Existem chips repetidores isolados prontos para a taxa de transferência USB de 12Mbps:
ADuM4160 da Analog Devices ou LTM2884 da Linear Technology . Surpreendentemente, para mim, ambos contêm transformadores de sinal de acoplamento indutivo = miniatura no chip como elementos de acoplamento, conectados ao mundo externo por transceptores tamponados com silício (CMOS?). Me faz pensar por que o isolamento não é óptico hoje em dia ...
Observe que 100Base-TX Ethernet, SATA, PCI-e ou RS422, todos usam um par balanceado em qualquer direção, juntos, incluindo um link full-duplex de 4 fios. Gigabit e 10Gb Ethernet funcionam dessa maneira apenas em fibra ótica, eu acho.
Por outro lado, o USB baixo / completo / alta velocidade usa um único par balanceado, no modo half-duplex, em que o host e o dispositivo se revezam conversando no barramento e precisam tri-indicar o driver de linha quando terminarem conversando, para dar uma chance à outra parte (um pouco semelhante ao RS485, embora muitos detalhes elétricos e de estrutura sejam diferentes).
Qualquer isolador galvânico, incluindo os chips mencionados acima, deve respeitar esse estilo de comunicação de comutação de direção half-duplex. Teoricamente, um trafo de sinal único deve funcionar a 12 Mbps, exceto os resistores de polarização DC, e o enquadramento possivelmente também não está "livre de offset DC em média", dificultando o uso de um trafo passivo. Atenuação de lado.
Talvez seja precisamente essa necessidade do isolador ativo "virar a mesa" rápido o suficiente, para detectar o fim da transmissão, o que torna impraticável a implementação de um "repetidor USB estúpido" a 480 Mbps, mesmo no silício atual. Supostamente, existem outras alterações na interface elétrica do USB 2.0 de alta velocidade (sinalização de corrente constante) que podem ser outro fator pelo qual o USB de alta velocidade não se presta facilmente a esse tipo de comutação RX / TX no estilo 485 em um repetidor burro.
Observe que há uma abordagem alternativa para o problema da "mudança de direção": em vez de detectar um Z alto na linha de maneira analógica, que traz alguma latência inerente (atraso), o isolador precisaria entender o protocolo USB, apenas como um hub USB faz - para saber quando esperar que um final do quadro seja recebido no momento. E, possivelmente, armazenaria quadros inteiros em buffer, antes de retransmiti-los para o outro lado - assim como faz um hub USB. (Ou é?) Efetivamente, o isolador teria que se tornar um hub USB, com uma lacuna de isolamento em algum lugar.
É um tanto surpreendente para mim que não haja repetidores isolados no estilo hub. Possivelmente porque ATMEL e amigos fazem hubs, e Analog ou Linear (ou Avago?) Fazem isoladores, mas as duas gangues não se misturam ...
O problema de transportar a alta taxa de bits sobre uma lacuna de isolamento não deve ser tão difícil - mas mesmo essa área parece surpreendentemente "subdesenvolvida" ou parece sofrer de alguma forma uma lacuna. Ethernet de 10 Gb sobre fibra existe há anos, com SERDES de banda base bit a bit (fluxo de bits), transmitidos por um "laser" (pelo menos um VCSEL) e recebidos por um fotodiodo. No entanto, os optoacopladores embalados em DIL mal chegaram a 50 Mbps ou mais. De onde vem a lacuna? Bem, parece-me que os caras que fabricam os opto-acopladores DIL dependem de fontes de LED relativamente lentas e receptores de foto-transistor. Enquanto os caras que fabricam fibras fabricam seus VCSELS e fotodiodos adequados para o acoplamento a uma fibra - com corrente de polarização ajustável, com um diodo de feedback local amarrado ao VCSEL etc. essas peças de alta qualidade. Observe que o material de gigabit acoplado a fibra normalmente usa acoplamento CA nas interfaces elétricas, mas isso não deve ser um grande problema,
Talvez seja apenas uma visão conservadora da indústria, da minha parte. Talvez a tecnologia de alta largura de banda gigabit já tenha se mudado para uma nova era, onde você só pode tocar em termos de barramentos e interfaces padronizados, e não faz sentido tornar componentes discretos capazes de transferir uma lógica simples estúpida 1/0 em um único sinal . Talvez esse seja apenas o meu pensamento de estilo de dinossauro, de que você ainda pode hackear coisas assim. A era moderna de GHz parece "elevar a fasquia" contra hackers casuais com um ferro de soldar. Os hackers eletrônicos tornaram-se uma questão de laboratórios fechados com equipamentos caros, disponíveis apenas para grandes fornecedores líderes do setor. É um clube fechado. A partir de agora, tudo o que você pode hackear é software, ou talvez algumas coisas triviais de antena.
Os transformadores de sinal aparentemente são bons apenas para centenas baixas de MHz. O 1000Base-TX e, especialmente, 10GBase-TX exigem muito modulação astuciosa para compactar os dados em muitos "bits por símbolo", em faixas balanceadas full-duplex por par, às custas do processamento DSP com muita energia para toda a modulação / cancelamento de eco local / pré-equalização ... apenas para caber dentro de talvez 200 MHz de largura de banda disponível através dos "magnéticos" (transformadores de sinal). Se você gosta da tecnologia de antena de TV, pode ter notado que, na faixa superior, digamos 500-800 MHz e acima, os isoladores galvânicos são estritamente capacitivos. Não importa qual o material principal que você escolher, os transformadores indutivos não são bons para essas frequências.
No final ... você sabe o que? O USB3 parece usar linhas de transmissão de pares balanceados separados: um par para TX, um par para RX. Parece voltar para casa.