Esistono chip ripetitori isolati pronti per la velocità di trasferimento USB a 12 Mbps :
ADuM4160 di Analog Devices o LTM2884 di Linear Technology . Sorprendentemente per me, entrambi contengono accoppiamento induttivo = trasformatori di segnali on-chip in miniatura come elementi di accoppiamento, interfacciati al mondo esterno da ricetrasmettitori bufferati in silicio (CMOS?). Mi chiedo perché l'isolamento non sia ottico in questi giorni ...
Si noti che 100Base-TX Ethernet, SATA, PCI-e o RS422, usano tutti una coppia bilanciata in entrambe le direzioni, che comprendono un collegamento full duplex a 4 fili. Suppongo che Gigabit ed Ethernet 10Gb funzionino solo su fibra ottica.
Al contrario, USB bassa / piena / alta velocità utilizza una singola coppia bilanciata, in modalità half-duplex, in cui l'host e il dispositivo si alternano nel parlare sul bus e devono tri-state il driver di linea quando hanno finito parlando, per dare una possibilità all'altra parte (in qualche modo simile a RS485, sebbene molti dettagli elettrici e di inquadratura siano diversi).
Qualsiasi isolatore galvanico, compresi i chip sopra menzionati, deve rispettare lo stile di comunicazione di commutazione della direzione half-duplex. Un singolo trafo di segnale dovrebbe teoricamente funzionare a 12 Mbps, ad eccezione dei resistori di polarizzazione DC, e probabilmente l'inquadramento non è "privo di offset DC in media", rendendo difficile l'utilizzo di un trafo passivo. Attenuazione a parte.
Forse è proprio questa necessità per l'isolatore attivo di "girare il tavolo" abbastanza velocemente, in primo luogo di rilevare la fine della trasmissione, che rende impraticabile l'implementazione di uno "stupido ripetitore USB" a 480 Mbps, anche nel silicio di oggi. Presumibilmente ci sono altri cambiamenti nell'interfaccia elettrica per USB 2.0 ad alta velocità (segnalazione di corrente costante) che potrebbe essere un altro fattore per cui USB ad alta velocità non si presta facilmente a questo tipo di commutazione RX / TX in stile 485 in un ripetitore muto.
Si noti che esiste un approccio alternativo al problema del "cambio di direzione": piuttosto che rilevare una Z alta sulla linea in modo analogico, che comporta una latenza intrinseca (ritardo), l'isolatore dovrebbe comprendere il protocollo USB, solo come fa un hub USB, in modo che saprebbe quando aspettarsi che venga terminata la fine del frame. E possibilmente, farebbe buffer di interi frame, prima di inoltrarli dall'altra parte, proprio come fa un hub USB. (O lo fa?) In effetti l'isolatore dovrebbe diventare un hub USB, con un gap di isolamento da qualche parte lì dentro.
È in qualche modo sorprendente per me che non ci siano ripetitori isolati in stile hub. Forse perché ATMEL e gli amici creano hub, mentre Analog o Linear (o Avago?) Creano isolatori, ma le due bande non si mescolano ...
Il problema del trasporto dell'elevato bitrate su un gap di isolamento non dovrebbe essere così difficile - eppure anche questa area sembra sorprendentemente "sottosviluppata", o sembra subire un gap di qualche tipo. Ethernet da 10 Gb su fibra esiste da anni, con SERDES bit-band in banda base (bitstream), trasmesso da un "laser" (almeno un VCSEL) e ricevuto da un fotodiodo. Eppure gli accoppiatori ottici impacchettati DIL hanno raggiunto a malapena 50 Mbps o giù di lì. Da dove viene il gap? Beh, mi sembra che i ragazzi che realizzano gli accoppiatori ottici DIL facciano affidamento su sorgenti LED e ricevitori di foto-transistor relativamente lenti. Mentre i ragazzi che producono materiale in fibra rendono i loro VCSEL e fotodiodi adatti per l'accoppiamento a una fibra - con corrente di polarizzazione regolabile, con un diodo di feedback locale legato al VCSEL ecc. Apparentemente nessuno ha avuto l'idea di costruire un fotoaccoppiatore da elettrico a elettrico quelle parti di alta qualità. Tieni presente che i gigabit accoppiati in fibra utilizzano in genere l'accoppiamento CA sulle interfacce elettriche, ma questo non dovrebbe essere un grosso problema,
Forse è solo una visione conservatrice della vecchia scuola del settore, da parte mia. Forse la tecnologia gigabit ad alta larghezza di banda è già passata a una nuova era, dove puoi giocare solo in termini di bus e interfacce standardizzati, e non ha senso creare componenti discreti in grado di trasferire una stupida logica semplice 1/0 su un singolo segnale . Forse questo è solo il mio stile da dinosauro pensando che puoi ancora hackerare le cose insieme in quel modo. La moderna era GHz sembra "alzare il tiro" contro gli hacker casuali con un saldatore. L'hacking elettronico è diventato una questione di laboratori chiusi con attrezzature costose, disponibili solo per grandi fornitori leader del settore. È un club chiuso. Da ora in poi, tutto ciò che puoi hackerare è il software, o forse qualche banale antenna.
I trasformatori di segnale sono apparentemente buoni solo in basse centinaia di MHz. 1000Base-TX e in particolare 10GBase-TX fanno molta attenzione alla modulazione astuta per comprimere i dati in molti "bit per simbolo", su corsie bilanciate full duplex per coppia, a costo dell'elaborazione DSP assetata di potere per tutta la modulazione / cancellazione dell'eco locale / pre-equalizzazione ... solo per adattarsi all'interno di forse 200 MHz di larghezza di banda disponibile attraverso i "magnetici" (trasformatori di segnale). Se sei interessato alla tecnologia dell'antenna TV, potresti aver notato che nella gamma superiore, diciamo 500-800 MHz e oltre, gli isolatori galvanici sono strettamente capacitivi. Indipendentemente dal materiale di base che scegli, i trasformatori induttivi non vanno bene per quelle frequenze.
Alla fine ... sai cosa? USB3 sembra utilizzare linee di trasmissione separate a coppie bilanciate: una coppia per TX, una coppia per RX. Sembra di tornare a casa.