一般接口的新一代規格，其數據傳輸速度通常要增加兩倍，而USB3.0的帶寬卻增加了十倍。此外，USB3.0規格不再使用簡單的主從式、封包廣播式的數據傳輸架構
，而是使用更加複雜的雙向封包交換架構。
 

USB3.0係統設計師麵臨的最主要挑戰是解決5Gbps信號傳輸速度所帶來的問題，設計師必須解決包括係統對信號衰減和抖動增加的敏感度等問題。此外，USB3.0對USB2.0接口的向下兼容性讓問題更複雜，因為USB2.0原本是為較低傳輸速率而設計。
 

產品設計師碰到最大的問題也許是達到消費者延續對上一代USB產品的低價期待。USB3.0使用了雙倍數據率技術

，將傳輸速率增加到最高5Gbps，因而需要高速信號完整性的解決方案。在最長可到3米的線纜、多個接口和PCB板上的長途線路上傳送高速信號
，產品設計師必須謹慎處理信號衰減和抖動問題。
                     

                                       圖1：發送器端的開眼圖和接收器端的閉合眼圖。
 

與低速信號相比，高速度信號的質量損失更加多，由PCB線路、連接器和線纜所造成的信號損耗累計起來將快速損害信號質量。根據信號裕度的要求，USB3.0容許的通道損耗(由發送器眼圖到接收器的眼圖)在2.5GHz下為6~9dB。此外，SuperSpeed一般有-3.5dB的去加重，這樣全部的信號損耗預算為9.5~12.5dB。 
 

為滿足兼容性要求，USB3.0信號必須可以通過3米mi長chang的de線xian纜lan，並bing保bao持chi信xin號hao眼yan圖tu開kai口kou有you足zu夠gou的de寬kuan度du。但dan這zhe隻zhi是shi部bu分fen的de路lu徑jing
，因yin為wei在zai兼jian容rong性xing測ce試shi中zhong測ce量liang的de是shi接jie收shou器qi經jing過guo均jun衡heng化hua處chu理li過guo後hou的de信xin號hao。舉ju例li來lai說shuo
，在zai一yi般ban的de筆bi記ji本ben電dian腦nao架jia構gou中zhong，USB控製芯片到連接器的距離大約是10英寸，因此信號實際上可能另外經過大約半米的路徑和數個連接器。
 

在一般的筆記本電腦至外圍設備的應用中，信號會經過長於12英寸的PCB線路(10英寸線路在筆記本電腦中，2英寸在接口設備中)，這將導致3.552dB的線路損耗(12英寸x0.296dB/英寸，使用9/10/9 FR4走線，2.5GHz信號速度，不包括任何PCB導通孔)。加上每一個連接器產生的-1dB損耗，通過兩個連接器產生的損耗一共是2dB
，因此留給線纜的信號損耗預算隻剩下5.948~8.948dB。有遮蔽差分信號對線纜、2.50GHz速度的信號衰減大約是在34AWG的4.4dB/m到26AWG的1.9dB/m範圍內。表1列出了根據這些數字計算出的能符合USB3.0規範的SDP線纜的最大長度。表1中第三列到最後一列顯示，如果不使用信號調節產品
，即便高質量的28AWG線纜，也無法達到USB3.0規範要求的3米長度。
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產品製造商可以選擇使用高質量的26AWG SDPxianlanlaitongguorenzhengceshi，danshizhezhongxianlanfeichanggui，ruguosuichanpinchuhuo
，xianlandechengbenhuidafuzengjiachanpindechengben。ciwai，jishisuichanpinchuhuozhezhongxianlan，yewufabaozhengshiyongzhebuhuihunyongdaoqitadizhiliangdexianlan。suiranzaichanpinshangkeyiqiangtiaobixushiyongshidangdexianlan，danUSB產chan品pin的de使shi用yong者zhe已yi經jing習xi慣guan了le在zai連lian接jie產chan品pin時shi不bu需xu擔dan心xin線xian纜lan的de質zhi量liang。這zhe裏li的de關guan鍵jian問wen題ti，是shi當dang由you於yu使shi用yong低di質zhi量liang的de線xian纜lan連lian接jie產chan品pin而er造zao成cheng產chan品pin效xiao能neng低di的de時shi候hou，使shi用yong者zhe會hui直zhi覺jiao地di認ren為wei是shi產chan品pin的de問wen題ti而er不bu是shi線xian纜lan的de問wen題ti。這zhe可ke能neng會hui造zao成cheng較jiao高gao的de產chan品pin退tui貨huo率lv，並bing且qie大da幅fu減jian少shao采cai用yongUSB3.0規格產品的早期利潤。另一個影響新科技采用率的重要因素是使用的困難度
，如果使用者感覺USB3.0技術很難使用，將嚴重影響市場的成長。 

 
                       

                                 圖2：與圖1相同
，但在每個連接器端都有轉接驅動器。縮短(drop)“信號通道”。
                                                  顯示了發送器端的開眼圖和接收器端的閉合眼圖。

使用信號調節技術恢複信號質量

當信號質量由於抖動(抖動)和衰減而下降時，可以采用信號調節器件恢複信號質量。信號調節器件也被稱做轉接驅動器(redriver)，因為信號在被傳送之前重新被驅動(redriven)。轉接驅動器可以放在發送器和接收器之間，可以恢複、調節、再發送接收到的信號。
 

如果放在接收器之前，轉接驅動器可以有效打開信號眼圖的開口
，從而將信號質量恢複到可以接收的範圍內。轉接驅動器可以調節信號、使(shi)用(yong)信(xin)號(hao)均(jun)衡(heng)的(de)功(gong)能(neng)減(jian)少(shao)信(xin)號(hao)衰(shuai)減(jian)和(he)抖(dou)動(dong)，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)在(zai)更(geng)長(chang)的(de)距(ju)離(li)和(he)通(tong)過(guo)多(duo)個(ge)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)提(ti)供(gong)幹(gan)淨(jing)的(de)信(xin)號(hao)傳(chuan)送(song)通(tong)道(dao)。信(xin)號(hao)可(ke)以(yi)恢(hui)複(fu)原(yuan)有(you)的(de)強(qiang)度(du)再(zai)次(ci)傳(chuan)送(song)
，就(jiu)像(xiang)是(shi)將(jiang)信(xin)號(hao)通(tong)道(dao)拆(chai)成(cheng)數(shu)個(ge)段(duan)落(luo)，並(bing)且(qie)在(zai)每(mei)個(ge)段(duan)落(luo)恢(hui)複(fu)信(xin)號(hao)的(de)質(zhi)量(liang)。轉(zhuan)接(jie)驅(qu)動(dong)器(qi)也(ye)允(yun)許(xu)產(chan)品(pin)設(she)計(ji)師(shi)依(yi)照(zhao)特(te)定(ding)的(de)應(ying)用(yong)類(lei)型(xing)調(tiao)整(zheng)最(zui)佳(jia)的(de)信(xin)號(hao)均(jun)衡(heng)效(xiao)果(guo)
，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)確(que)保(bao)設(she)備(bei)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)最(zui)嚴(yan)格(ge)的(de)USB3.0認證要求。
 

信號調節功能可以增加信號裕度
，讓產品設計工程師有更多的空間來擴展信號傳送距離，或更靈活地設計信號在PCB上傳送的路徑

，特別是在可能要求使用較少層的PCB以yi達da到dao更geng好hao的de信xin號hao與yu接jie地di隔ge離li，或huo是shi有you更geng大da的de機ji會hui一yi次ci設she計ji就jiu能neng通tong過guo驗yan證zheng情qing況kuang下xia。經jing過guo改gai善shan的de信xin號hao質zhi量liang不bu但dan可ke以yi給gei設she計ji工gong程cheng師shi帶dai來lai信xin號hao鏈lian上shang更geng多duo的de靈ling活huo度du和he選xuan擇ze，也ye可ke以yi因yin較jiao低di的de比bi特te誤wu碼ma率lv而er增zeng加jia產chan品pin穩wen定ding性xing，減jian少shao傳chuan送song錯cuo誤wu，從cong而er增zeng加jia實shi際ji有you效xiao的de信xin息xi吞tun吐tu量liang且qie讓rang係xi統tong工gong作zuo更geng有you效xiao。
 

zaishebeixuyaojingchangbeilianjieheyichudexiaofeiyingyongzhong
，zishiyingxinhaojunhenggongnengyouzuihaodexiaoguo
，yinweishiyongbutongchangdudexianlanjiashangkeyichabadezhoubianshebeineibudexinhaobuxian

，shizhengtidexinhaotonglukesuishigaibian。liru
，zhendui3米線纜優化的信號均衡參數
，應用在沒有線纜的USB移動存儲上時會損害信號的完整性。轉接驅動器通過持續的再適應(retraining)可以確保針對真正的信號路徑進行最佳化的調節。
 

相(xiang)反(fan)，如(ru)果(guo)信(xin)號(hao)的(de)路(lu)徑(jing)靜(jing)止(zhi)不(bu)變(bian)
，轉(zhuan)接(jie)驅(qu)動(dong)器(qi)就(jiu)不(bu)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)再(zai)適(shi)應(ying)功(gong)能(neng)。在(zai)這(zhe)種(zhong)環(huan)境(jing)中(zhong)

，例(li)如(ru)從(cong)來(lai)不(bu)需(xu)要(yao)移(yi)除(chu)任(ren)何(he)線(xian)纜(lan)的(de)服(fu)務(wu)器(qi)中(zhong)，再(zai)適(shi)應(ying)功(gong)能(neng)有(you)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)負(fu)麵(mian)影(ying)響(xiang)。在(zai)一(yi)個(ge)類(lei)似(si)這(zhe)種(zhong)穩(wen)定(ding)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)，可(ke)配(pei)置(zhi)的(de)信(xin)號(hao)均(jun)衡(heng)功(gong)能(neng)是(shi)最(zui)好(hao)的(de)選(xuan)擇(ze)。
 

 

                                                表1：滿足USB3.0規範的最大線纜長度
 

轉接驅動器在接收器增加6dB的信號均衡度，可以大幅增加信號在SDP線纜的傳送距離，因此可以幫助解決線纜方麵的困擾。如果在發送器也放置轉接驅動器，總共可以增加12dB的信號均衡度，可以確保信號在超過3米的34AWG線纜中傳送，並通過認證測試(表1)。

增加信號均衡度可以讓信號在較長且便宜的線纜中傳送，可以讓消費者使用低價
、有彈性
、meiguanhejiaoxidexianlan，erwuxuweijianshaoxinhaosunhaoergoumaijiaocuqieangguidegaozhiliangxianlan。yinci
，ruguokaolvxianlandechengben
，shiyongzhuanjiequdongqibudankequebaochanpinanzhaoyuqigongzuo
，haikeyijiangdichanpindezhengtichengben。suiranshiyongzhuanjiequdongqihuizengjiayigebanshangyuanjian
，danzhuanjiequdongqizhizhanjixiaodePCB麵積(4平方毫米)，這在便攜式設備中非常重要。
 

靜電釋放(ESD)是使用轉接驅動器的另一個考慮。為降低係統的成本
，USB接口很有可能被集成到主要的芯片組中，這樣不但USB接口控製器件對ESD沒有防備，而且整個芯片組都有可能被損壞

，造成整個係統無法使用。因為轉接驅動器芯片位於連接器與發送器/接收器之間

，所以可以隔絕內置USB接口的芯片組。如果有ESD事件發生
，轉接驅動器可以保護係統的控製芯片，在最壞的情況下隻損失單個USB接口，讓係統的其他功能正常工作。 
 

轉接驅動器必須有認知通訊協議的能力才能高效率地發揮信號平衡功能。由於轉接驅動器沒有設備身份識別ID，所以無法像USBzhongduanshebeiyiyangzhongzhixinxichuandi。ruguozhuanjiequdongqikeyibianshitongxunxieyi

，biankezhichijieshouqizhencehedianqixianzhidenggongneng
，erbujinshihuifuhechuansongxinhao。lixiangqingkuangxia，zhuanjiequdongqijiangzhichiUSB3.0規(gui)範(fan)定(ding)義(yi)的(de)連(lian)續(xu)時(shi)間(jian)線(xian)性(xing)均(jun)衡(heng)技(ji)術(shu)，該(gai)技(ji)術(shu)與(yu)發(fa)送(song)器(qi)期(qi)望(wang)遠(yuan)端(duan)終(zhong)端(duan)設(she)備(bei)用(yong)來(lai)均(jun)衡(heng)信(xin)號(hao)的(de)技(ji)術(shu)是(shi)相(xiang)同(tong)的(de)。最(zui)後(hou)

，轉(zhuan)接(jie)驅(qu)動(dong)器(qi)必(bi)須(xu)在(zai)不(bu)被(bei)察(cha)覺(jiao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)工(gong)作(zuo)，否(fou)則(ze)轉(zhuan)接(jie)驅(qu)動(dong)器(qi)之(zhi)後(hou)的(de)根(gen)設(she)備(bei)(root device)將不會被辨認

，即使這種情況在實驗室中可以工作，但在實際應用中則不行。
 

實現消費應用是使用者期待USB3.0的價格於USB2.0一樣。USB2.0的一個重要設計考慮是能以很便宜的價格進行生產
，因此許多製造廠商會錯誤地認為可以用同樣的方式生產USB3.0設(she)備(bei)。此(ci)外(wai)，必(bi)須(xu)降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)的(de)壓(ya)力(li)將(jiang)使(shi)製(zhi)造(zao)商(shang)考(kao)慮(lv)使(shi)用(yong)低(di)質(zhi)量(liang)線(xian)纜(lan)，或(huo)是(shi)讓(rang)接(jie)收(shou)器(qi)解(jie)決(jue)信(xin)號(hao)調(tiao)節(jie)問(wen)題(ti)等(deng)快(kuai)捷(jie)方(fang)式(shi)。因(yin)為(wei)市(shi)場(chang)對(dui)低(di)價(jia)的(de)集(ji)線(xian)器(qi)和(he)周(zhou)邊(bian)設(she)備(bei)的(de)期(qi)待(dai)
，將(jiang)有(you)製(zhi)造(zao)商(shang)生(sheng)產(chan)這(zhe)些(xie)產(chan)品(pin)，並(bing)且(qie)使(shi)用(yong)高(gao)質(zhi)量(liang)的(de)線(xian)纜(lan)達(da)到(dao)通(tong)過(guo)認(ren)證(zheng)測(ce)試(shi)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)結(jie)果(guo)。但(dan)是(shi)，一(yi)般(ban)的(de)使(shi)用(yong)者(zhe)卻(que)希(xi)望(wang)使(shi)用(yong)任(ren)何(he)的(de)USB線纜，係統都能穩定工作。
 

在這種情況下
，有責任心的製造廠商不得不麵對市場上充斥著次級產品的問題：zhexiechanpinyoujiageshangdeyoushi，danshidanglianjiedaozhiyoujieshouqiyouxinhaotiaojiegongnengdeshebeishi，kenengbunengwendingdigongzuo。yejiushishuo，zhexieshebeikeyiwendingdijieshouxinhao，danshidangxiangzhexiecijichanpinchuansongxinhaoshiquechuxianxingnengmingxianjiangdishenzhichucuo。julilaishuo
，yigewaijieyingpanyinweibuliangdexinhaozhiliang
，buduanfachujieshouqicuowudexinxi，shiyongzhehuirenweizheshiyingpandewenti，erbushiyongzaiqitachanpinshikanqilaimeiyouwentidedizhiliangxianlanhuoshijixianqishebeidewenti
，zhejiangdaozhituihuozengjia，sunshiyingli。
 

zaimeiyigewaijiedelianjieqishangdouzhuangyigejieshouyongdezhuanjiequdongqi，keyiquebaoxinhaozaijinruhelikaishidoukeyidedaozhengquehuifu。ciwai，ruguoyeduichuansongchuqudexinhaozuotiaojiechuli，jiusuanqitashebeimeiyouzaijieshouqizuoxinhaotiaojie，chanpinshejigongchengshiyekeyiquebaoshebeitongguorenhechangdudexianlan

，bingyuqitashebeihutong。
 

市shi麵mian上shang的de轉zhuan接jie驅qu動dong器qi產chan品pin分fen單dan通tong道dao和he雙shuang通tong道dao兩liang種zhong。雙shuang通tong道dao轉zhuan接jie驅qu動dong器qi在zai接jie收shou和he傳chuan送song信xin號hao通tong道dao都dou具ju有you信xin號hao調tiao節jie的de功gong能neng
，因yin此ci可ke以yi確que保bao與yu沒mei有you接jie收shou信xin號hao調tiao節jie功gong能neng的de低di質zhi量liang設she備bei的de連lian接jie。單dan通tong道dao轉zhuan接jie驅qu動dong器qi具ju有you可ke以yi分fen開kai調tiao節jie接jie收shou和he傳chuan送song信xin號hao路lu徑jing的de靈ling活huo性xing。
 

另一個使用轉接驅動器產品時的特點是電源電壓的靈活性。例如，服務器通常使用1.2V電壓，而PC使用3.3Vdianya
，yigekeyixuanzeqianmianrenyigedianyadezhuanjiequdongqichanpinkeyimanzulianggeshichang
，yincikeyiyonggengdadezhengtichuhuolianglaiyadijiage。
，ciwai
，qineizhideLDO功能則可以節省一個外接的LDO元件。
 

USB控製器芯片、器件、終端設備、集線器和內置USB接口的處理器都需要一個準確可靠的時鍾源。時鍾信號在保持良好的SuperSpeed USB信號質量方麵扮演著非常重要的角色
，因為當時鍾速度增加時
，可用的抖動預算就減少了。
 

把時鍾技術看成一種陳舊的技術是一個常見誤解。事實上
，時鍾技術(尤其是在高速度時)是shi極ji精jing密mi的de技ji術shu。由you於yu高gao速su度du時shi鍾zhong比bi較jiao昂ang貴gui，比bi較jiao節jie省sheng成cheng本ben的de方fang法fa是shi把ba較jiao低di速su度du的de時shi鍾zhong信xin號hao以yi數shu倍bei增zeng加jia。但dan是shi，把ba低di速su度du的de時shi鍾zhong信xin號hao數shu倍bei增zeng加jia到dao高gao速su度du時shi
，所suo產chan生sheng的de抖dou動dong也ye會hui以yi同tong樣yang倍bei數shu放fang大da，從cong而er占zhan用yong了le有you限xian的de信xin號hao裕yu度du。產chan品pin設she計ji師shi的de挑tiao戰zhan是shi平ping衡heng輸shu入ru速su度du(等同價錢)和產生的抖動
，因此時鍾緩衝器隻能容許非常低的抖動

，這樣當時鍾信號倍增時，不會產生過大的抖動。
 

同樣，USB交jiao換huan器qi必bi須xu提ti供gong平ping滑hua轉zhuan換huan。比bi如ru
，交jiao換huan器qi可ke以yi減jian少shao擴kuo展zhan塢wu等deng實shi際ji應ying用yong中zhong使shi用yong的de信xin號hao接jie口kou，降jiang低di成cheng本ben。通tong過guo保bao持chi低di電dian阻zu和he低di阻zu抗kang，交jiao換huan器qi可ke以yi保bao持chi低di的de輸shu入ru信xin號hao損sun耗hao
，不bu讓rang信xin號hao的de瑕xia疵ci反fan饋kui到dao發fa送song器qi
，從cong而er保bao持chi信xin號hao完wan整zheng性xing。
 

使用USB管理智能以節省耗電
 

許多消費型USB3.0終端設備使用電池，因此USB3.0具有幾個新的省電模式，包括閑置(idle)、睡眠和暫停(suspend)模式。產品設計師可以利用這些新功能

，關閉轉接驅動器信號電路以延長產品工作時間。
 

USB接口是雙通道

，傳送和接收通道可以單獨開關。發送器的轉接驅動器的電源管理比較簡單
，當沒有信號傳送時可以直接進入睡眠模式。USByourechabadenengli
，guanlijieshouqijiaoweifuza

，yinweisuishidouyoukenengjieshouxinhao，zhuanjiequdongqibixujuyouzhichifuzaqianduanxinhaozhencenenglidejizhi，cainengbaochiqijiandetoumingxing。
 

當有連接到其它設備時

，轉接驅動器可以更頻繁地利用電氣閑置閾值電壓(electrical idle threshold)來檢查是否有信號傳輸。當信號在閾值電壓下
，表示沒有信號輸入，可以進入深層睡眠模式。這個閾值電壓一般是100mV，但如果想要增加通過長距離線纜傳送的低電壓信號的敏感度，可以將它調節到更低的60mV。例如
，數碼電視的USB接口可能連接其它非常遠的電子裝置，因此需要較高的敏感度來偵測信號。服務器應用中的USB3.0接口

，因為使用較長的PCB布線，比較低的閾值電壓也是較好的選擇。 
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USB3.0
 

熟悉PCI Express Gen 2的產品設計師，可能會比熟悉USB2.0更容易上手USB3.0設計，因為USB3.0和PCI Express Gen 2使用相似的鏈接初始化、封包結構和錯誤修複方式。此外
，這兩種通訊協議使用完全相同的發送和接收模塊和單元
，包括加擾碼、8b/10b編碼、串行器/解串器等。
 

USB3.0和PCI Express Gen 2的相似之處會大大減少PCI Express Gen 2的應用，特別是因為USB3.0的信號傳輸量和不需要再次轉譯通訊協議到USB的特性。舉例來說，USB3.0已經設計在擴充塢裏
，因為USB3.0不像PCI Express Gen 2信號需要再次轉換(需要使用HBA 或是PCI-USB控製器)。使用USB3.0擴充塢就將有集線器扇出信號的功能，因此可簡化整體架構並且減少成本。
 

USB是當今最普遍的消費電子產品通訊協議，與PCI Express相比占有強大的優勢。因為USB3.0連接器和控製器必須向下支持USB2.0設備
，從PCI Express Gen 2平台轉向USB3.0的供應商可以立即進入這個龐大的市場。向下支持USB2.0協儀的確增加了設計USB3.0產品的難度

，但由於USB2.0和USB3.0共享連接器，所以大多數難題都在芯片設計當中。
 

PCI Express Gen 2仍然在明確的芯片外接口占有一席之地，包括處理器的內部總線接口和其它的服務器、儲存、嵌入式應用等。當然，這現存的優勢的前提是PCI Express Gen 2仍是主要的內置接口。
 

預計USB3.0將和其它新的和舊的接口規格競爭
，如HDMI、DisplayPort
、PCI Express

、DVI等連接監視器的接口。USB3.0有高的通道寬度和低的價格
，當集成至芯片組之後

，沒有理由不會用來連接監視器。USB3.0不會完全取代HDMI和DisplayPort通訊協議，因為它們各自都有增加自己的應用範圍。比如，HDMI因為具有反向通道能力而在監控攝像機市場具有影響力。但能預期的是

，USB3.0將蠶食那些正在使用至少一個USB接口的其它通訊協議應用的市場占有率。
 

USB3.0在很多方麵會改變電子市場的現狀
，但為要達到高性能和穩定性，必須使用信號調節產品來補償PCB
、連接器、yijizuizhongyaodexianlanxinhaosunhao。xiaofeiyingyongwufajieshouyonglaibaochixinhaowanzhengxingdegaojiadegaosuduyuanjian
，danyebunengrenshouxinhaowanzhengxingwentidailaideyingyongxingnenghekekaoxingxiajiang。ruguozaifasongqihejieshouqiduanshiyongzhuanjiequdongqihuifuxinhaozhiliang，gongchengshikeyibaochilianghaodexinhaoyudu

，yibianyonggengchangdexianlan，huoshiPCB布線有更高的靈活性。他們也將確保產品的設計不僅可以通過嚴格的USB3.0認證測試，也可以使用低質量的線纜並與其它USB3.0設備具有很好的互操作性。