Istnieją gotowe izolowane układy repeatera dla szybkości transferu USB 12 Mb / s:
ADuM4160 firmy Analog Devices lub LTM2884 firmy Linear Technology . Zaskakujące jest dla mnie, że oba zawierają sprzężenie indukcyjne = miniaturowe transformatory sygnałowe w układzie scalonym jako elementy sprzęgające, połączone ze światem zewnętrznym za pomocą transceiverów buforowanych krzemem (CMOS?). Zastanawiam się, dlaczego w dzisiejszych czasach izolacja nie jest optyczna ...
Należy pamiętać, że Ethernet 100Base-TX, SATA, PCI-e lub RS422 używają zrównoważonej pary w obu kierunkach, razem zawierającej 4-żyłowe łącze pełnego dupleksu. Gigabit i 10 Gb Ethernet działają w ten sposób tylko na światłowodach.
W przeciwieństwie do tego, USB niska / pełna / wysoka prędkość korzysta z jednej zrównoważonej pary, w trybie półdupleksu, w której host i urządzenie na zmianę rozmawiają w autobusie i muszą skończyć konfigurację sterownika linii po zakończeniu mówiąc, aby dać szansę drugiej stronie (nieco podobnej do RS485, choć wiele szczegółów elektrycznych i ramek jest różnych).
Każdy izolator galwaniczny, w tym wspomniane powyżej układy scalone, musi przestrzegać tego stylu komunikacji w trybie półdupleksu z przełączaniem kierunku. Pojedynczy trafo sygnałowy powinien teoretycznie działać z prędkością 12 Mb / s, z wyjątkiem rezystorów polaryzujących prąd stały, a kadrowanie prawdopodobnie nie jest również „wolne od przesunięcia prądu stałego średnio”, co utrudnia użycie pasywnego trafo. Pomijając tłumienie.
Być może właśnie ta potrzeba, aby aktywny izolator wystarczająco szybko „obrócił stół”, aby w pierwszej kolejności wykryć koniec transmisji, sprawia, że implementacja „głupiego repeatera USB” przy prędkości 480 Mb / s jest niepraktyczna, nawet w dzisiejszym krzemie. Podobno są pewne inne zmiany w interfejsie elektrycznym dla szybkiego USB 2.0 (stała sygnalizacja prądowa), co może być kolejnym czynnikiem, dlaczego szybkie USB nie nadaje się łatwo do tego rodzaju przełączania RX / TX w stylu 485 w głupi repeater.
Zauważ, że istnieje alternatywne podejście do problemu „przełączania kierunku”: zamiast wykrywać wysokie Z na linii w sposób analogowy, który niesie ze sobą pewne nieodłączne opóźnienie (opóźnienie), izolator musiałby zrozumieć protokół USB, po prostu tak jak robi to koncentrator USB - aby wiedział, kiedy spodziewać się końca ramki. Być może buforowałby całe klatki, zanim przekaże je na drugą stronę - tak jak robi to hub USB. (A może to robi?) Skutecznie izolator musiałby stać się koncentratorem USB, z przerwą izolacyjną gdzieś tam.
To jest dla mnie nieco zaskakujące, że nie ma izolowanych repeaterów w stylu hub. Być może dlatego, że ATMEL i przyjaciele tworzą huby, a Analog lub Linear (czy Avago?) Tworzą izolatory, ale te dwa gangi nie mieszają się ...
Problem przenoszenia wysokiej przepływności przez lukę izolacyjną nie powinien być aż tak trudny - ale nawet ten obszar wydaje się zaskakująco „słabo rozwinięty” lub wydaje się, że ma jakąś lukę. Ethernet 10 Gb przez światłowód istnieje od lat, z bitowym pasmem podstawowym SERDES (strumień bitów), transmitowanym przez „laser” (co najmniej VCSEL) i odbieranym przez fotodiodę. Jednak opto-sprzęgacze w pakiecie DIL osiągnęły zaledwie 50 Mb / s. Skąd bierze się luka? Wydaje mi się, że faceci wykonujący opto-sprzęgacze DIL polegają na stosunkowo wolnych źródłach LED i odbiornikach fototranzystorowych. Podczas gdy faceci wytwarzający włókna tworzą ich VCSELS i fotodiody nadające się do sprzęgania z włóknem - z regulowanym prądem polaryzacji, z lokalną diodą sprzężenia zwrotnego przymocowaną do VCSEL itp. Najwyraźniej nikt nie wpadł na pomysł, aby zbudować transoptor elektryczny z elektrycznego te wysokiej jakości części. Należy pamiętać, że gigabitowe sprzężenie światłowodowe zwykle wykorzystuje sprzężenie AC na interfejsach elektrycznych, ale nie powinno to stanowić dużego problemu,
Może to z mojej strony konserwatywny, oldskulowy pogląd na przemysł. Może gigabitowa technologia szerokopasmowa przeszła już w nową erę, w której można grać tylko w zakresie standardowych szyn i interfejsów, i nie ma sensu tworzyć dyskretnych komponentów zdolnych do przesyłania głupiej prostej logiki 1/0 na pojedynczy sygnał . Może to tylko moje myślenie w stylu dinozaura, że nadal możesz razem hakować takie rzeczy. Współczesna era GHz wydaje się „podnosić poprzeczkę” w stosunku do zwykłych hakerów za pomocą lutownicy. Hakowanie elektroniki stało się kwestią zamkniętych laboratoriów z drogim sprzętem, dostępnym tylko dla dużych wiodących dostawców. To zamknięty klub. Odtąd wszystko, co możesz hackować, to oprogramowanie, a może jakieś trywialne anteny.
Transformatory sygnałowe najwyraźniej są dobre tylko w niskich setkach MHz. 1000Base-TX, a zwłaszcza 10GBase-TX, wymagają sprytnej modulacji, aby wycisnąć dane na wiele „bitów na symbol”, na zbalansowanych liniach pełnego dupleksu na parę, kosztem energochłonnego przetwarzania DSP dla całej modulacji / lokalna eliminacja echa / wstępna korekcja ... tylko po to, aby zmieścić się wewnątrz może 200 MHz szerokości pasma dostępnej dzięki „magnetyce” (transformatorom sygnałowym). Jeśli interesujesz się technologią anten telewizyjnych, być może zauważyłeś, że w górnym zakresie, powiedzmy 500-800 MHz i więcej, izolatory galwaniczne są ściśle pojemnościowe. Bez względu na to, jaki materiał rdzeniowy wybierzesz, transformatory indukcyjne po prostu nie nadają się na te częstotliwości.
W końcu ... wiesz co? USB3 wydaje się używać oddzielnych linii transmisji zrównoważonej pary: jedna para dla TX, jedna para dla RX. Czuję się jak w domu.