การแยกด้วยไฟฟ้าของ Hi-speed USB เป็นไปไม่ได้หรือไม่?

ฉันมีตัวแยก USBซึ่งให้การแยกกระแสไฟฟ้าของอุปกรณ์ USB จากพีซีของฉัน แต่ใช้งานได้กับ USB ความเร็วต่ำและความเร็วเต็มเท่านั้น ฉันไม่พบตัวแยกไฟฟ้าทางเลือกใด ๆ ที่ให้การเชื่อมต่อความเร็วสูง อย่างไรก็ตามตัวขยายไฟเบอร์ USBนั้นมาพร้อมกับ throughput ความเร็วสูงและควรมีทั้งการแยกแบบไฟฟ้าและแบนด์วิธสูง แต่อาจมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าหรือไม่

มีข้อ จำกัด ในทางปฏิบัติหรือทางกายภาพกับแบนด์วิดท์ของตัวแยกไฟฟ้าสำหรับ USB หรือไม่? มีการเกี่ยวข้องกับกฎหมายทางฟิสิกส์จริงหรือเป็นเพียงความท้าทายด้านวิศวกรรมหรือปัญหาด้านต้นทุนหรือไม่?

แก้ไข

ให้ฉันใช้ถ้อยคำใหม่คำถามของฉันเอง:

ตัวแยก USB ที่ไม่ใช่ไฟเบอร์มีราคาประมาณ€ 100 แต่ จำกัด อยู่ที่ USB ความเร็วเต็ม ไม่มีตัวแยก USB ความเร็วสูงดังนั้นฉันจึงคิดว่าไม่สามารถทำราคา€ 100 ได้ แต่จะมีราคาสูงกว่ามาก (1,000 €หรือ 10,000 €) ในราคาดังกล่าวไม่มีตลาดจึงไม่มีตัวแยก USB ความเร็วสูง

คำถามคือสิ่งนี้อะไรที่ทำให้ตัวแยก USB ความเร็วสูงมีราคาแพงกว่าตัวแยก USB แบบเต็มความเร็ว มีข้อ จำกัด ทางกายภาพสำหรับวิธีการที่ใช้กับอุปกรณ์ความเร็วสูงซึ่งทำให้มันไม่เหมาะสมและ / หรือมีค่าใช้จ่ายต้องห้ามสำหรับอุปกรณ์ความเร็วสูงหรือไม่?

มีกฎหมายการตลาดที่เกี่ยวข้องอย่างแน่นอน :-)

Gigabit Ethernet และ 10G-Ethernet มีการแยกกัลวานิก เห็นได้ชัดว่ามันเป็นไปได้และทำกับเทคโนโลยีในปัจจุบันเป็นประจำ

โดยทั่วไปแล้วตัวขยาย USB แบบใยแก้วนำแสงจะทำงานคล้ายกับ opto-coupler ยกเว้นว่าแหล่งกำเนิดแสงและตัวรับแสงจะอยู่บนชิปที่แยกจากกัน การรวมฟังก์ชั่นของตัวขยายไฟเบอร์ลงในแพ็คเกจเดียวควรมีราคาถูกกว่าไม่แพงกว่า การใช้คัปปลิ้งแบบแม่เหล็กหรือแบบคาปาซิทีฟแทนที่จะเป็นข้อต่อแบบออปติคัลควรมีราคาถูกกว่าอีกครั้ง

โดยทั่วไปแล้วจะใช้ USB สำหรับการเชื่อมต่อข้อมูลระยะสั้น (สูงถึง 5 ม.) ซึ่งไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในศักยภาพภาคพื้นดินและการแยกทางไฟฟ้าไม่จำเป็น

มีแอปพลิเคชั่นไม่กี่อย่างเช่นการแพทย์หรือเสียงไฟฟ้าต่ำซึ่งต้องการหรือได้รับประโยชน์จากการแยกกัลวานิค แอพพลิเคชั่นทั้งหมดนั้นมีความเชี่ยวชาญและโซลูชันตัวขยายไฟเบอร์ที่มีอยู่นั้นครอบคลุมความต้องการการแยกกัลวานิกอย่างสมบูรณ์ นอกจากนี้โซลูชันไร้สายเช่น Bluetooth, Zigbee และอื่น ๆ ก็เป็นไปตามข้อกำหนดการแยก (ที่ความเร็วต่ำ) สรุปแล้วอาจมีช่องทางการตลาดไม่มากนักสำหรับตัวแยก USB

FWIW ฉันใช้ตัวขยายไฟเบอร์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาในระหว่างการพัฒนาระบบไฟฟ้าย่อยแรงดันสูง ฉันต้องการเพียงการแยกเส้นใยยังคงขดตัวอยู่บนม้านั่ง

ขอบคุณสำหรับลิงค์

แก้ไข: สำหรับส่วนของคำถาม "มีกฎหมายเกี่ยวกับฟิสิกส์จริง ๆ แล้ว ... " ไม่มีลิงก์การสื่อสารที่แยกได้อย่างรวดเร็วและรวดเร็วเช่น Gigabit Ethernet, 10G Ethernet และแม้แต่โซลูชั่นไร้สาย

"... หรือนี่เป็นเพียงความท้าทายด้านวิศวกรรมหรือปัญหาด้านต้นทุน" ใช่ตั้งแต่ปี 2561 ความท้าทายด้านวิศวกรรมน้อยกว่าเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่ก็ยังคงเป็นความพยายามที่สำคัญ แต่ใครจะให้ทุนสนับสนุนการพัฒนาโซลูชั่นดังกล่าวหากความต้องการนั้นมี จำกัด มาก?

: มีพร้อมทำแยกชิป repeater สำหรับอัตราการถ่ายโอน USB 12Mbps มี ADuM4160 โดย Analog Devices ที่หรือLTM2884 โดย Technologyบริษัท น่าประหลาดใจสำหรับฉันทั้งสองประกอบด้วยการมีเพศสัมพันธ์แบบเหนี่ยวนำ = ตัวแปลงสัญญาณขนาดเล็กบนชิปเป็นองค์ประกอบการเชื่อมต่อเชื่อมต่อกับโลกภายนอกด้วยซิลิคอน (CMOS?) บัฟเฟอร์ตัวรับส่งสัญญาณ ทำให้ฉันสงสัยว่าทำไมวันนี้ความโดดเดี่ยวจึงไม่ชัดเจน ...

โปรดทราบว่า 100Base-TX Ethernet, SATA, PCI-e หรือ RS422 ทั้งหมดใช้คู่ที่สมดุลในทิศทางใดทิศทางหนึ่งประกอบเข้าด้วยกันเป็นลิงค์ full-duplex 4 สาย Gigabit และ 10Gb Ethernet นั้นใช้งานได้เฉพาะบนไฟเบอร์ออปติก

ในทางตรงกันข้าม USB ต่ำ / เต็ม / ความเร็วสูงใช้คู่ที่สมดุลเดียวในโหมดฮาล์ฟดูเพล็กซ์ที่โฮสต์และอุปกรณ์ผลัดกันในการพูดคุยบนรถบัสและต้องไตรสถานะไดรเวอร์บรรทัดเมื่อพวกเขาเสร็จ พูดคุยเพื่อให้โอกาสแก่อีกฝ่าย (ค่อนข้างคล้ายกับ RS485 แม้ว่ารายละเอียดทางไฟฟ้าและกรอบจำนวนมากจะแตกต่างกัน)

ตัวแยกกระแสไฟฟ้าใด ๆ รวมถึงชิปที่กล่าวถึงข้างต้นต้องเคารพรูปแบบการสื่อสารแบบเปลี่ยนทิศทางครึ่งเพล็กซ์ สัญญาณทราฟอร์สัญญาณเดี่ยวควรทำงานที่ 12 Mbps ในทางทฤษฎียกเว้นตัวต้านทาน biasing DC และการกำหนดกรอบอาจไม่ "ปราศจาก DC offset โดยเฉลี่ย" เช่นกันทำให้ยากที่จะใช้ทราฟฟิกแบบพาสซีฟ ลดทอนกัน

บางทีนี่อาจเป็นความต้องการที่แม่นยำสำหรับตัวแยกที่ใช้งานเพื่อ "เปลี่ยนโต๊ะ" เร็วพอที่จะตรวจจับจุดจบของการส่งสัญญาณในตอนแรกซึ่งทำให้การใช้งาน "ตัวทำซ้ำ USB โง่" ที่ 480 Mbps ทำไม่ได้แม้ในซิลิคอนปัจจุบัน มีการเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ ในอินเทอร์เฟซไฟฟ้าสำหรับ USB 2.0 ความเร็วสูง (การส่งสัญญาณคงที่) ซึ่งอาจเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ว่าทำไม USB ความเร็วสูงไม่ให้ยืมตัวเองกับการสลับ RX / TX สไตล์ 485 แบบนี้ใน ทวนใบ้

โปรดทราบว่ามีวิธีการอื่นในการแก้ปัญหา "การสลับทิศทาง": แทนที่จะตรวจจับ high-Z ในบรรทัดในแบบอะนาล็อกซึ่งนำความล่าช้าแฝง (ล่าช้า) โดยธรรมชาติ isolator จะต้องเข้าใจโปรโตคอล USB เพียง เช่นเดียวกับที่ฮับ USB ทำเพื่อที่จะได้รู้ว่าจะได้รับเฟรมปลายทางเมื่อใด และอาจเป็นไปได้ที่จะบัฟเฟอร์ทั้งเฟรมก่อนส่งต่อไปยังอีกด้านหนึ่ง - เช่นเดียวกับที่ฮับ USB ทำ (หรือมันได้หรือไม่) ตัวแยกได้อย่างมีประสิทธิภาพจะต้องกลายเป็นฮับ USB ที่มีช่องว่างการแยกบางแห่งที่นั่น

ฉันค่อนข้างแปลกใจที่ไม่มีทวนทวนแบบฮับแบบฮับ อาจเป็นเพราะ ATMEL และเพื่อนสร้างฮับและ Analog หรือ Linear (หรือ Avago?) สร้างตัวแยก แต่แก๊งทั้งสองไม่ได้ผสม ...

ปัญหาของการขนส่งบิตเรตสูงผ่านช่องว่างการแยกไม่ควรเป็นเรื่องยาก - แต่ถึงแม้พื้นที่นี้จะดูเหมือนว่า "ด้อยพัฒนา" อย่างน่าประหลาดใจหรือดูเหมือนว่าจะมีช่องว่างบางประเภท 10Gb Ethernet ผ่านไฟเบอร์มานานหลายปีแล้วโดยใช้ SERDES ระดับเบสบิต (บิตสตรีม) ส่งโดย "เลเซอร์" (อย่างน้อย VCSEL) และรับโฟโตไดโอด แต่ออปโตคัปเปลอร์แบบ DIL ที่บรรจุในกล่องบรรจุนั้นแทบจะไม่ถึง 50 Mbps หรือมากกว่านั้น ช่องว่างมาจากไหน? สำหรับฉันแล้วคนที่ทำ DIL opto-couplers นั้นพึ่งพา LED ที่ค่อนข้างช้าและตัวรับ photo-transistor ในขณะที่คนทำสิ่งใยทำให้ VCSELS และโฟโตไดโอดของพวกเขาเหมาะสำหรับการมีเพศสัมพันธ์กับเส้นใย - มีกระแสไบแอสที่สามารถปรับได้พร้อมไดโอดความคิดเห็นท้องถิ่นผูกติดอยู่กับ VCSEL เป็นต้นเห็นได้ชัดว่าไม่มีความคิดในการสร้าง ชิ้นส่วนเกรดสูงเหล่านั้น โปรดทราบว่าโดยปกติแล้วสิ่งที่กิกะบิตไฟเบอร์ใช้คู่กับการเชื่อมต่อ AC บนอินเตอร์เฟสไฟฟ้า แต่นั่นไม่ควรเป็นปัญหาใหญ่

บางทีมันเป็นเพียงมุมมองเก่าแก่ของอุตสาหกรรมในส่วนของฉัน บางทีเทคโนโลยีกิกะบิตแบนด์วิดท์สูงได้ย้ายไปสู่ยุคใหม่แล้วซึ่งคุณสามารถเล่นได้เฉพาะในแง่ของบัสมาตรฐานและอินเทอร์เฟซที่ไม่มีมาตรฐานและไม่มีจุดใดที่ทำให้ส่วนประกอบที่แยกจากกันสามารถถ่ายโอนตรรกะง่ายโง่ 1/0 บนสัญญาณเดียว . บางทีนี่อาจเป็นเพียงความคิดในแบบไดโนเสาร์ของฉันที่คุณยังสามารถแฮ็คสิ่งต่างๆด้วยกันได้ ยุค GHz ที่ทันสมัยดูเหมือนจะ "ยกระดับบาร์" กับแฮ็กเกอร์ที่ไม่เป็นทางการด้วยหัวแร้ง การแฮ็กอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กลายเป็นเรื่องของห้องทดลองแบบปิดด้วยอุปกรณ์ราคาแพงมีให้เฉพาะผู้ค้าชั้นนำในอุตสาหกรรมเท่านั้น มันเป็นสโมสรที่ปิด นับจากนี้ไปสิ่งที่คุณสามารถแฮ็คได้ก็คือซอฟต์แวร์หรืออาจเป็นเสาอากาศเล็ก ๆ

เห็นได้ชัดว่าตัวแปลงสัญญาณนั้นดีต่อ MHz หลายร้อยตัวเท่านั้น 1000Base-TX และ 10GBase-TX โดยเฉพาะใช้ความพยายามอย่างมากในการบีบอัดข้อมูลให้เป็น "บิตต่อสัญลักษณ์" จำนวนมากบนช่องทางที่สมดุลแบบดูเพล็กซ์ต่อหนึ่งคู่ในราคาที่การประมวลผล DSP ที่ใช้พลังงานมากสำหรับการปรับทั้งหมด / local echo cancelation / pre-equalization ... เพื่อให้พอดีกับความถี่ 200 MHz ของแบนด์วิดท์ที่มีอยู่ใน "magnetics" (ตัวแปลงสัญญาณ) หากคุณเข้าสู่เทคโนโลยีเสาอากาศทีวีคุณอาจสังเกตเห็นว่าในช่วงบนกล่าวว่า 500-800 MHz และสูงกว่าตัวแยกกระแสไฟฟ้าเป็นแบบ capacitive อย่างเคร่งครัด ไม่ว่าคุณจะเลือกวัสดุประเภทใดตัวแปลงสัญญาณแบบอินดัคทีฟก็ไม่ดีกับความถี่เหล่านั้น

ในที่สุด ... คุณรู้อะไรไหม ดูเหมือนว่า USB3 จะใช้สายส่งสัญญาณคู่ที่สมดุลแยก: คู่หนึ่งสำหรับ TX, คู่หนึ่งสำหรับ RX รู้สึกเหมือนได้กลับบ้าน

ขอโทษ

ตอบตัวอักษร: ไม่ทุกวันนี้ไม่มีข้อ จำกัด อีกต่อไป

โซลูชั่นที่ใช้งานได้จริงยังคงน้อยกว่า 400 $ นี่คือสิ่งที่เป็นการออกแบบทางกายภาพหรือทางอิเล็กทรอนิกส์มากกว่าการตลาดและการผลิตจำนวนมาก

แต่ไม่กี่ปีที่ผ่านมา VCSEL เป็นวิธีที่มีราคาแพงและการขนานก็เพิ่มค่าใช้จ่ายของฉนวนกันความร้อนและมีปัญหาโปรโตคอลโดยธรรมชาติเนื่องจากความล่าช้าที่เพิ่มขึ้น (เราดีใจเมื่อ USB เปลี่ยนจากอนุกรมบัสที่ไร้ประโยชน์

แม้กระทั่ง 2015/16 อัตราบิตของไอซีตัวแยกสัญญาณดิจิตัลแบบ off-the-shelf นั้น จำกัด อยู่ที่ 150Mbit / s ฉันพบ บริษัท เดียวดูด้านล่างโดยเสนอชิป USB2 480MBit / s

ดูที่หลักการพื้นฐานของ iCoupler ของ AD พวกเขาใช้พัลส์รถไฟที่มีความกว้างพัลส์ของ 1ns และสร้างพัลส์ดั้งเดิมด้วยวิธีการนี้ที่ดีแปลงเป็นดิจิทัลด้วยอัตราบิตที่สามารถถ่ายโอนได้สูงถึง 150Mbit / s ซึ่งแบนด์วิดท์ไม่เพียงพอสำหรับ USB2 ความเร็วสูงหรือ USB3

สิ่งที่ดีของ icoupler ของ AD คือพวกเขาสามารถถ่ายโอนพลังงานเพื่อให้พลังงานด้านที่สอง (ไม่มาก แต่ก็ยัง ... ) และชิปจำนวนมากมี RX, TX และคอยล์พาวเวอร์ สิ่งที่คุณต้องทำคือเพิ่มตัวเก็บประจุ ดังนั้นการรอจะคุ้มค่าในขณะที่

คอร์นนิ่งใช้เทคนิคใยแก้วนำแสงที่แท้จริงด้วย VCSEL Lasers ในฐานะตัวส่งสัญญาณ

อย่างน้อยการต่อสายเคเบิล USB3.0 แบบออปติคอลที่มีราคาไม่แพง 110 $ สำหรับรุ่น 10 ม. คุณอาจต้องใช้ฮับ USB3 ที่จ่ายไฟบางตัวในภายหลังสำหรับลูกค้าที่กำลังหิว (ถ้าคุณต้องการมากกว่า 200mA หรือมากกว่านั้น และคุณอาจมีโชคไม่ดี (หรือความน่าเชื่อถือต่ำ) สำหรับการตั้งค่าบางอย่างเตรียมพร้อมที่จะหันหลังกลับ

บางครั้งเราได้รับข่าวสารจากสิทธิบัตร แต่ใครบางคนจะต้องจ่ายค่าธรรมเนียมใบอนุญาตสำหรับการใช้มันถ้าไม่ใช่เจ้าของ ฉันพบหนึ่งรายการโดย silanna.com บริษัท ชิปออสเตรเลียดูสิทธิบัตรของ Google WO2015104606A1 Aha, USB2 Silicon ของพวกเขาบน Saphire ตัวแยกตัวเก็บประจุที่ใช้ USB2 โซลูชั่นความเร็วสูงออก: http://www.silanna.com/usb.html ดังนั้นเราจึงรอให้แผ่นวงจร protyping ที่มี DC-DC แยกประสิทธิภาพสูงรวมอยู่ด้วยเช่นเดียวกับ พวกเขาอ้างว่ากำลังทำงานอยู่

คุณสามารถโต้แย้งได้ว่าเลเซอร์ทั้งหมดเสื่อมสภาพตัวเก็บประจุมีข้อผิดพลาด ฯลฯ ... และนี่คือสาเหตุที่โฆษณาใช้การเชื่อมต่อแม่เหล็กท่ามกลางเหตุผลอื่น ๆ เช่นการปฏิเสธโดยทั่วไป ดูhttp://www.analog.com/media/en/technical-documentation/frequently-asked-questions/icoupler_faq.pdf ที่ นั่นคุณต้องแลกกับความหนาของการแยกกับแบนด์วิดท์ที่ส่งได้ ลองรอให้พวกเขาทัน 5GBit / s ซึ่งหมายความว่ามีกระวนกระวายใจที่ยอมรับได้ภายในพวกเขาจะต้องส่งสัญญาณเช่น 20 .. 30Gpulses / s หากพวกเขาต้องการใช้เทคนิค icoupler อีกครั้ง ...

หวังว่าตอนนี้ฉันได้ส่งมอบตัวอักษรมากขึ้นของคำถาม ...

สำหรับฉันฉันจะซื้อ corning แต่จะเพิ่มแหล่งจ่ายไฟแบบแยก DC-DC ของตัวเองเพื่อให้ USB เป็นกำลังในการค้นพบอะนาล็อก digilent ของฉัน 2 โดยไม่ต้องใช้ปลั๊ก (ผนัง) เพิ่มเติม เนื่องจากมีการรายงานว่าสายเคเบิลออปติคัลบางสายไม่รองรับ USB2 อาจจะต้องวางฮับ USB ขนาดเล็ก (1 พอร์ต) หลังจากการหมุน เมื่อรวมกันตอนนี้ทำให้วิธีการเงอะงะและการเย็บปะติดปะต่อกันของ 3 โมดูล

ขอแสดงความนับถือ Andi

เป็นที่น่าสังเกตว่าถึงแม้ว่าอัตราการส่งข้อมูลของ Gig Ethernet จะสูงกว่าความเร็วสูง USB2 มาก แต่จริงๆแล้วมันใช้สาย cat5 ทั้ง 4 คู่เพื่อให้ได้สิ่งนี้ นอกจากนี้ยังใช้รูปแบบการมอดูเลตที่มีหลายระดับ (PAM5) เพื่อรักษาอัตราการส่งสัญญาณไฟฟ้าในแต่ละคู่ประมาณเท่ากับ 100baseT คือประมาณ 25Mhz ซึ่งหม้อแปลงจัดการได้ดี

Usb ใช้ระดับสองเท่านั้นดังนั้นที่นี่อัตราการส่งสัญญาณเท่ากับอัตราข้อมูล อัตราเต็ม 12mbits / วินาทีนั้นเป็นครึ่งหนึ่งของอัตราการส่งสัญญาณของ Gbit Ethernet และเป็นไปไม่ได้ การแปลง 480 Mbits / วินาทีด้วยไบนารี่ธรรมดาเป็นงานสำหรับเลนส์หรือโซลูชันที่มีไหวพริบมากขึ้นเช่นการแปลงข้อมูล usb เป็นคู่ขนานและแปลงในอัตราที่ต่ำกว่า นี่ไม่ใช่ความคิดของฉัน .. ฉันเห็นมันเสนอมาหลายสัปดาห์แล้ว

จริงๆแล้วมีการตั้งค่ามัลติมีเดียการ์ดเสียงที่มีปัญหาซึ่งมีทั้งการเชื่อมต่อเสียงข้อมูลและพลังงาน การตั้งค่าขั้นตอนของศาสตราจารย์ด้วยการ์ดเสียง USB นำเสนอปัญหาที่แป้นพิมพ์หลายตัวเชื่อมต่อกับพีซีเครื่องเดียวกันผ่านทาง USB และแบ่งปันเสียงและพลังงาน โดยปกติเราต้องแยกเสียง แต่ก็สามารถได้รับเสียงรบกวนจากอุปกรณ์กำเนิดเสียงของตัวเองผ่านทาง usb และการเชื่อมต่อพลังงาน หวังว่าสิ่งนี้จะช่วยให้เข้าใจ