, daß sie
sich in einigen Bereichen der stufenförmigen Trennung gegenseitig
in einem rechten Winkel kreuzen. Dadurch wird die Leitungslänge, die
zu der Abstandskopplung zwischen den Signalleitungen beiträgt, minimal,
und das durch den Übersprechmechanismus
induzierte Signal ist sehr klein. Es ist damit möglich, die abgestufte Trennung
ohne begleitende Abstandskopplung zu verwenden, so daß die Flexibilität der Verdrahtung
zunimmt.
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Ein
anderes erfindungsgemäßes Bussystem vom
Abstandkopplungstyp ist dadurch gekennzeichnet, daß jedes
Modul und sein zugehöriger
Abschlußwiderstand,
die an den beiden Enden jeder Signalleitung angeordnet sind, aneinander
angrenzend angebracht sind, und daß jede der wenigstens drei
Signalleitungen in einer Schleifen- oder Faltungsstruktur von dem
jeweiligen Modul zu dem zugehörigen
Abschlußwiderstand
angeordnet ist.
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Zum
Beispiel sind die wenigstens drei Module generell in einer Linie
angebracht, und die Signalleitung jedes Moduls weist Bereiche auf
die parallel und benachbart zu den übrigen Signalleitungen sukzessive
im mittleren Verlauf der Verdrahtung in der Schleifen- oder Faltungsstruktur
von ihrer eigenen Sende/Empfangsschaltung zu dem zugehörigen Abschlußwiderstand
angeordnet ist.
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Bei
diesem Aufbau ist die Gesamtlänge
der einzelnen Signalleitungen in der Schleifen- oder Faltungsstruktur
im wesentlichen für
alle Module gleich groß,
und die Gesamtlänge
von der Sende/Empfangsschaltung eines Moduls über die parallel und benachbart
angeordneten Bereiche zu der Sende/Empfangsschaltung eines anderen
Moduls ist für jeden
Fall gleich groß.
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Die
von einem beliebigen Modul ausgesendeten Daten kommen dadurch immer
zur gleichen Zeit am Zielmodul an (gleichzeitige Ankunft). Damit kann
der Datentransferzyklus durch die Verzögerung von der Startzeit des
ausgegebenen Signals bis zur Ankunft und die Anzahl der wiederholten
Datenzyklen bestimmt werden. Es ist damit möglich, ein einfaches Busprotokoll
auszuführen, ähnlich wie
beim herkömmlichen
Bus.
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Ein
weiteres erfindungsgemäßes Bussystem vorn
Abstandkopplungstyp ist dadurch gekennzeichnet, daß es für wenigstens
drei Module, die jeweils mit wenigstens einer Sende/Empfangs-Schaltung zum
Senden und Empfangen eines Signals versehen sind, wenigstens drei
Signalleitungen, die jeweils an die wenigstens drei Module angeschlossen
sind, und Abschlußwiderstände umfaßt, die
an die anderen Enden der jeweiligen Signalleitungen angeschlossen sind,
wobei jeder Abschlußwiderstand
im wesentlichen den gleichen Wert aufweist wie die charakteristische
Impedanz der Signalleitung, wobei eine der wenigstens drei Signalleitungen
eine Basissignalleitung ist, und die anderen Signalleitungen der
Module sukzessive parallel zu der Basissignalleitung mit einem vorbestimmten
Abstand angeordnet sind, um Stichleitungen zu bilden, und wobei
die Gesamtlänge von
dem Modul mit der Basissignalleitung durch den parallel gelegten
Bereich und über
eine andere, die Stichleitung bildende Signalleitung zu dem anderen Modul
im wesentlichen für
alle Module gleich lang ist.
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Bei
diesem erfindungsgemäßen Aufbau
ist es möglich,
eine Verdrahtung in einer echten Bustopologie mit hoher Geschwindigkeit
und einer konstanten Laufzeit beim Fortschreiten des Signals aufzubauen.
Insbesondere ist es möglich,
die Taktverteilung in der Bustopologie schneller zu machen.
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Ein
anderes erfindungsgemäßes Bussystem vom
Abstandkopplungstyp ist dadurch gekennzeichnet, daß bei dem
beschriebenen Bussystem die an die Sende/Empfangsschaltung angeschlossene
Signalleitung zwei Verteilungsleiter aufweist, daß abhängig von
dem Logikwert am Eingang der Sende/Empfangsschaltung die Sendeschaltung
der Sende/Empfangsschaltung einen Äquivalenzwert auf eine der zwei
Verteilungsleitungen und einen Umkehrwert an die andere der zwei
Verteilungsleitungen ausgibt, und daß die Empfangsschaltung der
Sende/Empfangsschaltung die Form einer Differentialschaltung hat,
die an den Eingängen
den Äquivalenzwert
von dem einen der zwei Verteilungsleiter und den Umkehrwert von
dem anderen aufnimmt und nach der Demodulation den Logikwert ausgibt.
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Durch
die paarweise Verwendung von zwei Verteilungsleitern als Signalleitung
und das Ausbilden einer Differentialschaltung mit einer invertierten Polarität wird die
Eingangsamplitude der Differentialschaltung des Moduls auf der Empfangsseite
auf das Dop pelte der ursprünglichen
Amplitude angehoben, so daß die
vorgesehene Empfindlichkeit der Differentialschaltung entsprechend
herabgesetzt werden kann. Darüberhinaus
kann die Differentialschaltung das Signal auch dann unabhängig vom
Massepotential demodulieren, wenn der Mittelpunkt der Amplitude
aufgrund irgendeines Effekts wie z.B. einer Schwingung des Massepotentials
schwankt, so daß sich
ausgezeichnet Rauschisolationseigenschaften ergeben.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Ansicht eines Bussystems vom Abstandkopplungstyp gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
den Signalerzeugungsmechanismus bei dem Bussystem vom Abstandkopplungstyp gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt
die Signalausbreitung bei dem Bussystem vom Abstandkopplungstyp
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 zeigt
die kontinuierliche Signalausbreitung bei dem Bussystem vom Abstandkopplungstyp
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 zeigt
die Datenankunftszeiten in LSIs, die das Bussystem vom Abstandkopplungstyp
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bilden;
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6 zeigt
den Schichtaufbau der gedruckten Leiterplatte, die das erfindungsgemäße Bussystem
vom Abstandkopplungstyp gemäß der ersten Ausführungsform
bildet;
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7 zeigt
den Leitungsverlauf in der gedruckten Leiterplatte, die das erfindungsgemäße Bussystem
vom Abstandkopplungstyp gemäß der ersten
Ausführungsform
bildet;
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8 ist
eine Ansicht eines Bussystems vom Abstandkopplungstyp gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9 zeigt
die Signalausbreitung bei dem Bussystem vom Abstandkopplungstyp
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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10 ist
eine Ansicht eines Bussystems vom Abstandkopplungstyp gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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11 zeigt
die Signalausbreitung bei dem Bussystem vom Abstandkopplungstyp
gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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12 ist
eine Ansicht eines Bussystems vom Abstandkopplungstyp gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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13 zeigt
die Beziehung zwischen dem Eingang und Ausgang eines Differentialkomparators zur
Signaldemodulation bei dem Bussystem vom Abstandkopplungstyp gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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14 zeigt
die Signalausbreitung bei dem Bussystem vom Abstandkopplungstyp
gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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15A und 15B zeigen
den Leitungsverlauf in der gedruckten Leiterplatte, die das Bussystem
vom Abstandkopplungstyp gemäß der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bildet;
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16 ist
eine Ansicht des inneren Aufbaus eines Netzwerkrouters oder eines
elektronischen Schaltsystems mit einer Rückseite mit Kabeln, die mit dem
Bussystem vom Abstandkopplungstyp gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung versehen sind;
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17 ist
eine Ansicht des inneren Aufbaus eines Netzwerkrouters oder eines
elektronischen Schaltsystems mit einer Rückseite mit gedruckten Leiterplatten,
die mit dem Bussystem vom Abstandkopplungstyp gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung versehen sind; und
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18 eine
Ansicht des inneren Aufbaus eines Computers, der mit dem Bussystem
vom Abstandkopplungstyp gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung versehen ist.
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Beste Art der Erfindungsausführung
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Anhand
der 1 bis 7 wird eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bussystems
vom Abstandkoppeltyp beschrieben. In den Darstellungen bezeichnen
die Bezugszeichen 11 bis 16 LSIs, die mit dem
erfindungsgemäßen Bussystem vom
Abstandkoppeltyp verbunden sind; 21 bis 26 Verteilungsleiter
in einer gedruckten Leiterplatte, die jeweils mit den LSIs verbunden
sind; 31 bis 36 Abschlußwiderstände, die mit den anderen Enden
der Verteilungsleiter 21 bis 26 der gedruckten
Leiterplatte verbünden
sind; 41p, n und 43 die von dem LSI eines Busmasters
ausgegebenen Signale; 410p, n, 412, 413, 414, 415, 416, 431, 432, 434, 435, 436 die
von den LSIs einer Senke aufgenommenen Signale; 200a, b
die Signalebenen der gedruckten Leiterplatte; 200g1, g2
die Masseebenen der gedruckten Leiterplatte; 200v die Stromversorgungsebene
der gedruckten Leiterplatte; 23a, 25a, 25b und 26b die
Verteilungsleiter in den Signalebenen der gedruckten Leiterplatte;
und 200ag, 200bg die Verteilungsleiter in den
Signalebenen, deren Potential das Massepotential ist.
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Die 1 zeigt
den Leitungsverlauf bei dem Bussystem vom Abstandkoppeltyp. Die
Signalleitung, d.h. der mit dem LSI 11 verbundene Verteilungsleiter 21 der
gedruckten Leiterplatte des Bussystems ist mit dem Abschlußwiderstand 31 rechts unten
in der Darstellung verbunden. Gleichermaßen sind die mit den LSIs 12 bis 16 verbundenen
Verteilungsleiter 22 bis 26 der gedruckten Leiterplatte
mit den Abschlußwiderständen 32 bis 36 auf
der rechten Seite verbunden. Ein am LSI 11 startendes Signal läuft durch
den Verteilungsleiter 21 der gedruckten Leiterplatte und
induziert an dem bei 1-2 gezeigten Abstand aufgrund des sogenannten Übersprechmechanismusses
im Verteilungsleiter 22 der gedruckten Leiterplatte ein
Signal. Gleichermaßen
induziert es bei 1-4 ein Signal im Verteilungsleiter 24 der
gedruckten Leiterplatte; bei 1-6 ein Signal im Verteilungsleiter 26;
bei 5-1 ein Signal
im Verteilungsleiter 25 der gedruckten Leiterplatte; und
bei 1-3 ein Signal im Verteilungsleiter 23. Schließlich erreicht
das Signal den Abschlußwiderstand 31 und
verschwindet dort. Von den induzierten Signalen laufen die dem sogenannten
Rückwärts-Übersprechen entsprechenden
Signale durch die Verteilungsleitern 22 bis 26 der
gedruck ten Leiterplatte zu den LSIs 12 bis 16 und
werden dort demoduliert, um den Datentransfer abzuschließen.
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Bei
dem in der 1 gezeigten Leitungsverlauf
kommen ähnlich
wie bei dem LSI 11 die von einem der LSIs 12 bis 16 ausgegebenen
Signale als Rückwärts-Übersprechen
an den anderen LSIs an, um den demodulierten Datentransfer zu komplettieren.
Das heißt,
daß diese
netzartige Verdrahtung einen Datentransfer zwischen allen LSIs ermöglicht.
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Die 2 zeigt
das von einem LSI ausgegebene Signal und das erhaltene und demodulierte Rückwärts-Übersprechrauschen.
Bei der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das ausgegebene Signal 5 V auf dem "H"-Pegel und 4 V auf dem "L"-Pegel. Diese Ausgangspegel sind mit
der sogenannten P-ECL kompatibel. Das Signal 41p induziert
als Übersprechen über den
Koppelabstand zwischen den Verteilungsleitern ein Signal 410p mit einer
Amplitude von 60 bis 70 mV, zentriert um den Massepegel. Wie gezeigt
erzeugt das Signal 41p das Signal mit der Wellenform 410p und
das Signal 41n das Signal mit der Wellenform 410n.
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In
der 3 ist die Ausbreitung der Wellenform gezeigt,
die mit dem Mechanismus der 2 erzeugt
wird. In der 3 ist auf der horizontalen Achse
die Zeit aufgetragen, und auf der vertikalen Achse sind die LSIs 11 bis 16 aufeinanderfolgend
von oben angetragen.
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Zuerst
induziert wie gezeigt das vom LSI 11 ausgegebene Signal 41 an
1-2 das Signal 412. 412 kommt am LSI 12 an.
Dann induziert das Signal 41 an 1-4 das Signal 414. 414 kommt
am LSI 14 an. Dann induziert das Signal 41 an
1-6 das Signal 416. 416 kommt am LSI 16 an.
Dann induziert das Signal 41 an 5-1 das Signal 415. 415 kommt
am LSI 15 an. Schließlich
induziert das Signal 41 das Signal 413. 413 kommt
am LSI 13 an.
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Des
weiteren induziert wie gezeigt das vom LSI 13 ausgegebene
Signal 43 an 3-4 das Signal 434. 434 kommt
am LSI 14 an. Dann induziert das Signal 43 an
3-6 das Signal 436. 436 kommt am LSI 16 an.
Dann induziert das Signal 43 an 3-5 das Signal 435. 435 kommt
am LSI 15 an. Dann induziert das Signal 43 an
1-3 das Signal 431. 431 kommt am LSI 11 an.
Schließlich
induziert das Signal 43 an 2-3 das Signal 432. 432 kommt
am LSI 12 an.
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Die 4 zeigt
die Ausbreitung im Fall von aufeinanderfolgend ausgegebenen Paketen.
Jedes der Ausgangssignale 41, 43 der LSIs 11, 13 besteht aus
aufeinanderfolgenden Paketen. Diese Ausgangssignale kommen als 412 bis 416 und 431, 432, 434 bis 436 mit
jeweils dem gleichen Zyklus wie die aufeinanderfolgenden Pakete 41, 43 an
(sowohl hinsichtlich des Zyklusses der Einheit von aufeinanderfolgenden
Paketen als auch hinsichtlich des Zyklusses jedes Pakets der aufeinanderfolgenden
Pakete).
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Die 5 zeigt
die Ankunftszeiten der in den 3 und 4 dargestellten
Daten in der Anordnung der aufnehmenden LSIs. Kennzeichnend ist, daß im LSI 11 die
Daten vom LSI 12 die Zeit δT1 nach dem Start des Datentransferzyklusses
ankommen, die Daten vom LSI 14 nach δT2, die Daten vom LSI 16 nach δT3, die Daten
vom LSI 15 nach δT4
und die Daten vom LSI 13 nach δT5. Aufgrund dieser Eigenart
identifiziert das LSI 11 das Ausgabe-LSI in Abhängigkeit
von der Ankunftszeit δT1
bis δT5
der Daten. Die LSIs 12 bis 16 sind dadurch gekennzeichnet,
daß die
Daten zwischen δT1
bis δT6
nach dem Start des Datentransferzyklusses ankommen Aufgrund dieser Eigenart
identifiziert jede LSI das Ausgabe-LSI der Daten in Abhängigkeit
von der Ankunftszeit δT1
bis δT6
der Daten. Durch diese Verwendung der Unterschiede in den Laufzeiten
für die
Identifikation der Quellen-ID (Adresse) ist es nicht erforderlich,
die Quellen-ID zu übertragen.
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Anhand
der 6 und 7 wird der Aufbau der gedruckten
Schaltung bei der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
Bei der ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bussystems
vom Abstandkopplungstyp sind die Verteilungsleiter 21 bis 26 Verteilungsleiter
auf der gedruckten Leiterplatte. Bei der Verwendung einer gedruckten
Leiterplatte können
die Impedanz und der Koppelkoeffizient zwischen den Verteilungsleitern leicht
kontrolliert werden, und bei der Anordnung der erforderlichen Signalleitungen
kann eine hohe Dichte erhalten werden. Anstatt einer gedruckten
Leiterplatte können
für die
Verteilungsleiter zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Bussystems
vom Abstandkopplungstyp auch aufgrund ihrer Struktur leicht biegbare
Leiter verwendet werden, etwa Flachkabel oder flexible Leiterplatten.
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Die 6 zeigt
den Grundaufbau der gedruckten Leiterplatte des erfindungsgemäßen Bussystems
vom Abstandkopplungstyp im Schnitt. Die gedruckte Leiterplatte weist
wie gezeigt einen mehrlagigen Aufbau auf und ist derart ausgeführt, daß durch Ätzen und
dergleichen auf einer Schicht aus Glasepoxid und dergleichen Verteilungsleiter
ausgebildet werden, wobei solche Schichten dann zusammenlaminiert
werden. Anstelle einer Lamination kann die Platte auch durch einen
Aufbauprozeß ausgebildet
werden, um das erfindungsgemäßen Bussystem vom
Abstandkopplungstyp auszuführen.
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Die
Leiter auf der laminierten gedruckten Leiterplatte umfassen aufeinanderfolgend
von oben nach unten eine Masseebene 200g1, die mit dem Masseanschluß der Stromversorgung
verbunden ist, Signalebenen 200a, 200b, eine Stromversorgungsebene 200v und
eine Masseebene 200g2, die mit dem Masseanschluß der Stromversorgung
verbunden ist. Die Signalebenen 200a, 200b werden "sandwichartig" von der Masseebene 200g1 und
der Stromversorgungsebene 200v abgedeckt. Als Folge dieses Aufbaus
wird die Impedanz der Signalebenen 200a, 200b durch
den Abstand zwischen der Masseebene 200g1 und der Stromversorgungsebene 200v und die
Größe der Signalebenen 200a, 200b bestimmt.
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Durch
das Anordnen der Masseebene 200g2, die mit dem Masseanschluß der Stromversorgung
verbunden ist, unter der Stromversorgungsebene 200v wird
die sogenannte Zuführsystemimpedanz herabgesetzt.
Dadurch werden schnelle Signale unterdrückt, die durch die Signalebenen 200a, 200b laufen,
das heißt
mit anderen Worten eine unnötige elektromagnetisch
Emission oder Abstrahlung aufgrund von Stromschwankungen. Auch die
Masseebene 200g1 unterdrückt schnelle Signale, die durch die
Signalebenen 200a, 200b laufen, das heißt mit anderen
Worten eine unnötige
elektromagnetisch Emission oder Abstrahlung aufgrund von Stromschwankungen.
Die Stromversorgungsebene 200v und die Masseebenen 200g1, 200g2 unterdrücken nicht
nur eine unnötige
elektromagne tisch Emission oder Abstrahlung, sondern verhindern
auch die Einwirkung von äußeren elektromagnetischen
Feldern auf die gedruckte Leiterplatte bzw. schirmen dagegen ab.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Bussystem vom
Abstandkopplungstyp ist das über
den Abstand induzierte Potential schwach, weshalb die Abschirmung
durch die Stromversorgungsebene 200v und die Masseebenen 200g1, 200g2 erfolgt.
Dadurch wird eine Vernichtung des sich ausbreitenden Signals und
eine Fehlfunktion des Systems als Ganzes aufgrund dieser Vernichtung
verhindert.
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Die 7 zeigt
einen Teil des Leitungsmusters der Verteilungsleiter in der gedruckten
Leiterplatte des erfindungsgemäßen Bussystems
vom Abstandkopplungstyp.
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Der
Verteilungsleiter 23a der gedruckten Leiterplatte ist über einen
Abstand in der Darstellung oben links mit dem Verteilungsleiter 26b gekoppelt. Dieser
Abstand ist in der 1 der Abstand 3-6. Ein durch
den Verteilungsleiter 23a laufendes Signal induziert im
Verteilungsleiter 26b ein Signal, und ein durch den Verteilungsleiter 26b laufendes
Signal induziert im Verteilungsleiter 23a ein Signal, wodurch Signale übertragen
werden.
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Von
diesem Bereich weg geht der Verteilungsleiter 26b schräg nach oben
rechts und der Verteilungsleiter 23a schräg nach unten
rechts.
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Der
Verteilungsleiter 25a der gedruckten Leiterplatte ist über ein
Durchgangloch in der Darstellung unten links mit dem Verteilungsleiter 25b verbunden.
Der Verteilungsleiter 25a kommt von außerhalb der Zeichnung von links
und geht schräg
von oben links bis zu dem gezeigten Durchgangsloch. Vom Durchgangsloch
geht der Verteilungsleiter 25b schräg nach oben rechts und ist über einen
Abstand mit dem Verteilungsleiter 23a gekoppelt, der schräg nach unten
rechts geht. Dieser Abstand ist in der 1 der Abstand
3-5. Die Leiter 23a, 25a und 26b, 25b verlaufen
in den Signalebenen 200a und 200. Ein Leiter 200ag umgibt
die Leiter 23a, 25a parallel zu diesen, und ein
Leiter 200bg umgibt die Leiter 26b, 25b parallel
zu diesen. In den Bereichen, in denen sich diese Leiter 200ag und 200bg in
Stufen kreuzen, sind Durchgangslöcher
vorgesehen. Über diese
Durchgangslöcher
sind die Leiter 200g1, 200g2, 200ag, 200bg miteinander
verbunden, ihr Potential liegt auf dem Massepotential. Diese Erdung wird
Schutzmuster genannt, und durch dieses Schutzmuster werden die Leiter 23a und 25a zum Beispiel
hinsichtlich ihrer elektromagnetischen Felder voneinander getrennt,
womit eine Kopplung in der gleichen Signalebene unterbunden wird.
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Anhand
der 8 und 9 wird nun eine zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bussystems
vom Abstandkopplungstyp erläutert.
In diesen Darstellungen bezeichnen die Bezugszeichen 101 bis 104 LSIs,
die mit dem erfindungsgemäßen Bussystem
vom Abstandkopplungstyp verbunden sind, 201 bis 204 bezeichnen
die Verteilungsleiter einer gedruckten Leiterplatte, die mit diesen
LSIs verbunden sind, und 301 bis 304 bezeichnen
Abschlußwiderstände, die
mit den anderen Enden der Verteilungsleiter 201 bis 204 der
gedruckten Leiterplatte verbunden sind.
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Die 8 zeigt
den Leitungsverlauf bei der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bussystems
vom Abstandkopplungstyp. Das mit dem Bussystem vom Abstandkopplungstyp
verbundene LSI 101 ist über
eine Signalleitung an den Verteilungsleiter 201 der gedruckten
Leiterplatte angeschlossen. Der Verteilungsleiter 201 verläuft in der Darstellung
schräg
nach unten rechts. In seinem Verlauf passiert er im Abstand die
Verteilungsleitern 202, 203 und 204 und
kehrt dann in die Nähe
des LSI 101 zurück.
Sein Endabschnitt ist mit dem Abschlußwiderstand 301 verbunden.
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Gleichermaßen ist
das LSI 102 mit dem Verteilungsleiter 202 der
gedruckten Leiterplatte verbunden. Der Verteilungsleiter 202 verläuft in der
Darstellung zuerst schräg
nach unten rechts. In seinem Verlauf passiert er im Abstand die
Verteilungsleiter 203, 204, kehrt in Schleifenform
um und geht dann schräg nach
oben rechts, passiert im Abstand den Verteilungsleiter 204 und
kehrt schließlich
in die Nähe
des LSI 102 zurück.
Sein Endabschnitt ist mit dem Abschlußwiderstand 302 verbunden.
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Das
LSI 103 mit dem Verteilungsleiter 203 der gedruckten
Leiterplatte verbunden. Der Verteilungsleiter 203 verläuft in der
Darstellung zuerst schräg
nach unten rechts. In seinem Verlauf passiert er im Abstand den
Verteilungsleiter 204, kehrt dann in Schleifenform um und
geht dann schräg
nach oben rechts, passiert im Abstand die Verteilungsleiter 201 und 202 und
kehrt schließlich
in die Nähe
des LSI 103 zurück.
Sein Endabschnitt ist mit dem Abschlußwiderstand 303 verbunden.
Die Leitungsverläufe
von 202 und 203 sind zueinander achsensymmetrisch.
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Das
LSI 104 ist über
eine Signalleitung mit dem Verteilungsleiter 204 der gedruckten
Leiterplatte verbunden. Der Verteilungsleiter 204 kehrt
in einer großen
Schleifenform um und geht dann in der Darstellung schräg nach oben
rechts. In seinem Verlauf passiert er im Abstand die Verteilungsleiter 201, 202 und 203 und
kehrt dann in die Nähe
des LSI 104 zurück.
Sein Endabschnitt ist mit dem Abschlußwiderstand 304 verbunden.
Die Leitungsverläufe
von 201 und 204 sind zueinander achsensymmetrisch.
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Durch
diesen Leitungsverlauf haben die achsensymmetrischen Verteilungsleiter 202 und 203 und auch
die Verteilungsleiter 201 und 204 jeweils die gleiche
Länge.
Bei der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verlaufen auch die Verteilungsleiter 201 und 202 so,
daß ihre
Länge jeweils gleich
ist. Das heißt,
daß die
Verteilungsleiter 201 bis 204 alle die gleiche
Länge haben.
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Wenn
das LSI 101 ein Signal aussendet, induziert dieses zuerst
am Abstand 1-2 ein Signal im Verteilungsleiter 202. Das
dem Rückwärts-Übersprechen
des induzierten Signals entsprechende Signal beginnt auf das LSI 102 zuzulaufen.
Da die Amplitude des durch den Verteilungsleiter 202 laufenden
Signals klein ist, kommt das Signal am LSI 102 an und wird
von diesem aufgenommen, ohne daß unterwegs an
den Abständen
2-4 und 2-3 in den Verteilungsleitern 204, 203 Signale
induziert werden.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
(8) der vorliegenden Erfindung ist die Länge dieses Wegs
vom Verteilungsleiter 201 durch den Verteilungsleiter 202 zum
LSI 102 gleich der Gesamtlänge des Verteilungsleiters 201,
da die Weglänge
vom LSI 101 zum Abstand 1-2 gleich der Weglänge vom
Abschlußwiderstand 302 zum
Abstand 1-2 ist.
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Das
vom LSI 101 ausgesendete Signal induziert dann am Abstand
1-3 ein Signal im Verteilungsleiter 203. Das dem Rückwärts-Übersprechen
des induzierten Signals entspre chende Signal beginnt auf das LSI 103 zuzulaufen.
Da die Amplitude des durch den Verteilungsleiter 203 laufenden
Signals klein ist, kommt das Signal am LSI 103 an und wird
von diesem aufgenommen, ohne daß unterwegs
am Abstand 3-4 im Verteilungsleiter 204 ein Signal induziert wird.
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Die
Länge des
Wegs vom Verteilungsleiter 201 durch den Verteilungsleiter 203 zum
LSI 103 ist gleich der Gesamtlänge des Verteilungsleiters 201, da
die Weglänge
vom LSI 101 zum Abstand 1-3 gleich der Weglänge vom
Abschlußwiderstand 303 zum
Abstand 1-3 ist.
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Das
vom LSI 101 ausgesendete Signal induziert im weiteren dann
am Abstand 1-4 ein Signal im Verteilungsleiter 204. Das
dem Rückwärts-Übersprechen
des induzierten Signals entsprechende Signal beginnt auf das LSI 104 zuzulaufen.
Das durch den Verteilungsleiter 203 laufende Signal kommt
am LSI 103 an und wird von diesem aufgenommen.
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Die
Länge des
Wegs vom Verteilungsleiter 201 durch den Verteilungsleiter 204 zum
LSI 104 ist gleich der Gesamtlänge des Verteilungsleiters 201, da
die Weglänge
vom LSI 101 zum Abstand 1-4 gleich der Weglänge vom
Abschlußwiderstand 304 zum
Abstand 1-4 ist.
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Die
in den einzelnen Verteilungsleiters 202 bis 204 induzierten
Signale legen somit alle die gleiche Wegstrecke zurück, die
der Gesamtlänge
des Verteilungsleiters 201 entspricht, beginnend beim LSI 101,
und kommen dann an den einzelnen LSIs 102 bis 104 an.
Das heißt,
daß das
vom LSI 101 ausgegebene Signal gleichzeitig an den LSIs 102 bis 104 ankommt.
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Diese
Beschreibung gilt auch für
den Weg durch den Verteilungsleiter 204, der zum Verteilungsleiter 201 achsensymmetrisch
ist. Entsprechend kommt das vom LSI 104 ausgesendete Signal
gleichzeitig an den LSIs 101 bis 103 an.
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Wenn
das LSI 102 ein Signal aussendet, induziert dieses zuerst
an dem Abstand 2-3 im Verteilungsleiter 203 ein Signal.
Das dem Rückwärts-Übersprechen
des induzierten Signals entsprechende Signal kommt am LSI 103 an
und wird von diesem aufgenommen.
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Die
Länge des
Wegs vom Verteilungsleiter 202 durch den Verteilungsleiter 203 zum
LSI 103 ist gleich der Gesamtlänge des Verteilungsleiters 202, da
die Weglänge
vom LSI 102 zum Abstand 2-3 gleich der Weglänge vom
Abschlußwiderstand 303 zum
Abstand 2-3 ist.
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Das
vom LSI 102 ausgesendete Signal induziert im weiteren dann
am Abstand 2-4 im Verteilungsleiter 204 ein Signal. Das
dem Rückwärts-Übersprechen
des induzierten Signals entsprechende Signal kommt am LSI 104 an
und wird von diesem aufgenommen.
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Die
Länge des
Wegs vom Verteilungsleiter 202 durch den Verteilungsleiter 204 zum
LSI 104 ist gleich der Gesamtlänge des Verteilungsleiters 202, da
die Weglänge
vom LSI 102 zum Abstand 2-4 gleich der Weglänge vom
Abschlußwiderstand 304 zum
Abstand 2-4 ist.
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Zuletzt
induziert das vom LSI 102 ausgesendete Signal am Abstand
1-2 im Verteilungsleiter 201 ein Signal. Das dem Rückwärts-Übersprechen
des induzierten Signals entsprechende Signal kommt am LSI 101 an
und wird von diesem aufgenommen.
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Die
Länge des
Wegs vom Verteilungsleiter 202 durch den Verteilungsleiter 201 zum
LSI 101 ist gleich der Gesamtlänge des Verteilungsleiters 202, da
die Weglänge
vom LSI 102 zum Abstand 1-2 gleich der Weglänge vom
Abschlußwiderstand 301 zum
Abstand 1-2 ist.
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Wie
bereits erwähnt,
legen somit die in den einzelnen Verteilungsleitern 201, 203 und 204 induzierten
Signale alle die gleiche Wegstrecke zurück, die der Gesamtlänge des
Verteilungsleiters 202 entspricht, beginnend beim LSI 102,
und kommen dann an den einzelnen LSIs 101, 103 und 104 an.
Das heißt,
daß das
vom LSI 102 ausgegebene Signal gleichzeitig an den LSIs 101, 103, 104 ankommt.
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Diese
Beschreibung gilt auch für
den Weg durch den Verteilungsleiter 203, der zum Verteilungsleiter 202 achsensymmetrisch
ist. Entsprechend kommt ein vom LSI 103 ausgesendetes Signal gleichzeitig
an den LSIs 101, 102 und 104 an.
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Die
Gesamtlänge
des Verteilungsleiters 201 ist gleich der Gesamtlänge des
Verteilungsleiters 202, weshalb immer, egal welches LSI
ein Signal ausgibt, das zu empfangende Signal gleichzeitig an allen
LSIs ankommt.
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Die 9 zeigt
den Zustand der gleichzeitigen Ankunft. Das vom LSI 101 ausgegebene
Signal 41 induziert die Signale 412 bis 414,
die an den einzelnen LSIs 102 bis 104 gleichzeitig
ankommen. Für die
anderen LSIs 102 bis 104 gilt das gleiche.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kommen wie gezeigt, egal welches LSI
ein Signal ausgibt, die Daten zur gleichen Zeit und mit dem gleichen
Zeitintervall an. Der Datenübertragungszyklus
kann damit durch die Laufzeit von der Startzeit für die Ausgabe
des Signals bis zur Ankunft bestimmt werden und durch die Anzahl
der wiederholten Datenzyklen. Es ist damit möglich, ein einfaches Busprotokoll
auszuführen, ähnlich wie
beim herkömmlichen
Bus.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
erfolgt die Identifikation wie beim herkömmlichen Bussystem durch Hinzufügen der
Quellen-ID zum Zeitpunkt der Rechtezuteilung auf dem Bus.
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Anhand
der 10 bis 11 wird
eine dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bussystems
vom Abstandkopplungstyp erläutert.
In den Darstellungen bezeichnet das Bezugszeichen 110 einen
Quarzoszillator, 111 das LSI eines Busmasters, 112 bis 116 bezeichnen
die LSIs von Busslaves, 211 bezeichnet den Verteilungsleiter
einer gedruckten Leiterplatte, der mit dem Busmaster verbunden ist, 212 bis 216 bezeichnen
Verteilungsleiter, und 51 bezeichnet ein Signal, das vom
LSI eines Slaves erhalten wird.
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Der
Verteilungsleiter 211 ist über Abstände mit den Verteilungsleitern 216, 215, 214, 213 und 212 gekoppelt
und an seinem Endabschnitt mit dem Abschlußwiderstand 311 verbunden.
Mit dem Verteilungsleiter 211 ist der Quarzoszillator 110 oder
das LSI 111 des Busmasters verbunden.
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Der
Verteilungsleiter 212 ist an seinem Endabschnitt mit dem
Abschlußwiderstand 312 verbunden,
an seinem anderen Endabschnitt ist er mit dem Slave-LSI 112 verbunden.
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Der
Verteilungsleiter 213 ist an seinem Endabschnitt mit dem
Abschlußwiderstand 313 verbunden,
an seinem anderen Endabschnitt ist er mit dem Slave-LSI 113 verbunden.
Der Verteilungsleiter 213 ist in seinem Verlauf mit einer
Faltung versehen, um den Unterschied in der Weglänge von der Position des Master-LSI 111 zu
den Slave-LSIs 112 und 113 zu kompensieren.
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Auch
die Verteilungsleiter 214 bis 216 sind in ihrem
Verlauf mit Faltungen versehen, um die Unterschiede in der Weglänge von
der Position des Master-LSI 111 im Vergleich zum Slave-LSI 112 zu
kompensieren.
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Durch
diese Anordnung kommen in dem mit dem Quarzoszillator 110 verbundenen
System die Taktsignale gleichphasig an den Slave-LSIs 112 bis 116 an.
Dadurch wird ein Taktversatz an den Slave-LSIs vermieden.
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In
dem mit dem Master-LSI 111 verbundenen System kommt außerdem das
vom Master-LSI 111 ausgesendete Signal gleichzeitig an
den Slave-LSIs 112 bis 116 an. Der Datenübertragungszyklus
kann damit durch die Laufzeit von der Startzeit für die Ausgabe
des Signals bis zur Ankunft bestimmt werden und durch die Anzahl
der wiederholten Datenzyklen. Es ist damit möglich, ein einfaches Busprotokoll
auszuführen, ähnlich wie
beim herkömmlichen
Bus.
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Ein
von einem beliebigen Slave-LSI ausgesendetes Signal kommt außerdem immer
mit der gleichen Laufzeit am Master-LSI an. Das Master-LSI kann
damit leicht den Takt mit der effektiven Zeit verknüpfen, d.h.
ein Fenster für
den Empfang eines Signals festlegen. Es läßt sich damit leicht ein taktsynchroner
Transfer verwirklichen. In der Bustopologie läßt sich daher die Blocksynchronisation
realisieren, die im allgemeinen in einem Schaltsystem oder einem
Netzwerkrouter angewendet wird.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Bussystem vom
Abstandkopplungstyp wird die echte Bustopologie derart ausgeführt, daß der mit
dem Busmaster verbundene Verteilungsleiter 211 die Hauptleitung ist,
an die die Verteilungsleiter 212 bis 216 als Stichleitungen
angeschlossen sind.
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Bei
einem herkömmlichen
Schaltsystem oder Netzwerkrouter wird eine Verknüpfung mit einer Eins-zu-Eins-Verbindung
zwischen den einzelnen Interfaces verwendet, die durch das Protokoll
zu einem Bussystem wird. Die Belastung durch das Protokoll ist daher
groß,
und es ist keine schnelle Übertragung von
Informationen möglich.
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Der
Grund dafür,
daß keine
Bussystemverbindung verwendet werden kann, ist, daß die Abklingzeit
für das
Signalpotential aufgrund von Wellenformverzerrungen lang ist, wodurch
keine Verkürzung
der Wiederholfrequenz für
das Signal möglich ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Bussystem vom
Abstandkopplungstyp weist die Wellenform des durch die Verteilungsleiter 212 bis 216 laufenden
Signals keine Verzerrung auf, trotz des Abstands der Slave-LSIs
von dem die Hauptleitung bildenden Verteilungsleiter 211.
Es erfolgt eine Ausbreitung, bei der der Anstieg und Abfall und
die Platt form/Vertiefung gleichmäßig erhalten
bleiben. In dem die Hauptleitung bildenden Verteilungsleiter 211 wird
das Signal mit dieser Wellenform induziert, so daß entsprechend ein
verzerrungsfreies, gutes Signals am Master-LSI 111 ankommt.
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Der
Aufbau der 10 wurde zwar mit Bezug zu der
Ausbreitung eines Taktsignals beschrieben, eine Busverdrahtung mit
dem gleichen Aufbau wie in der 10 kann
jedoch auch für
die Datenausbreitung verwendet werden.
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Bei
der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Verdrahtung mit
einer echten Bustopologie mit Hochgeschwindigkeitseigenschaften
und einer konstanten Ausbreitungs-Laufzeit für Signale zu erhalten. Bei
der zweiten Ausführungsform
erfolgt eine Übertragung
zwischen Slaves mit der gleichen Datenankunftszeit. Bei der dritten
Ausführungsform
wird diese Ankunftszeiteigenschaft in der herkömmlichen Busform realisiert.
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Die 11 zeigt
die Ausbreitung der Signale, insbesondere von Taktsignalen, wenn
ein Taktoszillator verwendet wird. Das Ausgangssignal 41 des Taktoszillators
kommt mit konstanter Verzögerungszeit
an den Slave-LSIs 112 bis 116 an, wird als Taktsignal
demoduliert und in jedem Slave-LSI als Taktsignal verwendet. Herkömmlich liegt
die Grenze der Taktsignalausbreitung unter Verwendung von zum Beispiel
TTL bei einigen Dutzend MHz. Das erfindungsgemäße Bussystem vom Abstandkopplungstyp
ermöglicht
jedoch eine Taktsignalverbreitung bis hin zur maximalen Betriebsfrequenz
der internen Schaltung, etwa dem Inverter des Slave-LSI. Dadurch
braucht nicht mehr ein hoch multipliziertes PLL-Ausgangssignal (Phase
Lock Loop) verwendet zu werden, wie es häufig zum Erhalten eines multiplizierten
Taktsignals in einem Slave-LSI geschieht, und es braucht auch keine
PLL selbst mehr verwendet zu werden. Es ist schwierig, eine PLL
so zu entwerfen, daß ein
Hochfrequenzbetrieb bei großer Bandbreite
mit hoher Genauigkeit und bei stabiler Schwingung oder mit hoher
Multiplikation erhalten wird. Auch sind die Einschränkungen
hinsichtlich der Integration erheblich, und es sind viele Mannstunden für den Entwurf
und die Fehlersuche erforderlich. Eine funktionelle Vereinfachung
der PLL oder ein Vermeiden von PLL trägt damit zur Verkürzung der Produktentwicklung
und zur Verringerung der Kosten bei.
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Anhand
der 12 bis 15 wird eine
vierte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bussystems
vom Abstandkopplungstyp beschrieben. In den Darstellungen bezeichnen
die Bezugszeichen 121 bis 124 LSIs, die mit dem
erfindungsgemäßen Bussystem
vom Abstandkopplungstyp verbunden sind, 221p, n-224p, n
Verteilungsleiter einer gedruckten Leiterplatte, mit denen die genannten
LSIs jeweils verbunden sind, 321p, n-324p, n Abschlußwiderstände, die
mit den anderen Enden der Verteilungsleiter 221, n-224p,
n der gedruckten Leiterplatte verbunden sind, 410p, 410n, 41p und 41n die
vom LSI eines Busmasters ausgegebenen Signale, 51 bezeichnet das
vom LSI einer Senke aufgenommene Signal, und 223pa, 223pb, 223na, 223nb, 224na, 224pb, 221na und 221pa bezeichnen
die Verteilungsleiter in den Signalebenen der gedruckten Leiterplatte.
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Die 12 zeigt
den Leitungsverlauf bei dem Bussystem vom Abstandkopplungstyp. Das
mit dem Bussystem vom Abstandkopplungstyp verbundene LSI 121 ist
mit den Verteilungsleitern 221n, 221p der gedruckten
Leiterplatte über
Signalleitungen verbunden. Die Verteilungsleiter sind jeweils mit den
Abschlußwiderständen 321n, 321p unten
rechts in der Zeichnung verbunden.
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Auf
die Verteilungsleiter 221n, 221p werden jeweils
die gleichen Signale mit vertauschten Polaritäten ausgegeben, d.h. sogenannte
Differentialsignale.
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Die
LSI 122 bis 124 sind auf ähnliche Weise mit den Verteilungsleitern 222n, 224p bis 224n, 224p der
gedruckten Leiterplatte verbunden. Die einzelnen Verteilungsleiter
sind an ihren rechten Enden mit den Abschlußwiderständen 322n, 322p bis 324n, 324p verbunden.
Signale, die vom LSI 121 ausgehen, laufen durch die Verteilungsleiter 221n, 221p der
gedruckten Leiterplatte und induzieren mittels des Übersprechmechanismusses
am Abstand 1-2 Signale in den Verteilungsleitern 222n, 222p der
gedruckten Leiterplatte. Gleichermaßen werden am Abstand 1-4 in
der Verteilungsleitern 224n, 224p der gedruckten
Leiterplatte Signale induziert und am Abstand 1-3 in den Verteilungsleitern 223n, 223p der
gedruckten Leiterplatte. Zuletzt erreichen die Signale die Abschlußwiderstände 321n, 321p und
verschwinden dort. Von den induzierten Signalen laufen die dem Rückwärts-Übersprechen
entsprechenden Signale durch die Verteilungsleiter 22n, 22p bis 224n, 224p zu
den LSIs 122 bis 124 und werden dort demoduliert,
um den Datentransfer abzuschließen.
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Durch
die Verteilungsleiter 222n, 222p-224n, 224p laufen
die von den Differentialsignalen induzierten Differentialsignale,
die in den LSIs 122 bis 124 in Differentialkomparatoren
demoduliert werden.
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Bei
dem in der 12 gezeigten Leitungsverlauf
erreichen ähnlich
wie bei dem LSI 121 die von einem der LSIs 122 bis 124 ausgegebenen
Signal die anderen LSIs als Rückwärts-Übersprechen,
die zum Vervollständigen
des Datentransfers demoduliert werden. Dieser netzartige Leitungsverlauf
ermöglicht eine
Datenübertragung
zwischen allen LSIs.
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Die 13 zeigt
die von einem LSI ausgegebenen Signale und das erhaltene und demodulierte Rückwärts-Übersprechrauschen.
In der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung liegt ein ausgegebenes Signal bei etwa
5 V auf dem "H"-Pegel und bei etwa
4 V auf dem "L"-Pegel. Diese Ausgangspegel
sind P-ECL-kompatibel. Die von einem LSI, zum Beispiel dem LSI 121,
ausgegebenen Signale sind in der Reihenfolge 221p, 221n eine
Kombination von "H" und "L" oder "L" und "H". Diese Signale induzieren mittels der
Abstandskopplung zwischen den Verteilungsleitern der gedruckten
Leiterplatte als Übersprechen
Signale mit einer Amplitude von 60 bis 70 mV um den Massepegel.
Zum Beispiel werden im Falle von "H", "L" in der Reihenfolge 221p, 221n die Signale 410p, 410n induziert.
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Der
in der 13 gezeigte Komparator 5 weist
die Eingänge 51p, 51n und
den Ausgang 52 auf. Am LSI 122 zum Beispiel ist 51p mit
dem Leiter 222p verbunden und 51n mit 222n.
Die Signale in der Kombination 410p, 410n laufen
durch 222p, 222n, wer den vom Differentialkomparator 5 des
LSI 122 aufgenommen und demoduliert, um das Signal 51 auf
dem Pegel "H" zu erhalten.
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Bei
der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich die Amplitude des
in einem Verteilungsleiter induzierten Signals nicht von der Amplitude
des bei der ersten bis dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung induzierten Signals. Es werden jedoch zwei Verteilungsleiter
gepaart, um eine Differentialschaltung zu bilden, wobei eine Polarität invertiert
ist, so daß die
Eingangsamplitude des Differentialkomparators in der Empfangs-LSI
auf 120 bis 140 mV vergrößert ist
und doppelt so groß ist
wie die ursprüngliche
Amplitude. Die Anforderungen an die Empfindlichkeit des Differentialkomparators
sind entsprechend herabgesetzt.
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Der
Differentialkomparator kann die erhaltenen Signale auch dann demodulieren,
ohne vom Massepotential abhängig
zu sein, wenn die Amplitudenmitte, d.h. das Massepotential aufgrund
irgendeines Faktors schwankt, so daß er ausgezeichnete Rauschisolierungseigenschaften
aufweist. Eine Informationsverarbeitungseinheit mit dem erfindungsgemäßen Bussystem
vom Abstandkopplungstyp, einer gedruckten Leiterplatte und einer
Stromversorgungsschaltung weist eine bestimmte Zuführsystemimpedanz
auf. Bei einer starken Schwankung der Last in der Einheit schwankt
auch der von der gedruckten Leiterplatte oder der Stromversorgungsschaltung
zugeführte
Strom erheblich, so daß im
Ergebnis ein Anstiegsrauschen des Massepotentials erzeugt wird,
das Massesprung genannt wird. Als Ursache für eine solche Lastschwankung
sind zu erwähnen
ein Übergang
aus dem Leerlauf- oder Ruhezustand einer CPU in den Betriebszustand
und der Übergang
vom Stromsparmodus einer Speichereinrichtung in den Betriebszustand.
Die Stromänderung ist
dabei in Abhängigkeit
von der Betriebsfrequenz der CPU oder der Speichereinrichtung groß. Da das Band
der Betriebsfrequenz der CPU oder der Speichereinrichtung in der
Nähe der
Betriebsfrequenz des erfindungsgemäßen Bussystems vom Abstandkopplungstyp
liegt, ist der Einfluß des
Rauschens groß.
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Die 14 zeigt
die Ausbreitung der Wellenform, die mit dem Mechanismus der 13 erzeugt wird.
In der 14 ist auf der horizontalen
Achse die Zeit angetragen, und auf der vertikalen Achse sind aufeinanderfolgende
von oben die LSIs 121 bis 124 angetragen.
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Wie
gezeigt induzieren zuerst die vom LSI 121 ausgegebenen
Signale 41n, 41p an 1-2 die Signale 412n, 412p,
die am LSI 122 ankommen. Dann induzieren die Signale 41n, 41p an
1-4 die Signale 414n, 414p, die am LSI 124 ankommen.
Als nächstes
induzieren die Signale 41n, 41p an 1-3 die Signale 413n, 413p,
die am LSI 123 ankommen.
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Die
vom LSI 123 ausgegebenen Signale 43n, 43p induzieren
an 3-4 die Signale 434n, 434p, die am LSI 124 ankommen.
Dann induzieren die Signale 43n, 43p an 1-3 die
Signale 431n, 431p, die am LSI 121 ankommen.
Als nächstes
induzieren die Signale 43n, 43p an 2-3 die Signale 432n, 432p,
die am LSI 122 ankommen.
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Die 15A zeigt einen Teil des Leitungsmusters der Verteilungsleiter
der gedruckten Leiterplatte des erfindungsgemäßen Bussystems vom Abstandkopplungstyp.
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Der
Verteilungsleiter 221pa der gedruckten Leiterplate ist über den
Abstand dazwischen mit dem Verteilungsleiter 224pb in der
Zeichnung oben links gekoppelt. Dieser Abstand ist auf der p-Pol-Seite
1-4. Das durch den Verteilungsleiter 223pa laufende Signal
induziert ein Signal im Verteilungsleiter 224pb, und das
durch den Verteilungsleiter 224pb laufende Signal induziert
ein Signal im Verteilungsleiter 221pa, wodurch das Signal übertragen
wird.
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Der
Verteilungsleiter 224pb geht von dieser Stelle weg schräg nach oben
rechts. Der Verteilungsleiter 221pa geht schräg nach unten
rechts und kreuzt dabei den Verteilungsleiter 224nb, der
nach rechts oben geht, und geht dann weiter schräg nach rechts unten, um über einen
Abstand mit dem Verteilungsleiter 223pb gekoppelt zu werden.
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Der
Verteilungsleiter 223pa der gedruckten Leiterplatte ist
mit dem Verteilungsleiter 223pb mittels eines Durchgangslochs
in der Zeichnung unten links verbunden. Der Verteilungsleiter 223pa kommt von
links außen
und geht schräg
nach oben links, um an dem gezeigten Durchgangsloch anzukommen. Von
dieser Stelle geht der Verteilungsleiter 223pb schräg vom Durchgangsloch
nach oben rechts, kreuzt dabei 221na, das schräg von oben
rechts kommt, und ist daraufhin über
einen Abstand an den Verteilungsleiter 221na gekoppelt,
der schräg
nach unten rechts kommt. Dieser Abstand ist an der p-Pol-Seite in
der 12 der Abstand 1-3.
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Im
linken und mittleren Abschnitt sind die Verteilungsleiter 221na und 224nb miteinander über einen
Abstand gekoppelt. Dieser Abstand ist 1-4 an der n-Pol-Seite in
der 12. Der Verteilungsleiter 224nb kommt
links von außen
und geht von unten links schräg
weg, um zu diesem Abstand zu gelangen. Der Verteilungsleiter 224nb geht
dann schräg nach
oben rechts weiter, kreuzt dabei den Verteilungsleiter 221pa und
geht dann schräg
nach rechts oben, um über
einen Abstand mit 222na gekoppelt zu werden.
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Diese
Leiter 221pa, 221na, 222na und 223pa befinden
sich in der Signalebene 200a, die Leiter 224pb, 224nb, 223nb und 223pb befinden sich
in der Signalebene 200. Die Signalleitungen 221pa, 221na, 223na, 223pa usw.
umgibt ein Muster, das über
ein Durchgangsloch in der Masseebene geerdet ist.
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Diese
Erdung wird Schutzmuster genannt, und durch dieses Schutzmuster
werden zum Beispiel die Leiter 221pa und 223pa voneinander
hinsichtlich ihrer magnetischen Felder getrennt, so daß eine Kopplung
innerhalb der gleichen Signalebene ausgeschlossen wird.
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Dieses
Schutzmuster kann wie in der 15B gezeigt
aufgebaut sein. Das heißt,
daß das Schutzmuster
zwischen den Signalleitungen 221pa, 221na für das gleiche
Signal nicht vorhanden ist, zwischen 221na und 223pa vorhanden
ist und auch zwischen 222na und 221pa, d.h. zwischen
benachbarten Signalen. Das Schutzmuster ist daher so angeordnet,
daß es
zwischen dem p-Kanal und dem n-Kanal für das gleiche Signal nicht
vorhanden ist, jedoch zwischen benachbarten Signalen in der gleichen Ebene
vorhanden ist. Mit dieser Anordnung ist die elektromagnetische Kopplung
zwischen den Leitungen für
den p-Kanal und den n-Kanal des gleichen Signals stark, und Störungen der
Impedanz werden klein.
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Außerdem sind
im Gegensatz zur 15A diese Leitungen zwischen
vier Signalleitungen an den Abständen
zum Erzeugen von Nebensprechen elektromagnetisch gekoppelt, und
da das Nebensprechen in jeder Kombination erzeugt wird, werden die
gewünschten
Signale induziert.
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Bei
den Leiterplatten der 15A und 15B für
das erfindungsgemäße Bussystem
vom Abstandkopplungstyp wird das Signal aufgrund des Übersprechmechanismusses
in dem Bereich induziert, in dem sich die Verteilungsleiter überschneiden. In
dem beschriebenen Abstand hängt
die Impulsbreite des induzierten Signals von der parallelen Leitungslänge der
Verteilungsleiter ab. Bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen beträgt die parallele
Leitungslänge
etwa 2 bis 5 cm. Diese parallele Leitungslänge wird in Abhängigkeit
von der Impulsbreitenempfindlichkeit des Differentialkomparators festgelegt,
der die LSI-Eingangsschaltung ist. Wenn die Verarbeitungsgenauigkeit
für die
LSI in der Zukunft feiner wird als 0,35 μm, verbessert sich die Impulsbreitenempfindlichkeit
des Differentialkomparators, und die parallele Leitungslänge kann
verkürzt werden.
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In
den 15A und 15B ist
der Kreuzungswinkel in den Bereichen, in denen sich die Verteilungsleiter,
zum Beispiel die Verteilungsleiter 221pa und 224nb oder 221na und 223pb,
abgestuft zwischen den Signalebenen kreuzen, in allen Fällen ein
rechter Winkel. Aufgrund dieser abgestuften Kreuzung unter einem
rechten Winkel ist die Leitungslänge
zur Abstandskopplung zwischen den Verteilungsleitern minimal. Das
hier durch den Übersprechmechanismus
erzeugte Signal wird somit sehr klein, seine Pulsbreite ist kleiner
als die Empfindlichkeit des Differentialkomparators, so daß es vom
Differentialkomparator ignoriert wird.
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Das
in den 15A und 15B gezeigte Leitungsmuster
für die
Verteilungsleiter der gedruckten Leiterplatte des erfindungsgemäßen Bussystems mit
Abstandskopplung ergibt somit eine Verdrahtung, das eine gestufte
Trennung der zu koppelnden Verteilungsleiter und eine gestufte Trennung
der nicht zu koppelnden Leiter umfaßt.
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Bei
der in der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigten sogenannten Differentialschaltungsmethode
erfolgt der Datentransfer derart, daß differential ein 1-Bit-Signal
auf ein Paar von Verteilungsleitern ausgegeben wird, das von einem
Differentialkomparator demoduliert wird. Diese Differentialschaltungsmethode
kann auch auf die zweite und die dritte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung angewendet werden. In diesen Fällen lassen sich dann leicht
durch das Vorsehen von Abständen
in abgestuften Trennungen unter einem rechten Winkel kreuzende oder
parallel verlaufende Muster auf der gedruckten Leiterplatte ausbilden.
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Anhand
der 16 bis 18 wird
eine Informationsverarbeitungseinheit beschrieben, die mit dem erfindungsgemäßen Bussystem
mit Abstandskopplung versehen ist. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet
dabei LSI's, die
mit dem erfindungsgemäßen Bussystem
mit Abstandskopplung verbunden sind, 2 Kabel, die das Bussystem
bilden, 20 Leiter einer gedruckten Leiterplatte, die das
Bussystem bilden, oder auf der gedruckten Leiterplatte, 3 (eine Gruppe
von) Abschlußwiderstände(n), 60 einen Netzwerkrouter
oder Verarbeitungs- LSI
oder eine Gruppe von Schaltungen auf der Empfangsseite eines elektronischen
Schaltsystems, 61 einen Netzwerkrouter oder eine Verarbeitungs-LSI
oder eine Gruppe von Schaltungen auf der Sendeseite, 7 einen Netzwerkrouter
oder eine Verarbeitungs-LSI oder eine Gruppe von Interface-Schaltungen
auf der Netzwerkseite eines elektronischen Schaltsystems, 8 eine
CPU, die einen Multiprozessor bildet, 90 einen Cache-Speicher
oder lokalen Speicher und dessen Controller, 91 ein Speichermodul,
das den Hauptspeicher bildet, 92 ein LSI oder eine Gruppe
von Schaltungen für
ein LAN-Interface, 93 ein LSI oder eine Gruppe von Schaltungen
für einen
Plattencontroller, und 94 ein HDD.
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Die 16 und 17 zeigen
den internen Aufbau des Netzwerkrouters oder elektronischen Schaltsystems.
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Wie
in der 16 gezeigt, umfaßt der interne
Aufbau des Netzwerkrouters oder des elektronischen Schaltsystems
eine Rückseite
mit einem Kabel für
das Bussystem mit Abstandskopplung. In der 16 umfaßt das erfindungsgemäße Bussystem mit
Abstandskopplung ein LSI 1, ein Kabel 2, das das Bussystem
bilden, und (eine Gruppe von) Abschlußwiderstände(n) 3. Eine Anzahl
von LSIs 1 (in der 16 vier)
sind mit dem Kabel 2 verbunden, das das Bussystem bildet,
wobei jedes LSI 1 auf einer eigenen gedruckten Leiterplatte
angeordnet ist. Diese gedruckte Leiterplatte ist auf der Empfangsseite
des Netzwerkrouters oder elektronischen Schaltsystems mit einem
Verarbeitungs-LSI oder Schaltungen 60 versehen, auf der
Sendeseite des Netzwerkrouters oder elektronischen Schaltsystems
mit einem Verarbeitungs-LSI oder Schaltungen 61, und auf
der Netzwerkseite des Netzwerkrouters oder elektronischen Schaltsystems
mit einem Interface-LSI oder Interface-Schaltungen 7.
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Die
linke Seite des Interface-LSI oder der Interface-Schaltungen 7 auf
der Netzwerkseite des Netzwerkrouters oder elektronischen Schaltsystems ist
mit öffentlichen
Telefonleitungen oder Glasfaserkabeln oder metallischen Leitungen
(wie Koaxialkabel und verdrillte Leitungen) von digitalen Kanälen (etwa
private Leitungen oder Blockrelayschalter) auf der Außenseite
(d.h. LAN, WAN oder ISDN für
den Netzwerkrouter zum Beispiel) verbunden, um zwischen den Netzwerken
und Leitungen eine Paketverarbeitung auszuführen. Bei einem elektronischen Schaltsystem
ist die linke Seite mit Glasfaserkabeln oder metallischen Kabeln
wie Koaxialkabeln oder verdrillten Kabeln von Teilnehmerleitungen
verbunden, mit Leitungen, die innerhalb eines Fernsprechamts zu
anderen Schaltsystemen führen,
oder mit der Hauptleitung zu einem zentralen Fernsprechamt, um zwischen
den Leitungen eine Paketverarbeitung auszuführen und dadurch ein Schalten
zwischen einer Anzahl von Ebenen wie für Teilnehmerleitungen und Hauptleitungen
auszuführen.
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Es
wird nun die Arbeitsweise genauer beschrieben. Das von dem Interface-LSI
oder der Interface-Schaltung 7 auf der Netzwerkseite des
Netzwerkrouters oder elektronischen Schaltsystems erhaltene Paket
wird durch die Verarbeitungs-LSI oder Schaltungen 60 auf
der Empfangsseite des Netzwerkrouters oder elektronischen Schaltsystems
in den Kopfteil und den Datenteil des Pakets aufgeteilt. Nachdem
die im Kopfteil enthaltene Adresse analysiert wurde, wird der Zielort
für das
Paket festgelegt.
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Wenn
der Zielort eine Leitung oder ein Netzwerk ist, das mit dem Interface-LSI
oder der Interface-Schaltung 7 auf der Netzwerkseite des
Netzwerkrouters oder elektronischen Schaltsystems verbunden ist,
wird das Paket durch die Verarbeitungs-LSI oder die Schaltungen 60 auf
der Empfangsseite des Netzwerkrouters oder elektronischen Schaltsystems zu
dem Verarbeitungs-LSI oder den Schaltungen 61 auf der Sendeseite
des Netzwerkrouters oder elektronischen Schaltsystems geliefert.
Hier wird der Kopfteil durch einen neuen Kopfteil ersetzt und dann das
Paket zu dem Interface-LSI oder der Interface-Schaltung 7 auf der Netzwerkseite
des Netzwerkrouters oder elektronischen Schaltsystems geliefert, das
oder die mit der relevanten Leitung oder dem relevanten Netzwerk
verbunden ist, und dort abgesendet.
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Wenn
der Zielort eine Leitung oder ein Netzwerk ist, das mit dem Interface-LSI
oder der Interface-Schaltung 7 auf der Netzwerkseite des
Netzwerkrouters oder elektronischen Schaltsystems auf einer anderen
Leiterplatte verbunden ist, wird das Paket zum LSI 1 geliefert.
Von diesem LSI 1 wird es über das Kabel 2, das
das Bussystem bildet, zum LSI 1 auf der anderen Leiterplatte
geliefert. Das vom LSI 1 auf das Kabel 2 des Bussystems
ausgegebene Paket wird mit einer Adresse versehen, die einer neuen Adresse
entspricht. Das LSI 1 auf der anderen gedruckten Leiterplatte,
zu dem diese Adresse gehört, gibt
das erhaltene Paket zu dem Verarbeitungs-LSI oder den Schaltungen 61 auf
der Sendeseite des Netzwerkrouters oder elektronischen Schaltsystems auf
der gleichen gedruckten Leiterplatte. Nachdem der Kopfteil durch
einen neuen Kopfteil ersetzt wurde, wird das Paket zu dem Interface-LSI
oder der Interface-Schaltung 7 des Netzwerkrouters oder
elektronischen Schaltsystems geliefert, der oder das mit der relevanten
Leitung oder dem relevanten Netzwerk verbunden ist, und dort abgesendet.
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In
der 16 ermöglicht
das Kabel 2 für
das Bussystem eine Taktzufuhr mit einem sehr geringen Taktversatz,
wobei das Bussystem mit Abstandskopplung verwendet wird, das bei
der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt wurde. Durch Anwendung des Bussystems
mit Abstandskopplung, das bei der ersten oder vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt wurde, werden die Adresse für das angegebene
relevante LSI 1 und das zu befördernde Paket durch das Kabel 2 geleitet.
Das Kabel 2 umfaßt Übertragungsleitungen
für das
Taktsignal, das Datenpaket und die Adresse.
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In
der 16 stellt das Kabel 2, das das Bussystem
bildet, die sogenannte Rückseite
dar. Mit "Rückseite" ist ein Rückseitenbus
gemeint, der eine bidirektionale Datenübertragung ausführen kann
und der als ein flexibles Kabel ausgebildet ist. Das Kabel 2 kann
zum Beispiel eine flexible gedruckte Schaltung (FPC) sein.
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Anhand
der 17 wird nun der interne Aufbau des Netzwerkrouters
oder elektronischen Schaltsystems mit einer Rückseite mit einer gedruckten
Leiterplatte mit dem Bussystem mit Abstandskopplung beschrieben.
Die Beschreibung wird dabei nicht wiederholt, soweit sie sich mit
der der 16 deckt.
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In
der 17 ist das LSI 1 mechanisch und elektrisch
mit den Verteilungsleitern einer gedruckten Leiterplatte verbunden,
die das Bussystem bildet. Auf dieser gedruckten Leiterplatte 20 sind
die mit dem LSI 1 verbundenen Verteilungsleiter durch Abschlußwiderstände 3 in
der Nähe
des LSI 1 abgeschlossen, wodurch sich das Bussystem mit
Abstandskopplung ergibt. Die Führung
der Leiter auf der gedruckten Leiterplatte, die das Bussystem bildet,
und die gedruckte Leiterplatte 20 ermöglichen durch die Anwendung des
Bussystems mit Abstandskopplung nach der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Taktzuführung mit sehr kleinem Taktversatz.
Die das relevante LSI 1 angebende Adresse und das zu befördernde
Paket werden gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung durch das Bussystem vom Abstandkopplungstyp
geleitet.
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Durch
die Anwendung der zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bussystems
vom Abstandkopplungstyp erreicht das von dem einen LSI 1 zu
den anderen LSIs 1 übertragene
Paket diese andere LSIs 1 gleichzeitig. Durch diese gleichzeitige Ankunft
kann das LSI mit dem Recht, als nächstes ein Paket auszugeben,
d.h. mit dem sogenannten Buszugriffsrecht, leicht das Ende des Transferzyklusses
des vorherigen LSI 1 erkennen. Dadurch wird die Zeit zum
Umschalten zwischen den LSI 1 für die Ausgabe von Paketen kleiner,
und der Datenübertragungswirkungsgrad
steigt an.
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Die 18 zeigt
den internen Aufbau eines Computers, der mit dem Bussystem vom Abstandkopplungstyp
versehen ist.
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In
der 18 ist das LSI 1 mechanisch und elektrisch
mit den Verteilungsleitern einer gedruckten Leiterplatte verbunden,
die das Bussystem bildet. Auf dieser gedruckten Leiterplatte 20 sind
die mit dem LSI 1 verbundenen Verteilungsleiter durch Abschlußwiderstände 3 in
der Nähe
des LSI 1 abgeschlossen, wodurch sich das Bussystem vom
Abstandkopplungstyp ergibt. Die Führung der Leiter auf der gedruckten
Leiterplatte, die das Bussystem bildet, und die gedruckte Leiterplatte 20 ermöglichen
durch die Anwendung des Bussystems mit Abstandskopplung nach der
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Taktzuführung mit sehr kleinem Taktversatz.
Die das relevante LSI 1 angebende Adresse und das zu befördernde
Paket werden gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung durch das Bussystem vom Abstandkopplungstyp
geleitet.
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Bei
den mit den LSIs 1 versehenen Leiterplatten sind die beiden
oberen Leiterplatten Prozessorelemente, die einen Multiprozessor
darstellen, von denen der eine eine mit einem Speichermodul versehene
Speicherkarte ist und der untere eine Ein/Ausgabekarte mit einem
Netzwerkinterface für ein
LAN oder dergleichen und einen Plattencontroller zum Verbinden einer
HDD über
SCSI oder einen Glasfaserkanal.
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Jedes
Prozessorelement ist mit einer CPU 8, einem LSI 1 und
einem Cache-Speicher 90 versehen,
die mit einem CPU-Bus verbunden sind. Auf dem Prozessorelement arbeitet
das LSI 1 als Cache-Controller, das den Cache-Speicher 90 steuert.
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Die
Speicherkarte ist mit dem LSI 1 und dem Speichermodul 91 versehen,
das den Hauptspeicher bildet. Das LSI 1 arbeitet als Speichercontroller
und steuert die Lese- und Schreibvorgänge im Speichermodul 91,
das den Hauptspeicher bildet.
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Die
Ein/Ausgabekarte ist mit dem LSI 1, dem LSI 9,
das ein LAN-Interface ist, und dem Plattencontroller-LSI oder den
Plattencontroller-Schaltungen 93 versehen. Die LSI 1,
LSI 9 des LAN-Interfaces und das Plattencontroller-LSI
oder die Plattencontroller-Schaltungen 93 sind mit einem
Ein/Ausgabebus verbunden. Das Plattencontroller-LSI oder die Plattencontroller-Schaltungen 93 verbinden
die HDD 94 über
SCSI oder einen Glasfaserkanal.
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Der
Bus der Verteilungsleiter der gedruckten Leiterplatte, der das Bussystem
bildet, und diese gedruckte Leiterplatte 20 ermöglichen
eine Taktzuführung
zu den Prozessorelementen, der Speicherkarte mit dem Hauptspeicher
und der Ein/Ausgabekarte mit einem sehr kleinen Taktversatz. Die
das relevante LSI 1 angebende Adresse und das zu befördernde Paket
werden unter Verwendung des Bussystems vom Abstandkopplungstyp nach
der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weitergegeben.
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Das
erfindungsgemäße Bussystem
vom Abstandkopplungstyp nach der zweiten Ausführungsform ermöglicht Signalleitungen
zur Informationsübertragung,
etwa von kohärenten
Informationen aus dem Cache-Speicher, die gleichzeitig an den Prozessorelementen,
der Speicherkarte und der Ein/Ausgabekarte ankommen müssen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung kann bei jeder Informationsverarbeitungseinheit
angewendet werden. Sie wird vorzugsweise zum Erstellen eines Bussystems
dafür verwendet.