Evaluating USB 2.0 Signal Integrity over Non-USB-Optimized Connectors
2026 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (One Year)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Utvärdering av USB 2.0-Signalintegritet med Icke-USB-Optimerade Kontakter (Swedish)
Abstract [en]
This thesis was performed for the company Actia Nordic AB and researches the viability of transmitting USB data using a 16-pin Molex Mini50 connector that is not made for that purpose. The intent is to improve product compactness by consolidating multiple data connections into a single unified connector, with enough pins to accommodate these, instead of utilizing multiple separate connectors. To evaluate the connector, a 3D simulation using a model of the connector pins is first performed to analyze three distinct implementation candidates. Based on the simulation results, a circuit board is then produced and used to make measurements to evaluate and analyze electromagnetic compatibility (EMC), with a focus on conducted and radiated emissions, and to compare the signal integrity of the implementation candidates. The results suggest that implementing USB with this connector is indeed viable, and that the best configuration may be achieved when using the edge pins on either side of the connector. The wire pairs should use adjacent pins that are as close together as possible, with a minimal gap between the differential signal pins, to minimize the electric field created. The measured data is, however, not sufficient to adequately conclude whether this is the most optimal implementation, particularly regarding emissions. Deeper analyses would be needed to validate the EMC performance and how it may be affected in the wider scope of incorporating additional parallel data connections.
Abstract [sv]
Detta examensarbete utfördes för företaget Actia Nordic AB och undersöker möjligheten att överföra USB-data med hjälp av en 16-pin Molex Mini50-kontakt som inte är avsedd för detta ändamål. Avsikten är att förbättra produktens kompakthet genom att kombinera flera dataanslutningar i en enda enhetlig kontakt, med tillräckligt många stift för att rymma dessa, i stället för att använda flera separata kontakter. För att utvärdera kontakten utförs först en 3D-simulering med en modell av kontaktstiften för att analysera tre distinkta implementeringskandidater. Baserat på simuleringsresultaten produceras sedan ett kretskort som används för att göra mätningar för att utvärdera och analysera elektromagnetisk kompatibilitet (EMC), med fokus på ledningsbundna och utstrålade emissioner, och för att jämföra signalintegriteten hos implementeringskandidaterna. Resultaten tyder på att implementering av USB med denna kontakt är möjligt och att den bästa konfigurationen potentiellt uppnås när kantstiften används på endera sidan av kontakten. Trådparen bör använda intilliggande stift som är så nära varandra som möjligt, med minimalt mellanrum mellan de differentiella datastiften, för att minimera det alstrade elektriska fältet. Den uppmätta datan är dock inte tillräcklig för att kunna dra en fullständig slutsats om huruvida detta är den mest optimala implementeringen, särskilt vad gäller emissioner. Djupare analyser skulle behövas för att validera EMC-prestanda och hur det kan påverkas i det bredare perspektivet av att introducera ytterligare parallella dataförbindelser.
Place, publisher, year, edition, pages
2026.
Keywords [en]
USB, Universal Serial Bus, Connectors, Simulation, PCB, Electric fields, Electromagnetic Compatibility, EMC, Signal integrity, Eye diagram
Keywords [sv]
USB, Universal Serial Bus, Kontaktdon, Simulering, PCB, Elektriska fält, Electromagnetisk Kompatibilitet, EMC, Signalintegritet, Ögondiagram
National Category
Other Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:liu:diva-226375ISRN: LiU-ITN-TEK-A--26/028--SEOAI: oai:DiVA.org:liu-226375DiVA, id: diva2:2090167
External cooperation
Actia, Linköping
Subject / course
Electrical Engineering
Supervisors
Examiners
2026-08-062026-08-062026-08-06Bibliographically approved