有现成的 12Mbps USB 传输速率隔离中继器芯片:
ADI 公司的ADuM4160或凌力尔特公司的 LTM2884。令我惊讶的是,两者都包含电感耦合 = 微型片上信号变压器作为耦合元件,通过硅 (CMOS?) 缓冲收发器与外界接口。让我想知道为什么这些天隔离不是光学的......
请注意,100Base-TX 以太网、SATA、PCI-e 或 RS422 在任一方向都使用平衡对,共同构成 4 线全双工链路。我猜千兆和 10Gb 以太网只能在光纤上以这种方式工作。
相比之下,USB 低/全/高速使用单个平衡对,在半双工模式下,主机和设备轮流在总线上通话,并且在完成后必须对线路驱动器进行三态说话,给对方一个机会(有点类似于RS485,虽然很多电气和框架细节不同)。
任何电流隔离器,包括上面提到的芯片,都必须尊重半双工方向切换的通信方式。理论上,单个信号传输器应该以 12 Mbps 的速度工作,除了直流偏置电阻器,并且帧可能也不是“平均没有直流偏移”,因此很难仅使用无源传输器。衰减一边。
也许正是这种需要有源隔离器足够快地“扭转局面”,首先检测传输结束,这使得实现 480 Mbps 的“愚蠢的 USB 中继器”变得不切实际,即使在今天的硅片中也是如此。据推测,高速 USB 2.0 的电气接口(恒流信号)还有一些其他变化,这可能是高速 USB 不容易适应这种 485 式 RX/TX 切换的另一个因素。愚蠢的中继器。
请注意,对于“方向切换”问题有另一种方法:不是以模拟方式检测线路上的高阻抗,这会带来一些固有的延迟(滞后),隔离器必须了解 USB 协议,只需就像 USB 集线器一样 - 这样它就会知道何时预期当前接收到的帧结束。并且可能,它会缓冲整个帧,然后将它们中继到另一端 - 就像 USB 集线器一样。(或者是吗?)实际上,隔离器必须成为 USB 集线器,其中某处有隔离间隙。
令我惊讶的是,没有集线器式的隔离中继器。可能是因为 ATMEL 和朋友们制造集线器,而 Analog 或 Linear(或 Avago?)制造隔离器,但这两个帮派不混合......
在隔离间隙上传输高比特率的问题应该不是那么困难 - 但即使是这个区域似乎也令人惊讶地“不发达”,或者似乎遭受了某种差距。10Gb 光纤以太网已经存在多年,使用按位基带 SERDES(比特流),由“激光器”(至少是 VCSEL)传输并由光电二极管接收。然而,DIL 封装的光耦合器几乎没有达到 50 Mbps 左右。差距从何而来?在我看来,制造 DIL 光耦合器的人依赖于相对较慢的 LED 光源和光电晶体管接收器。虽然制造光纤的人使他们的 VCSELS 和光电二极管适合耦合到光纤 - 具有可调节的偏置电流,在 VCSEL 上绑有一个本地反馈二极管等。显然没有人想到用那些高档零件。请注意,光纤耦合千兆的东西通常在电接口上使用交流耦合,但这应该不是什么大问题,
就我而言,也许这只是对该行业的保守老派观点。也许千兆高带宽技术已经进入了一个新时代,你只能在标准化的总线和接口方面发挥作用,而制造能够在单个信号上传输愚蠢的简单逻辑 1/0 的分立元件是没有意义的. 也许这只是我恐龙式的想法,你仍然可以像那样把东西拼凑在一起。现代的 GHz 时代似乎用烙铁“提高了标准”来对付随便的黑客。电子黑客已经成为一个封闭的实验室,拥有昂贵的设备,只有行业领先的大供应商才能使用。这是一个封闭的俱乐部。从现在开始,你能破解的只有软件,或者一些微不足道的天线。
信号变压器显然只适用于低数百 MHz。1000Base-TX,尤其是 10GBase-TX 非常费力地采用巧妙的调制方式,在每对全双工平衡通道上将数据压缩成许多“比特/符号”,代价是所有调制都需要耗电的 DSP 处理/ 本地回声消除 / 预均衡......只是为了适应通过“磁”(信号变压器)提供的可能 200 MHz 的带宽。如果您对电视天线技术感兴趣,您可能已经注意到在上限范围内,例如 500-800 MHz 及以上,电流隔离器是严格电容的。无论您选择何种磁芯材料,电感变压器在这些频率上都表现不佳。
最后……你知道吗?USB3 似乎使用单独的平衡对传输线:一对用于 TX,一对用于 RX。感觉就像回家一样。