#业余无线电# USB 虽然使用了差分信号传输数据,但是 USB 并不是真正的差分通讯协议,而是同时使用了单端信号和差分信号。如 End-Of-Packet (EOP) 信号的编码是 SE0(Single-Ended 0),即 D+, D- 同时拉低。因此,不能在高速 USB 信号线上安装隔离变压器。更进一步,虽然常使用共模电流扼流圈降低电磁干扰,但任何对宽频噪声抑制最理想的共模电流扼流圈也会造成 USB 信号不可接受的失真。更进一步,高速 USB 的 480 Mbps 带宽也远远超出了绝大多数光电隔离器或芯片级数字隔离器的能力范围,除非对 USB 进行解析与重编码。这就意味着决定了高速 USB 信号具有难以隔离的特点。防止干扰,主要靠电路板级别的隔离与良好的屏蔽。

在业余无线电里算是个相当头疼的问题,白菜价的 RTL-SDR 的 USB 干扰问题十分严重,只能对板子、外壳或 USB 线缆进行各种魔改,再不行就只能换台计算机了,要么就上 USB 转以太网或者光纤的方案。但我也不需要媒介转换,只隔离就行,打算研究研究能不能用高速 USB 转以太网的芯片组,在电路板上直接把发送端和接收端通过隔离变压器连过去,实现个低成本的电气隔离方案。

USB 2.0 高速隔离器的初步研究结果是可行。使用高隔离以太网变压器,两端可以实现 3000 伏电压隔离 60 秒(以太网变压器的标准耐压测试时长为 60 秒),成本在 300 元人民币左右。不过这么大的安全余量也许是没有必要的——就算能实现 3000 V 隔离,这个设备也归根结底不是(也不能)用于保证人身安全,只是在硬件开发工作时保证计算机的设备不被损坏,USB Killer 的脉冲也就是几百伏而已。如果降低要求,使用标准的以太网变压器的 1500 伏隔离,成本大概能降低到 200 元。可以把设计图纸放在 Git 源里,谁想要一个就自己买元件焊上,有利于推广应用。#业余无线电

继续研究高速 USB 2.0 隔离方案,发现另外一个问题是电力短缺。要先把 USB 2.0 转成 GbE,再把 GbE 转回 USB 2.0,而且电源必须有互相隔离的两套,这耗电量实在太大了!靠 USB 自我供电肯定不行。

首先,显然不能用 Power Delivery,大多数计算机都不支持。倒是可以加个 USB Hub,然后让隔离板同时以 USB 2.0 设备和 3.0 设备的两个身份出现,USB 3.0 只用来取电。然而使用 USB 2.0 隔离器的人,显然不太可能方便用 USB 3。

结论是只能外部供电。

#业余无线电

USB 2.0 高速隔离器原理图完成一半,再复制粘贴一下就能完成另一半,有望早日告别 SDR 接收机里来自主机的各种电磁干扰。如果没问题,可以再测试测试是否能防御 USB Killer。#业余无线电

USB 2.0 高速隔离器基本完成,还需要再检查一下各个信号。为了防止电磁干扰,测试版一律用 LDO,等调试通过了再更换开关电源。 ​​​​ #业余无线电

Still working on the USB isolation board. It must be a “fun” experience to solder a hundred 0603 parts by hand then discover the design doesn't work... At least I killed all 0402 parts for good. #electronics

My USB 2.0 high-speed galvanic isolation board is fully routed. I still cannot find a suitable dual isolated power module, but for prototype, using two DC jacks and two benchtop power supplies is adequate... Need to double check the schematics today. #electronics

USB 隔离器电路板已下单。希望不存在什么 bug,不过显然是可望不可求的。 :doge: #业余无线电

@SakuragawaAsaba 就连能不能工作还不知道,就众筹?打字打到这里才意识到:差点忘了,60% 的众筹确实就是这样运作的…… :doge:

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