Suurien signaalinopeuksien huomiointi piirilevysuunnittelussa

Abstract

Insinöörityön aiheena oli piirilevysuunnittelu suurilla signaalin nopeuksilla. Työ tehtiin osana Sunit Oy:n projektia, jossa pyrittiin siirtämään suurinopeuksista dataa valokuidussa. Työssä käsiteltiin ongelmia ja niiden ratkaisuja piirilevysuunnittelussa, kun siirtonopeudet kasvavat. Esiin tulivat siirtolinjailmiöt, kuten heijastuminen. Työssä heijastumisia tutkittiin laboraatiolla, jonka tuloksia tulkittiin teorian pohjalta. Työssä keskityttiin piirilevysuunnittelun kahteen perusasiaan, jotka on piirilevysuunnittelussa otettava huomioon suuria siirtonopeuksia käyttäviä siirtolinjoja tehtäessä. Ensimmäinen tutkituista asioista oli heijastumiseen olennaisesti liittyvän impedanssin muodostuminen piirilevyvedoille. Toinen tutkittu asia oli elektromagneettisten häiriöiden välttäminen sekä niiden siedon lisääminen piirilevyllä. Laboraatioiden tuloksena saatiin esiin terminoinnin eli signaalilinjan oikeanlaisen päättämisen vaikutus heijastumisiin. Heijastumisien vaikutukset korostuivat tuloksia verrattaessa oikein päätettyyn signaalilinjaan. Työn tulokset sovellettiin piirilevysuunnitteluun pohtimalla niiden pohjalta normaaleja tilanteita, joissa saattaisi aiheutua käsiteltyjä ongelmia esimerkiksi heijastumisia.

This Bachelor´s thesis was part of a project made for Sunit Oy. The purpose of the project was to transfer high-speed data via optical fibre. The role of this thesis in the project was to study PCB design with high signal speeds. PCB stands for Printed Circuit Board. The study was made by tests in the laboratory. The basis for the tests was the transmission line theory. The function of the tests was to simulate an impedance mismatched transmission line. The results of the tests were compared to the results of an impedance matched transmission line. According to the results, the physical dimensions of the transmission line have an effect on a signal. Too high or low impedance at the end of the transmission line can cause reflection. Reflection causes signal distortion. This was tested by shortcutting the transmission line and by leaving it open. The results were collected into a set of PCB design rules. These rules are to help a designer to avoid situations where mismatches appear.