Hay chips repetidores aislados ya preparados para la velocidad de transferencia USB de 12 Mbps:
ADuM4160 de Analog Devices o LTM2884 de Linear Technology . Sorprendentemente para mí, ambos contienen transformadores de señal de acoplamiento inductivo = miniatura en chip como elementos de acoplamiento, interconectados al mundo exterior por transceptores tamponados con silicio (CMOS?). Me hace preguntarme por qué el aislamiento no es óptico en estos días ...
Tenga en cuenta que 100Base-TX Ethernet, SATA, PCI-e o RS422, todos utilizan un par equilibrado en cualquier dirección, que en conjunto comprenden un enlace dúplex completo de 4 hilos. Gigabit y Ethernet de 10 Gb funcionan de esa manera solo en fibra óptica, supongo.
Por el contrario, USB de baja / plena / alta velocidad utiliza un solo par equilibrado, en modo semidúplex, donde el host y el dispositivo se turnan para hablar en el bus y tienen que establecer tres veces el controlador de línea cuando terminan hablando, para darle una oportunidad a la otra parte (algo similar a RS485, aunque muchos detalles eléctricos y de encuadre son diferentes).
Cualquier aislador galvánico, incluidos los chips mencionados anteriormente, debe respetar ese estilo de comunicación de conmutación de dirección semidúplex. Teóricamente, un trafo de señal única debería funcionar a 12 Mbps, a excepción de las resistencias de polarización de CC, y el encuadre posiblemente tampoco esté "libre de compensación de CC en promedio", lo que dificulta el uso de un trafo pasivo. Atenuación a un lado.
Tal vez sea precisamente esta necesidad de que el aislador activo "dé vuelta la mesa" lo suficientemente rápido, para detectar el final de la transmisión en primer lugar, lo que hace que la implementación de un "estúpido repetidor USB" a 480 Mbps sea poco práctico, incluso en el silicio actual. Supuestamente, hay otros cambios en la interfaz eléctrica para USB 2.0 de alta velocidad (señalización de corriente constante) que puede ser otro factor por el cual el USB de alta velocidad no se presta fácilmente a este tipo de conmutación RX / TX de estilo 485 en un Repetidor tonto.
Tenga en cuenta que hay un enfoque alternativo para el problema del "cambio de dirección": en lugar de detectar una Z alta en la línea de manera analógica, lo que conlleva cierta latencia inherente (retraso), el aislador tendría que entender el protocolo USB, solo como lo hace un concentrador USB, para que sepa cuándo esperar que se reciba un final del marco actualmente. Y posiblemente, almacenaría fotogramas completos antes de retransmitirlos al otro lado, tal como lo hace un concentrador USB. (¿O sí?) Efectivamente, el aislador tendría que convertirse en un concentrador USB, con una brecha de aislamiento en algún lugar allí.
Es algo sorprendente para mí, que no hay repetidores aislados de estilo hub. Posiblemente porque ATMEL y sus amigos hacen centros, y Analog or Linear (o Avago?) Hacen aisladores, pero las dos pandillas no se mezclan ...
El problema de transportar la alta tasa de bits sobre una brecha de aislamiento no debería ser tan difícil; sin embargo, incluso esta área parece sorprendentemente "subdesarrollada", o parece sufrir una brecha de algún tipo. Ethernet de 10 Gb sobre fibra ha estado allí durante años, con SERDES de banda base bit a bit (flujo de bits), transmitidos por un "láser" (al menos un VCSEL) y recibidos por un fotodiodo. Sin embargo, los optoacopladores empaquetados con DIL apenas han alcanzado los 50 Mbps más o menos. ¿De dónde viene la brecha? Bueno, me parece que los tipos que fabrican los optoacopladores DIL dependen de fuentes de LED y receptores de fototransistor relativamente lentos. Mientras que los muchachos que fabrican material de fibra hacen que sus VCSELS y fotodiodos sean adecuados para el acoplamiento a una fibra, con corriente de polarización ajustable, con un diodo de retroalimentación local atado al VCSEL, etc. Al parecer, nadie tuvo la idea de construir un fotoacoplador eléctrico a eléctrico. esas partes de alto grado. Tenga en cuenta que el material gigabit acoplado a fibra generalmente usa acoplamiento AC en las interfaces eléctricas, pero eso no debería ser un gran problema,
Tal vez es solo una visión conservadora de la vieja escuela de la industria, de mi parte. Tal vez la tecnología de ancho de banda alto de gigabit ya se ha movido a una nueva era, donde solo puede jugar en términos de buses e interfaces estandarizados, y no tiene sentido hacer componentes discretos capaces de transferir una estúpida lógica simple 1/0 en una sola señal . Tal vez este sea solo mi pensamiento de estilo dinosaurio de que todavía puedes hackear cosas juntas de esa manera. La era moderna de GHz parece "elevar el listón" contra los piratas informáticos casuales con un soldador. La piratería electrónica se ha convertido en una cuestión de laboratorios cerrados con equipos caros, solo disponibles para grandes proveedores líderes de la industria. Es un club cerrado. De ahora en adelante, todo lo que puedes hackear es software, o tal vez algunas cosas triviales de antena.
Los transformadores de señal aparentemente solo son buenos en bajos cientos de MHz. 1000Base-TX y especialmente 10GBase-TX hacen un gran esfuerzo de modulación astuta para comprimir los datos en muchos "bits por símbolo", en carriles balanceados full-duplex por par, a costa del procesamiento DSP que consume mucha energía para toda la modulación. / cancelación de eco local / pre-ecualización ... solo para caber dentro de unos 200 MHz de ancho de banda disponible a través de los "magnéticos" (transformadores de señal). Si le gusta la tecnología de antena de TV, es posible que haya notado que en el rango superior, digamos 500-800 MHz y superior, los aisladores galvánicos son estrictamente capacitivos. No importa el material del núcleo que elija, los transformadores inductivos simplemente no son buenos en esas frecuencias.
Al final ... ¿sabes qué? USB3 parece utilizar líneas de transmisión de par equilibrado separadas: un par para TX, un par para RX. Tiene ganas de volver a casa.