Есть готовые изолированные чипы повторителя для скорости передачи USB 12 Мбит / с:
ADuM4160 от Analog Devices или LTM2884 от Linear Technology . Удивительно для меня, но оба содержат индуктивную связь = миниатюрные внутрипроцессорные сигнальные трансформаторы в качестве элементов связи, связанных с внешним миром с помощью кремниевых (CMOS?) Буферных приемопередатчиков. Меня удивляет, почему изоляция не является оптической в наши дни ...
Обратите внимание, что 100Base-TX Ethernet, SATA, PCI-e или RS422, все используют сбалансированную пару в любом направлении, вместе образуя 4-х проводную дуплексную линию. Гигабит и 10Gb Ethernet работают таким образом только на волоконной оптике.
Напротив, USB низкий / полный / высокоскоростной использует одну сбалансированную пару в полудуплексном режиме, когда хост и устройство по очереди разговаривают по шине и должны завершить состояние драйвера линии, когда они закончили разговор, чтобы дать шанс другой стороне (чем-то похожим на RS485, хотя многие электрические и кадрирующие детали разные).
Любой гальванический изолятор, включая упомянутые выше микросхемы, должен соответствовать этому полудуплексному стилю связи с переключением направления. Теоретически, один сигнальный канал должен работать на скорости 12 Мбит / с, за исключением резисторов смещения постоянного тока, и кадрирование, возможно, также не "свободно от смещения постоянного тока", что затрудняет использование только пассивного трафика. Затухание в стороне.
Возможно, именно эта потребность в активном изоляторе достаточно быстро «развернуть стол», чтобы в первую очередь определить конец передачи, что делает нецелесообразным внедрение «тупого USB-повторителя» со скоростью 480 Мбит / с даже в современном кремнии. Предположительно, есть некоторые другие изменения в электрическом интерфейсе для высокоскоростной USB 2.0 (сигнализация постоянного тока), что может быть еще одним фактором, почему высокоскоростной USB не поддается такому переключению RX / TX в стиле 485 в тупой репитер.
Обратите внимание, что существует альтернативный подход к проблеме «переключения направления»: вместо того, чтобы обнаруживать высокий Z на линии аналоговым способом, который влечет за собой некоторую внутреннюю задержку (задержку), изолятор должен понимать протокол USB, просто как это делает концентратор USB - чтобы он знал, когда ожидать окончания получаемого кадра. И, возможно, он будет буферизовать целые кадры, прежде чем передавать их на другую сторону - как это делает концентратор USB. (Или это так?) По сути, изолятор должен был бы стать концентратором USB, с изоляционным зазором где-то там.
Меня несколько удивляет, что нет изолированных ретрансляторов в стиле хабов. Возможно, потому что ATMEL и друзья делают концентраторы, а Analog или Linear (или Avago?) Делают изоляторы, но две банды не смешиваются ...
Проблема переноса высокой скорости передачи битов через разрыв изоляции не должна быть такой сложной, хотя даже эта область кажется удивительно «недостаточно развитой» или, похоже, испытывает некоторый разрыв. 10Gb Ethernet по оптоволокну существует уже много летс битовой последовательностью SERDES (битовый поток), передаваемой «лазером» (по меньшей мере, VCSEL) и принимаемой фотодиодом. Тем не менее, DIL-упакованные оптопары едва достигли скорости 50 Мбит / с или около того. Откуда берется разрыв? Ну, мне кажется, что парни, создающие оптопары DIL, полагаются на относительно медленные светодиодные источники и фототранзисторные приемники. В то время как ребята, которые делают волоконные вещи, делают свои VCSELS и фотодиоды пригодными для подключения к волокну - с регулируемым током смещения, с местным диодом обратной связи, привязанным к VCSEL и т. Д. Очевидно, никто не получил идею построить электрическую фотоэлектрическую пару из эти высококачественные детали. Обратите внимание, что гигабитные устройства с волоконно-оптической связью обычно используют переменный ток на электрических интерфейсах, но это не должно быть большой проблемой,
Может быть, это просто консервативный взгляд на индустрию со старой школы, с моей стороны. Возможно, технология гигабитной широкополосной передачи уже перешла в новую эру, когда вы можете играть только в терминах стандартизированных шин и интерфейсов, и нет смысла делать дискретные компоненты, способные передавать глупую простую логику 1/0 на одном сигнале. , Может быть, это просто моя мысль в стиле динозавров, что вы все равно можете взламывать такие вещи вместе. Современная эра ГГц, похоже, «поднимает планку» против случайных хакеров с помощью паяльника. Взлом электроники стал делом закрытых лабораторий с дорогостоящим оборудованием, доступным только крупным вендорам. Это закрытый клуб. Отныне все, что вы можете взломать, это программное обеспечение или, может быть, какие-то тривиальные вещи с антенной.
Сигнальные трансформаторы, видимо, хороши только на низких сотнях МГц. 1000Base-TX и особенно 10GBase-TX прилагают большие усилия к хитрой модуляции, чтобы сжать данные во множество «битов на символ» на сбалансированных линиях с полным дуплексом на пару, за счет энергоемкой обработки DSP для всей модуляции. / локальное эхоподавление / предварительное выравнивание ... просто для того, чтобы поместиться в полосе пропускания около 200 МГц, доступной через «магнетизм» (трансформаторы сигнала) Если вы знакомы с технологией телевизионных антенн, вы могли заметить, что в верхнем диапазоне, скажем, 500–800 МГц и выше, гальванические развязки строго емкостные. Независимо от того, какой материал сердечника вы выберете, индуктивные трансформаторы просто не годятся на этих частотах.
В конце концов ... знаете что? USB3, кажется, использует отдельные линии передачи сбалансированной пары: одна пара для TX, одна пара для RX. Чувствую себя как дома.