¿Calcular la frecuencia de las líneas de datos?

Leí un cálculo sobre cómo determinar el ancho de banda de USB https://www.edn.com/electronics-blogs/all-aboard-/4425691/Rule-of-Thumb--2--Signal-bandwidth-from-clock-frequency

Aproximadamente lo que se dijo es:

USB 2.0 = 480 Mbps 
Thus the clock = 240 MHz
Multiply by 5 to get Bandwidth and get ~ 1GHz

Entonces, al probar esto para USB 3.0, creo que terminaría con esto:

USB3.0 = 640MBps
clock = 2560 Mhz
Bandwidth = ~12Ghz

Sin embargo, que yo sepa, el ruido del USB 3 se encuentra en algún lugar en el rango de 2,5 Ghz. ¿La fórmula dada en el artículo es incorrecta? ¿O hay una forma diferente en la que debería calcular la frecuencia de diferentes señales?

Respuestas (2)

La sugerencia de "multiplicar por 5" sería una forma de estimar el ancho de banda del osciloscopio necesario para obtener una visualización de forma de onda de buena fidelidad. Eso es exagerado en términos del ancho de banda mínimo requerido para transferir los datos de manera confiable.

USB utiliza codificación de línea NRZI, lo que básicamente significa que las líneas de datos pueden cambiar de estado en el período del reloj, o en algún múltiplo del período del reloj, con un límite superior determinado por la velocidad específica de operación.

Esto da como resultado una distribución de energía que tiene la forma general de la función sinc (sin(x)/x). El pico principal ocurre a la mitad de la frecuencia del reloj, y hay "nulos" (frecuencias de poca o ninguna energía) a cada lado de este pico. Con NRZI, los primeros nulos ocurren en CC y en la frecuencia del reloj.

Si puede transmitir todo este "lóbulo principal" en el dominio de la frecuencia a un receptor, tendrá pocos problemas para recuperar los datos de la señal, aunque habrá alguna distorsión visible de la forma de onda real en el dominio del tiempo. Si intenta reducir el ancho de banda por debajo de este valor, comenzará a ver cantidades significativas de ISI (interferencia entre símbolos). Por lo tanto, la mayoría de la gente diría que el ancho de banda de este tipo de señal es igual a la frecuencia del reloj.

USB 3+ ya no usa NRZI, lo que reduce significativamente el ancho de banda requerido.
@TurboJ: Bueno, no, no reduce el ancho de banda, solo evita que el ancho de banda crezca más allá de 2,56 GHz. Una vez que avanza más allá de la codificación binaria, es la tasa de símbolo la que determina el requisito de ancho de banda analógico.

No hay 2,56 GHz. USB 3.0 Gen.1 (5 Gbps) funciona exactamente a una tasa de bits de 5000 Mbps, codificación 8b/10b (= 500 MBytes/s menos sobrecarga), intervalo de unidad de 200 ps, ​​frecuencia fundamental de 2,5 GHz.

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La mejor forma de onda de la señal es casi sinusoidal, por lo que el factor "5X" es muy exagerado. Teóricamente, el ancho de banda de canal suficiente es de 5 GHz para la velocidad Gen1, y las especificaciones del cable no incluyen nada superior a 7,5 GHz.

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