最新的USB標準即USB 3.2，將數(shù)據(jù)傳輸帶寬提高到單通道10Gbps。USB 3.2的Super Speed USB Gen2規(guī)范提供了改進的數(shù)據(jù)編碼和功效，它的速度是第一代標準(5Gbps)的兩倍。USB Type-C也稱USB-C，它支持最新的USB 3.2標準。全功能的USB Type-C電纜USB 3.2 Gen2標準下可支持高達10Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，以及在DisplayPort v1.4標準下高達8.1Gbps/信道和多達4信道的顯示數(shù)據(jù)傳輸速率。

透過電纜或印刷電路板(PCB)路徑傳輸高速數(shù)據(jù)會顯著衰減和失真訊號，這個問題的解決方案就是使用重定時器。重定時器會過濾掉傳入時的抖動，同時保持符合所有功能用途的串行接口規(guī)范。其支持多種產(chǎn)業(yè)標準：USB 3.2規(guī)范、USB Type-C規(guī)范、VESA DisplayPort 1.4a和DisplayPort轉(zhuǎn)USB-C。重定時器是協(xié)議感知的，協(xié)議層在每個鏈路段獨立處理鏈路調(diào)訓(圖1)。

圖1重定時器架構(gòu)

接收器(Rx)上的模擬比特流被轉(zhuǎn)換為數(shù)字比特流。所有來自原始輸入比特流的模擬信息都被刪除(即抖動、反傾斜等)。在重新傳輸之前，數(shù)字位被鎖存/分段在彈性緩沖器中。它使用本地專用的輸入?yún)⒖碱l率和鎖相環(huán)。原始的比特流會被重新創(chuàng)建，在每個鏈路段都有一個理想的模擬剖面：反傾斜、發(fā)射器(Tx) FFE等。

重定時器遵從性/體系結(jié)構(gòu)

USB 3.2規(guī)范對USB數(shù)據(jù)的標準內(nèi)的使用重定時器是非常清晰的。USB 3.2 App E進一步闡明了支援10G和5G的兩種重定時器的實現(xiàn)分別是獨立參考頻率SSC(SRIS)和BLR。重定時器的架構(gòu)和設(shè)計將決定是否在第1代(5G)或第一代和第二代(分別為5G和10G)實現(xiàn)其延續(xù)性。10G主動重定時器解決方案的USB-C也支持5G。

?SRIS

如圖2所示，這是為USB Gen2操作定義的架構(gòu)，并且具有物理層協(xié)議感知以及軟件透明擴展設(shè)備，創(chuàng)建兩個獨立的電子鏈路段。如圖3所示，此架構(gòu)實現(xiàn)了一個使用一個本地頻率作為Tx的輸入頻率，且完全獨立于Rx頻率，包括SSC的獨立參考頻率架構(gòu)。

圖2為USB Gen2操作定義的電子鏈路段

圖3以本地時鐘作為發(fā)射機之輸入時鐘

?BLR

BLR只適用于USB Gen1的操作，并且具有一個物理層協(xié)議感知和軟件透明擴展設(shè)備，創(chuàng)建兩個獨立的電子鏈路段。如圖4所示，其所實現(xiàn)的是恢復頻率架構(gòu)。而如圖5所示，其所使用的是從輸入數(shù)據(jù)流中恢復的頻率作為Tx的輸入頻率，與Rx頻率相同。

圖4適用于USB Gen1的電子鏈路段

圖5以恢復時鐘作為發(fā)射機的輸入時終

BLR架構(gòu)只針對5G進行設(shè)計的標準規(guī)范，而非10G。主機和設(shè)備上的Rx物理量不是為第2代BLR操作而設(shè)計的，10G的BLR頻率開關(guān)機制沒有實現(xiàn)，也沒有測試。因此，當級聯(lián)多個重定時器(兩個或多個)時，不能保證第二代BLR的抖動傳輸?shù)奶匦?。主機將暴露在沒有為10G設(shè)計、模擬或測試的設(shè)備中，因此無法預測BLR的行為。在USB規(guī)范和CTS中，第二代10G操作需要SRIS架構(gòu)，因為在BLR中恢復的頻率傳輸產(chǎn)生了太多的抖動。

級聯(lián)拓撲重定時器性能表現(xiàn)

隨著桌面PC和擴展塢，或者VR頭戴設(shè)備之間對影像和數(shù)據(jù)速率的要求越來越高，通過路徑中的一系列活動組件連接源和設(shè)備的使用變得越來越常見。在這種情況下，重定時器為性能和訊號完整性提供了最佳的選擇。

USB 3規(guī)范明確指出了可支持調(diào)用最多四個串聯(lián)的重定時器。支持DisplayPort標準的重定時器功能包括Transparent(LTTPR)Mode。其支持VESA DisplayPort 1.4a規(guī)范，并允許級聯(lián)四個或更多的重定時器。

重定時器體系結(jié)構(gòu)的一個固有的優(yōu)點在于：它能夠在其接收器上恢復訊號，從模擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，并使用專用的本地參考頻率在輸出接口上重新傳輸。這種方法完全消除了輸入訊號中的抖動。當重定時器設(shè)備級聯(lián)(Cascade)時，每個階段的抖動將被移除，因此不會有抖動的累積。抖動累積直接影響當在接收器處的時候睜開眼界，會導致在通道效果不佳的后果。

?低抖動/高抖動時視覺測量示例

圖6為當處于低抖動并且最大開眼度的眼圖。圖7則顯示了一個帶有過多抖動的眼圖，而抖動又會影響眼睛的打開。重定時器會清除每個級聯(lián)設(shè)備接收器上的抖動；因此，消除抖動累積并使眼睛最大化的睜開。

圖6處于低抖動、最大開眼度的眼圖

圖7帶有過多抖動的眼圖

重定時器應用實例

在桌面計算機和筆記本電腦系統(tǒng)上的實例中，系統(tǒng)中的USB-C端口可以只是數(shù)據(jù)端口也可以是全功能端口：一個僅支持USB 3的數(shù)據(jù)端口，另一個全功能端口是指同時可支持影像與數(shù)據(jù)的端口。為了保證USB-C連接器輸出純凈的訊號，可在USB 3源和連接器之間放置一個USB 3重定時器，該定時器獨立于USB-C功能。舉例來說，可將重定時器放置在USB-C連接器附近。重定時器可恢復由PCB通道特性造成的全部插入損耗，最高可達23dB。提供一個純凈的USB 3訊號在輸出的USB-C連接器與整個USB預算可用的外部設(shè)備，并完全符合USB 3規(guī)范。

USB-C端口僅支持數(shù)據(jù)傳輸

圖8、圖9是USB-C端口僅支持數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬蓚€實現(xiàn)示例。圖8顯示了一個典型的完全支持PD 3.0的USB-C埠實現(xiàn)。在這種情況下，PCH/IO Hub或類似的設(shè)備以10Gbps的速率提供USB 3數(shù)據(jù)傳輸。PD 3.0控制器可以協(xié)商功率輸送要求并檢測電纜方向。

圖8典型完全支持PD 3.0的USB-C埠示例

圖9內(nèi)置CC檢測邏輯的重定時器設(shè)備

而對于基本的USB數(shù)據(jù)應用，則不需要完整版本的PD控制器。在這種情況下，電力傳輸是固定的，通常為15W，唯一的要求是電纜方向檢測。圖9顯示了一個內(nèi)置CC檢測邏輯的重定時器設(shè)備，CC檢測邏輯可以從外部設(shè)備識別電纜的方向。

全功能USB-C端口

圖10、圖11展示了一個全功能USB-C端口的兩個實現(xiàn)示例。一個功能齊全的USB端口可以支持以下模式：僅傳輸影像、僅傳輸數(shù)據(jù)，或者是影像數(shù)據(jù)的傳輸。圖10展示了一個具有獨立的影像和數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)。影像接口為4路顯示端口且速率為8.1Gbps。數(shù)據(jù)接口為單信道的USB 3且速率為10Gbps。對于這個示例，重定時器設(shè)備還實現(xiàn)了一個6×4 mux to接口到DisplayPort和USB 3輸入接口，并提供USB-C輸出。

圖10具有獨立的影像和數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)

圖11使用雙向4x4重定時器設(shè)備直接連接到在源中的整合式USB-C mux

對于整合式USB-C mux的計算機系統(tǒng)，不再需要外部的6×4 mux。如圖11的示例中，使用雙向4×4重定時器設(shè)備直接連接到在源中的整合式USB-C mux。而應用于筆記型和桌面計算機的下一代10Gbps速率的重定時器需要具備4個重定時器菊花式鏈路，并且要完全符合最新的USB 3.2附錄E的要求，并對USB 3.1Gen 2 10Gbps的23dB通道損耗進行損失補償，同時滿足USB 3.2CTS互操作性測試的要求。

電纜內(nèi)之重定時器

重定時器可以直接放置在電纜內(nèi)，可以獲得更長更可靠的高速連接。當在連接器的底盤處或連接器外殼上放置一個重定時器時，可使用較薄規(guī)格的電纜和較長的電纜。

重定時器在的主動電纜兩端恢復和恢復高速訊號。這使得低成本的電纜解決方案可以滿足高速顯示端口和USB 3.2訊號的性能和兼容性要求(圖12)。

圖12全功能的USB電纜示例

重定時器在2公尺甚至是長至5公尺的主動電纜兩端末尾可彌補和恢復高速訊號。這使得低成本的電纜解決方案能夠滿足高速顯示端口和USB3.2訊號的性能并符合要求。

智能型手機中之重定時器

高階智慧手機連接至擴展塢和外部顯示設(shè)備(如電視、VR頭戴顯示器等)是需要USB-C接口的重定時器。當將智能手機連接到4K電視進行直接播放流媒體時，重定時器將驅(qū)動4K影像內(nèi)容。

當連接到一個使用USB 3攝像頭且平均分辨率為4K×2K @90Hz的VR頭戴顯示器時，需要為快速數(shù)據(jù)傳輸提供一個并發(fā)的DisplayPort和USB 3支持：同步10Gbps高速USB 3.1，以及大數(shù)據(jù)傳輸?shù)腣R前置鏡頭。

當連接到USB-C擴展塢或Dongle時，需要超過5G USB 3.1或傳統(tǒng)HDMI影像支持的快速USB傳輸。

隨著智慧手機向10Gbps USB-C需求的轉(zhuǎn)移，重定時器可通過USB-C實現(xiàn)對于在靈活的移動系統(tǒng)板中保持訊號完整性，以及在數(shù)據(jù)同步、擴展塢和有線移動VR等較長電纜連接應用中即將推出的應用處理器的高帶寬數(shù)據(jù)和影像傳輸來說都是必不可少的。