JP2024515998A - 高速能力を有する絶縁されたユニバーサルシリアルバスリピータ - Google Patents

Abstract

ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）通信のための絶縁リピータ（３００）及び対応する方法。絶縁リピータは、ガルバニック絶縁障壁（３１５）の両側に、一対の外部端子（ＵＤＰ、ＵＤＭ；ＤＤＰ、ＤＤＭ）に結合されるフロントエンド回路要素（３５０、３６０）、１つ又は複数のＦＳ絶縁チャネル（ＤＰ＿ＬＲ、ＤＭ＿ＬＲ、ＤＰ＿ＲＬ、ＤＭ＿ＲＬ）を介して信号を駆動及び受信するよう適合されるフルスピード（ＦＳ）送受信機（３１０、３４０）、１つのＨＳ絶縁チャネル（ＤＨＳ＿ＬＲ、ＤＨＳ＿ＲＬ）を介し信号を駆動し、別のＨＳ絶縁チャネルを介して信号を受信するよう適合される高速（ＨＳ）送受信機を含む。フロントエンド回路要素は、ＨＳデータに対応する受信信号を１つのＨＳ絶縁チャネルを介する送信のための２状態信号に符号化し、ＨＳシグナリングに対応する受信信号を１つ又は複数のＦＳ絶縁チャネルを介する送信のための２状態信号に符号化する。絶縁障壁の他方の側のフロントエンド回路要素は、外部端子における送信のため、１つ又は複数のＦＳ絶縁チャネルを介して受信した２状態信号とＨＳ絶縁チャネルを介して受信した２状態信号を復号する。

Description

本記載は、シリアルデータ通信に関し、より詳細には、シリアルデータ通信におけるガルバニック絶縁送受信機に関する。

モデム電子デバイスや周辺機器の間のユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）通信の技術は、近年、一般的になってきた。この技術の基礎として、ケーブル及びコネクター、並びにこれらのケーブル及びコネクターを介するインターフェースプロトコルについての業界標準仕様に従って、ＵＳＢ通信が行われる。これらのプロトコルは、コンピュータ（スマートフォンヘッドセットを含む）、周辺機器、及びこれらのコンピュータに接続するその他のデバイス間の接続、通信、及び電源のインターフェース処理を制御する。ＵＳＢ接続は近年、様々なデバイスに広く採用されており、消費者や企業レベルのデバイスについての他の相互接続技術に大きく取って代わっている。

ＵＳＢ通信技術の１つの魅力的な属性は、その使いやすさ、特に柔軟性であり、それにより、特にハブやバススプリッタを介して、ＵＳＢ周辺機器をホスト又はその他のデバイスに相互接続することができる。ＵＳＢネットワークは本質的に自己構築されるので、ユーザはデバイスの設定、割り込み、Ｉ／Ｏアドレスなどを構築することなく、単にアドホックＵＳＢネットワークにデバイスを差し込んだり取り外したりし得る。製造元の立場から、ＵＳＢを用いることにより、システム設計者が後から開発される周辺デバイスに対する独自のインターフェースを開発したり、「レガシー」互換性を維持するためにインターフェースハードウェア及びソフトウェアを実装したりする必要がなくなる。

しかし、応用例によっては、特に比較的高いレベルの電力を消費するデバイス間では、ＵＳＢインターフェース処理が複雑になる。幾つかの状況において、ＵＳＢ経由で接続するデバイスのシステム接地レベルが異なる電圧であったり、ＵＳＢ接続されるデバイスのうちの１つのデバイスの電力消費が大きなコモンモード過渡現象を引き起こしたりすることがある。このような状況において、接続デバイス間のＵＳＢインターフェースにおいて、ガルバニック絶縁が望ましい。そのため、絶縁された電源を有するＵＳＢ送受信機が導入されてきた。このような送受信機はＵＳＢ「リピータ」とも呼ばれる。これらのデバイスは、バススプリッタやハブなどの、絶縁障壁を含むＵＳＢインターフェースを提供し、この絶縁障壁を横切って適用可能なＵＳＢ規格に従ってリピータ送受信機が通信を行う。

さらなる背景として、ＵＳＢ規格は、幾つかのデータレートにおける通信を提供し、各データレートクラスは、物理層におけるプロトコルによって定義されている。まずＵＳＢバージョン１．０では、１２Ｍｂｐｓの「フルスピード」（ＦＳ）ＵＳＢデータレート、及び１．５Ｍｂｐｓの「低速」（ＬＳ）データレートが定義されている。それより後のＵＳＢ規格のバージョンは、４８０Ｍｂｐｓの「高速」（ＨＳ）データレートを定義している。ＦＳ通信及びＬＳ通信のための物理層の動作仕様及びプロトコルは極めて類似しているが、ＨＳデータレートのための物理層の動作仕様及びプロトコルは、ＦＳ／ＬＳ通信のためのものとは大きく異なる。

一態様に従って、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）通信のための絶縁リピータ及び対応する方法が提供される。絶縁リピータは、ガルバニック絶縁障壁の両側に、一対の外部端子に結合されるフロントエンド回路要素と、１つ又は複数のＦＳ絶縁チャネルを介して信号を駆動及び受信するように適合されるフルスピード（ＦＳ）送受信機と、１つのＨＳ絶縁チャネルを介して信号を駆動し、別の絶縁チャネルを介して信号を受信するように適合される、高速（ＨＳ）送受信機とを含む。フロントエンド回路要素は、ＨＳデータに対応する受信信号を、１つのＨＳ絶縁チャネルを介する送信のための２状態信号に符号化し、ＦＳシグナリングに対応する受信信号を、ＦＳ絶縁チャネルの１つ又は複数を介する送信のための２状態信号に符号化する。絶縁障壁の他方の側のフロントエンド回路要素は、その外部端子において送信するために、１つ又は複数のＦＳ絶縁チャネルを介して受信した２状態信号と、ＨＳ絶縁チャネルを介して受信した２状態信号とを復号する。

これらの態様の１つ又は複数によって可能となる技術的な利点は、例えばフルスピード（ＦＳ）及び低速（ＬＳ）動作モードとともに高速（ＨＳ）動作モードを含む、複数の動作モードを効率的にサポートするためのＵＳＢネットワークにおける絶縁リピータの構築及び動作を含む。ＨＳデータの通信のための専用のＨＳ絶縁チャネルを用い、ＨＳ動作モードにおける或るシグナリングに対して１つ又は複数のＦＳ／ＬＳ絶縁チャネルを用いることによって、これらの実装において絶縁リピータの構築が効率化され得る。絶縁リピータにおけるガルバニック絶縁障壁を横切る絶縁チャネル数を減らすことで、デバイスコスト及び電力消費が削減され、ＨＳ絶縁チャネル及び送受信機を低ジッタ性能に設計し得る一方で、ＦＳ絶縁チャネル及び送受信機を低電力消費に設計し得る。

記載された態様により可能となるその他の技術的利点は、図面とともに下記の明細書を参照することにより、当業者には明らかとなろう。

１つ又は複数の実施例が実装され得る絶縁リピータを含むＵＳＢネットワークのブロック形式の電気図である。

ＵＳＢ通信のためのＦＳ動作モードにおけるデータ及びエンド・オブ・パケット指示子の従来の送信を図示するタイミング図である。

ＵＳＢ通信のためのＨＳ動作モードにおけるスタート・オブ・パケット、データ、及びエンド・オブ・パケット指示子の従来の送信を図示するタイミング図である。

ＵＳＢ通信においてＨＳ動作モードを確立する従来のハンドシェーク動作を図示するタイミング図である。

一実施例に従った絶縁リピータのブロック図及び概略図の形式の電気図である。

一実施例に従った図３の絶縁リピータの動作の一例を図示するフローチャートである。

一実施例に従った図３の絶縁リピータにおけるＦＳ動作モードにおけるデータ及びエンド・オブ・パケット指示子の送信の一例を図示するタイミング図である。

一実施例に従った図３の絶縁リピータにおけるＨＳ動作モードにおけるスタート・オブ・パケット指示子及びデータの送信の一例を図示するタイミング図である。

一実施例に従った図３の絶縁リピータにおけるＨＳ動作モードにおけるデータ及びエンド・オブ・パケット指示子の送信の一例を図示するタイミング図である。

図面において、同じ又は類似の（機能的及び／又は構造的）特徴を指定するために同じ参照番号又は他の参照識別子を用いる。

本明細書において説明する１つ又は複数の実施例は、絶縁障壁を横切る高速（ＨＳ）、フルスピード（ＦＳ）、及び低速（ＬＳ）通信をサポートするＵＳＢリピータに実装されている。これは、このような実装がこの文脈において特に有利であると考えられるためである。ただし、これらの実施例の態様がその他の応用例に有益に適用され得ることも企図される。従って、下記の説明は単なる例示であり、特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本明細書に従ったＵＳＢネットワークにおける絶縁ＵＳＢリピータ１００の機能を図示するハイレベルブロック図である。この最小限のシステムにおいて、ホストデバイス１０２及び周辺デバイス１０４が、絶縁ＵＳＢリピータ１００を介してＵＳＢ通信を行う。リピータ１００は、「絶縁器」又は「絶縁リピータ」と呼ばれることもあり、このような用語は、本明細書の目的に対して交換可能である。ＵＳＢ規格に従って、１本のＵＳＢケーブルの差動線Ｄ１＋、Ｄ１－が、ホストデバイス１０２をリピータ１００に接続し、別のＵＳＢケーブルの差動線Ｄ２＋、Ｄ２－が、リピータ１００を周辺デバイス１０４に接続する。ただし、この例において、ホストデバイス１０２は、周辺デバイス１０４の、それぞれ、電源電圧ＶＢＵＳ２及び接地ＧＮＤ２とは異なる電源電圧ＶＢＵＳ１及び接地ＧＮＤ１から給電される。そのため、ホストデバイス１０２と周辺デバイス１０４の間のインターフェースは、これら２つのデバイス間にガルバニック絶縁を提供して大きな電圧差を阻止し、接地ループを防止し、異なる接地電位間のコモンモード過渡現象を阻止することが求められる。

ＵＳＢ絶縁リピータ１００は、このガルバニック絶縁を提供する。図１に示すように、絶縁器１００は２つの送受信機１０６、１０８を含み、送受信機１０６は差動線Ｄ１＋、Ｄ１－に結合され、送受信機１０８は差動線Ｄ２＋、Ｄ２－に結合される。この例において、送受信機１０６は、ホストデバイス１０２とともに、電源電圧ＶＢＵＳ１及び接地ＧＮＤ１によってバイアスされ、一方、送受信機１０８は、周辺デバイス１０４の電源電圧ＶＢＵＳ２及び接地ＧＮＤ２によってバイアスされる。送受信機１０６は、送信機１０５及び受信機１０７を含み、送受信機１０８は、受信機１０９及び送信機１１１を含む。送受信機１０６の送信機１０５は、結合インダクタ対（例えば、変圧器）１１０を介して送受信機１０８の受信機１０９に（下り）信号を送信し、一方、送受信機１０８の送信機１１１は、結合インダクタ対１１２を介して送受信機１０６の受信機１０７に（上り）信号を送信する。送受信機１０６と１０８間の信号の（結合インダクタ対１１０、１１２による）この誘導結合は、ガルバニック絶縁障壁１１５を確立して、ホストデバイス１０２と周辺デバイス１０４との間に所望のガルバニック絶縁を提供する。

上述したように、有効な規格（例えば、ＵＳＢバージョン２．０以降）に従ったＵＳＢ通信は、１２Ｍｂｐｓの「フルスピード」（ＦＳ）データレート、１．５Ｍｂｐｓの「低速」（ＬＳ）データレート、４８０Ｍｂｐｓの「高速」（ＨＳ）データレートを含む、様々なデータレートにおける通信を可能にする。有効なＵＳＢ規格に従って、ＦＳ、ＬＳ、及びＨＳ動作モードの各々において、データ送信と制御シグナリングの両方が一対の差動信号線（例えば、図１のＤ１＋、Ｄ１－）上で成される。差動信号線上のデータ送信は、差動「１」レベル及び差動「０」レベルとして通信される。例えば、ＦＳ及びＬＳ動作モードにおいて、ホストデバイス１０２によって駆動される差動「１」が、２．８Ｖを超える駆動信号線Ｄ１＋及び０．３Ｖ未満の信号線Ｄ１－によって示され、差動「０」が、２．８Ｖよりも大きい駆動信号線Ｄ１－及び０．３Ｖ未満の信号線Ｄ１＋によって示される。省略形として、差動「１」レベルを「Ｊ」状態と称し、差動「０」レベルを「Ｋ」状態と称する。ＨＳ動作モードにおいて、差動「１」（Ｊ）が、信号線Ｄ１－に対する信号線Ｄ１＋の差動電圧が約＋４００ｍＶより大きいことによって示され、差動「０」が、この差動電圧が約－４００ｍＶより小さい（より負である）ことによって示される。

制御シグナリングには、デバイスの切断、アイドル、動作モード（例えば、ＦＳ又はＬＳ）などの動作状態の通信が含まれる。これらの様々な状態を検出するために、ハブ及び絶縁器を含むＵＳＢデバイスのインターフェースにプルアップ抵抗及びプルダウン抵抗が設けられる。一対の差動信号線上のＵＳＢにおける制御シグナリングは、例えば、リセット、スタート・オブ・パケット（ＳＯＰ）、エンド・オブ・パケット（ＥＯＰ）などの事象も示す。図２Ａは、ＦＳ動作モードにおけるこのような制御シグナリングの一例、すなわち、データビットのパケットの送信に続くエンド・オブ・パケット（ＥＯＰ）のシグナリングのための例を図示する。図２Ａにおいて、Ｄ＋及びＤ－差動線（例えば、図１のＤ１＋及びＤ１－）のレベルは、パケットの最後の数データビットに従ったＦＳデータレートで遷移する。パケットの最終ビット（図２ＡのビットＬＢ）に続く時間ｔ１において、送信デバイスがＤ＋線及びＤ－線の両方をローレベルにプルすることにより、エンド・オブ・パケットが示される。Ｄ＋及びＤ－がいずれも低レベルである状態を、一般に「シングルエンドゼロ」又は「ＳＥ０」条件と称する。ＵＳＢ規格に従って、エンド・オブ・パケットが、２ビット期間にわたるＳＥ０によって示され、その後、時間ｔ２において送信デバイスが１ビット期間の間Ｊ状態（すなわち、Ｄ－がハイでＤ＋がロー）を駆動する。時間ｔ３においてＪビットが完了すると、送信デバイスはＤ＋線、Ｄ－線をフロートさせることができ、それにより、アイドル状態に入る。ＬＳ動作モードにおけるシグナリングは、ＦＳ動作モードにおけるシグナリングと同様である。

図２Ｂは、ＵＳＢ規格のＨＳ動作モードに従った制御シグナリングの一例を図示する。図２Ｂの例において、スタート・オブ・パケット（ＳＯＰ）は、送信デバイスがアイドル状態に続いて（ＨＳデータレートが高い）Ｋ－Ｊ状態対のシーケンスを駆動することによって示され、アイドル状態は、ＨＳモードにおいて、両データ線Ｄ＋、Ｄ－が低レベル（‐０差動）であるＳＥ０状態によって示される。Ｋ－Ｊビット対のシーケンスは同期パターンに相当し、続いて、データビットが送信され得る。エンド・オブ・パケット（ＥＯＰ）は、ＨＳモードにおいて、パケットの最終データビットのデータ状態とは逆のデータ状態の拡張された送信によって示される。図２Ｂに示すように、Ｋ又はＪ状態における最終データパケットビットは、それぞれ、ＥＯＰがＪ又はＫ状態における８ビットシーケンスによって示されることを意味する（例えば、ＥＯＰは、Ｋにおける最終データビットに続くＪの８ビット持続時間によって示される）。単一の逆の状態におけるこの８ビットシーケンスは、ＵＳＢ規格に従ったビットスタッフィング（bit-stuffing）誤差であり、そのため、８ビットのデータとしてではなく、ＥＯＰ指示子として機能し得る。ＥＯＰ指示に続いて、送信デバイスは再びアイドル状態に入り得る。

図２Ａ及び図２Ｂに例として示すように、様々なＵＳＢ動作モードにおける差動線対を介するデータビット及び制御シグナリングの通信は、２つの差動状態Ｊ及びＫだけでなく、ＳＥ０の第３の状態（両線ともローに駆動される）の送信に関与する。そのため、これら３つの状態を通信するために、２本の信号線（例えば、差動シグナリング）が必要とされる。しかし、図１のＵＳＢ絶縁器１００によって提供されるガルバニック絶縁は、所与の導体に対する双方向通信を禁止する。そうではなく、上述したように、ガルバニック障壁１１５を横切る通信は、上り通信と下り通信のための、この場合は個別の結合インダクタ対１１０、１１２を介する、個別の信号経路に関与する。従って実際には、絶縁障壁１１５を横切ってＪ、Ｋ、及びＳＥ０の３つの状態を通信するために、各方向に２つずつ、ガルバニック絶縁障壁１１５を横切る４つの絶縁「チャネル」が必要とされる。

上述したように、ＵＳＢデータ伝送及びシグナリングプロトコルは、ＦＳ及びＬＳ動作モードについて極めて類似している。従って、従来のリピータ及び絶縁器は、同じ４つの絶縁チャネルを介するＦＳ及びＬＳ動作モード両方をサポートし得る。しかし、ＨＳ動作モードにおけるデータ送信及びシグナリングプロトコルは、ＦＳ動作モード及びＬＳ動作モードにおけるものと大きく異なる。ＦＳ及びＬＳモード（例えば、公称３．３Ｖ）に対してＨＳモード（例えば、公称４００ｍＶ）についての差動論理レベルが異なるので、ＨＳモードとＦＳ／ＬＳモードのための異なる終端（例えば、対応するバイアスレベルにおけるプルアップ及びプルダウン抵抗）が必要になる。そして、図２Ａ及び図２Ｂから明らかなように、ＦＳ／ＬＳに対するＨＳモードについてのシグナリングプロトコルの違いも存在する。例えば、ＨＳ動作モードにおけるＳＥ０状態がアイドル条件であるのに対し、ＦＳ／ＬＳにおいてＥＯＰがＳＥ０状態によって示されるなどである。

また、ＵＳＢ接続に対してＨＳ動作モードへのエントリは、ＦＳ動作モード（すなわち、より遅いデータレート及びより高い差動論理レベル）において実施される「ハンドシェーク」シーケンスとして行われる。図２Ｃは、ＵＳＢ通信のためのＨＳ動作モードがホストデバイスと接続デバイスとの間で開始されるこの「ハンドシェーク」シーケンスの一例を図示する。この例において、図２Ｃに示すように、ハンドシェークシーケンスは、ＦＳモードデバイスとして示す接続デバイスが、アイドル状態において、そのＤ＋線を＋３．３Ｖまでプルアップすることによって開始される。ＨＳ機能が利用可能であることは、接続デバイスが少なくとも１ミリ秒間そのＤ＋線をプルダウンすることによってＳＥ０条件を表し、それに続く、特定の時間（例えば、１～７ミリ秒）の間のＫ状態における「チャープ」によって、接続デバイスからホストに示される。これに応答して、ＨＳ動作をサポートするＵＳＢホストは、アイドル状態のないＫ及びＪのチャープ対の交番するシーケンスを送信し、その間、接続デバイスはその終端抵抗を切り替えてＨＳ動作モードのより低い差動信号レベルをイネーブルする。次いで、ホストデバイスからのＫ－Ｊチャープ対が停止すると、ＨＳ動作モードへのリセットが完了し得る。

ＦＳ及びＬＳデータレートに加えてＨＳ動作をサポートすることは、図１のリピータ１００などの絶縁器にとって望ましいが、ＨＳモードとＦＳ／ＬＳモードの間の電圧レベル、タイミング要件、及びシグナリングの違い、並びに、ＨＳ動作モードへのエントリがＦＳモードのより高い電圧及びより低いレートでハンドシェークエントリを介して実施される方式、の違いにより、その他の考慮事項から見てとりわけ、ＵＳＢ絶縁器について利用可能な動作モードとしてのＨＳモードの設計と実装に大きな障壁が生じることが観察されている。同じ絶縁チャネルを介するＨＳ及びＦＳ／ＬＳの両方の動作をサポートする絶縁器の設計では、一方ではＨＳに必要な低ジッタ性能と、他方ではＦＳ／ＬＳの電力消費及び絶縁定格との間で難しいトレードオフが生じ、その結果、最適な性能に準ずる性能しか得られず、おそらくはＨＳ信号経路にリタイマ機能が必要となって、デバイスコストが増加してしまう。逆に、ＨＳ動作モード専用に設計される４つの個別の絶縁チャネルを、ＨＳモードで動作するときにオフになるＦＳ／ＬＳ動作モード専用に設計される４つの個別の絶縁チャネルとともに実装することもできるが、各絶縁チャネルは、デバイス面積及び電力消費の点で比較的不経済である。そのため、ＨＳ及びＦＳ／ＬＳ ＵＳＢ通信をサポートするために１つの絶縁器に８つの絶縁チャネルを提供することは、非常に不経済な解決策である。

図３は、１つ又は複数の実装に従った絶縁ＵＳＢリピータ３００を図示する。ＵＳＢリピータ３００は、ＨＳ動作モードにおいてＦＳ／ＬＳ絶縁チャネルをＨＳ絶縁チャネルと組み合わせて用いるように構築され、それにより、良好な絶縁及び高速性能を備えた複数のＵＳＢモードの効率的な実装が可能となる。図３の実装に従って、リピータ３００は、ＵＳＢホストに結合するための上りＵＳＢ差動入出力（Ｉ／Ｏ）ＵＤＰ、ＵＤＭと、周辺デバイス、又はＵＳＢホストにサービス又は機能を提供するその他のＵＳＢデバイスなどのＳＢデバイスに結合するための下りＵＳＢ差動入出力Ｉ／Ｏ ＤＤＰ、ＤＤＭとを有する。上りＩ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭは、ＵＳＢ送受信３０２に結合され、下りＩ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭは、ＵＳＢ送受信機３３２に逆に結合される。実際には、上り側及び下り側のＵＳＢ送受信機３０２、３３２は、有効なＵＳＢ規格に従って様々な動作モード（ＬＳ、ＦＳ、ＨＳ）におけるホストとデバイスの接続について特定されるように、プルアップトランジスタやプルダウントランジスタなどの終端デバイスの結合及び制御が異なる。また、ＵＳＢトランシーバ３０２は、Ｉ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭにおける信号の有無を検出するように動作するスケルチ検出器３１２を含む。例えば、スケルチ検出器３１２は、差動信号の包絡線が閾値レベルより大きい振幅（例えば、＞１５０ｍＶ）を有するか、又は、別の閾値レベルより小さい振幅（例えば、＜１００ｍＶ）を有するかを検出し、それに応答して制御信号を発行するように動作し得る。図３の例に示すように、スケルチ検出器３１２からのこれらの制御信号の１つ又は複数が、高速デジタルコア３０４に転送される。これらのスケルチ制御信号に応答して、リピータ３００は、Ｉ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭにおけるより低い差動振幅をノイズとして無視し、より高い差動振幅を信号とみなすように動作する。例えば、スケルチ検出器３１２からの制御信号は、高速デジタルコア３０４が、Ｉ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭで受信される信号の通信を、閾値レベル未満（例えば「スケルチ」条件内）の差動信号包絡線に応答してＨＳ絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲを介する通信から遮断し、閾値レベルを超える（例えば「スケルチなし」条件内）差動信号包絡線に応答してＨＳ絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲを介する信号の通信を可能にするように、高速デジタルコア３０４による信号の送信をゲート制御するように動作し得る。リピータ３００の下り側のＵＳＢ送受信機３３２も同様にスケルチ検出器３４２を含み、Ｉ／Ｏ ＤＤＰ、ＤＤＭにおける差動信号の有無を同様に検出し、それに応じて高速絶縁チャネルＤＨＳ＿ＲＬを介する信号の通信をゲート制御する。

図３に示すように、リピータ３００の上り側は、下記に説明する方式でＨＳ動作モードの動作を制御するための適切なデジタル論理で構築される高速デジタルコア３０４を含む。高速デジタルコア３０４及びＵＳＢ送受信機３０２は、いずれもＨＳ送信機／受信機（送受信機）３０８に結合される。ＨＳ送受信機３０８は、絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲを介してシングルエンド信号をリピータ３００の下り側に送信するためのドライバ回路要素と、絶縁チャネルＤＨＳ＿ＲＬを介してリピータ３００の下り側からシングルエンド信号を受信及び検出するための受信器回路要素とを含む。リピータ３００の上り側はさらに、ＦＳ／ＬＳ ＵＳＢ通信をサポートするＵＳＢデジタルコア３０６を含み、下記で詳細に説明するように、ＨＳ動作モードのためのシグナリングもサポートする。ＵＳＢデジタルコア３０６はＦＳ／ＬＳ送受信機３１０に結合され、ＦＳ／ＬＳ送受信機３１０は、一対の絶縁チャネルＤＰ＿ＬＲ及びＤＭ＿ＬＲ（「Ｐ」及び「Ｍ」は、それぞれ、＋及び－の差動線を示す）を介して差動信号を送信するためのドライバ回路要素と、リピータ３００の下り側から絶縁チャネルＤＰ＿ＲＬ及びＤＭ＿ＲＬを介して差動信号を受信し検出するための受信回路要素とを含む。

上り側と同様に、リピータ３００の下り側は、ＵＳＢ送受信機３３２に加えて、それぞれ、絶縁チャネルＤＨＳ＿ＲＬ及びＤＨＳ＿ＬＲを介してシングルエンド信号を送受信するためのドライバ及びレシーバ回路要素を備えるＨＳ送信機／受信器３３８に結合される高速デジタルコア３３４を含む。このように、ＨＳ送受信機３０８及び３３８は、絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲ、ＤＨＳ＿ＲＬを介して互いに通信している。リピータ３００の下り側はさらに、ＦＳ／ＬＳ ＵＳＢ通信と、ＨＳ動作モードのためのシグナリングとをサポートするＵＳＢデジタルコア３３６を含む。ＵＳＢデジタルコア３３６はＦＳ／ＬＳ送受信機３４０に結合され、ＦＳ／ＬＳ送受信機３４０は、絶縁チャネル対ＤＰ＿ＬＲ及びＤＭ＿ＬＲを介して差動信号を送信するためのドライバ回路要素と、リピータ３００の下り側から絶縁チャネルＤＰ＿ＲＬ及びＤＭ＿ＲＬを介して差動信号を受信及び検出する受信回路要素とを含む。

この実施例に従って、ＨＳ送受信機３０８、３３８は、ＵＳＢ ＨＳ動作モードに従った高データレート通信によく適するように構築され得、一方、ＦＳ／ＬＳ送受信機３１０、３４０は、ＦＳ／ＬＳ動作モードに従った低データレート通信に適するように構築され得る。別の言い方をすれば、ＨＳ及びＦＳ／ＬＳの両方の動作を扱うために必要とされる妥協なしに、或る設計上のトレードオフをその動作モードのための各送受信機の設計及び構造において行い得る。例えば、ＨＳ送受信機３０８、３３８の設計は、電力消費を犠牲にして低ジッタ性能を優先し得、一方、ＦＳ／ＬＳ送受信機３１０、３４０の設計は、より低いデータレート通信の緩和されたジッタ仕様を満たしながら電力消費の低減を優先し得、いずれの場合も良好なガルバニック絶縁定格の維持が保証される。

そのため、この実装に従って、リピータ３００は、絶縁障壁３１５を横切って計６つの絶縁チャネルを提供する。すなわち、ＦＳ及びＬＳ ＵＳＢ通信をサポートする４つの絶縁チャネルと、ＨＳ ＵＳＢデータ通信専用の２つの絶縁チャネルであり、これらＦＳ／ＬＳ絶縁チャネルの１つ又は複数を用いて、ＨＳ接続並びにＨＳシグナリングのハンドシェーク確立をサポートする。より具体的には、リピータ３００は、ＦＳ／ＬＳ下りデータ及びＨＳハンドシェーク信号を通信するための順方向（下り）方向の２つのＦＳ／ＬＳ絶縁チャネルＤＰ＿ＬＲ、ＤＭ＿ＬＲと、ＦＳ／ＬＳ下りデータ及びＨＳハンドシェーク信号も通信するための逆（上り）方向の２つのＦＳ／ＬＳ絶縁チャネルＤＰ＿ＲＬ、ＤＭ＿ＲＬと、下りＨＳデータを通信するための順方向の１つのＨＳ絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲと、上りＨＳデータを通信するための逆方向の１つのＨＳ絶縁チャネルＤＨＳ＿ＲＬとを含む。絶縁障壁３１５は、両者の間に直流接続がないという意味で対向する２つの側の回路要素を電気的に分離する構成要素、回路要素、又はその両方を構成する。絶縁障壁３１５によって確立されるこのガルバニック絶縁は、絶縁障壁のいずれの側の回路要素も個別の電源電圧を受け取り、互いに個別の接地レベルを有することと、絶縁障壁３１５を横切って通信されるいかなる信号もＡＣ又はトランスデューサ結合によるものであることとを保証する。図３に示すように、絶縁障壁３１５は、６つの絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲ、ＤＨＳ＿ＲＬ、ＤＰ＿ＬＲ、ＤＭ＿ＬＲ、ＤＰ＿ＲＬ、及びＤＭ＿ＲＬの各々に対して容量的に実装され得る。図３に示すこの例において、絶縁障壁３１５は二重容量絶縁障壁によって実装される。絶縁障壁３１５は、誘導、光学、無線、圧電、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）、又はその他の絶縁技術を含むその他の方式によって実現されてもよい。例えば、各絶縁チャネルは、結合インダクタ対を含み得る。

図３には示さないが、リピータ３００の上り側と下り側の電源電圧及び接地レベルは、ガルバニック絶縁の目的で互いに分離している。例えば、送受信機３０２、高速デジタルコア３０４、及びＵＳＢデジタルコア３０６、並びにＨＳ送受信機３０８及びＦＳ／ＬＳ送受信機３１０の上り側機能は、同じ電源ノードＶＢＵＳ１及び接地ノードＧＮＤ１からバイアスされ得る。送受信機３３２、高速デジタルコア３３４、ＵＳＢデジタルコア３３６、ＨＳ送受信機３３８、及びＦＳ／ＬＳ送受信機３４０の下り側機能は、電源ノードＶＢＵＳ２及び接地ノードＧＮＤ２からバイアスされ得る。電源ノードＶＢＵＳ１は、絶縁障壁３１５によって電源ノードＶＢＵＳ２から絶縁され、接地ノードＧＮＤ１は、論理障壁３１５によって接地ノードＧＮＤ２から絶縁される。或いは、様々な上り側機能は、下り側機能が有し得るように、それらの間で異なる電源電圧及び接地レベルを有し得るが、いずれの場合も、絶縁障壁３１５の他方の側の機能から電気的に分離して維持されるべきである。

一実装において、送受信機３０２、高速デジタルコア３０４、及びＵＳＢデジタルコア３０６の上り側機能は、ＵＳＢ「フロントエンド」集積回路３５０などの同じ集積回路に実装され、一方、送受信機３３２、高速デジタルコア３３４、及びＵＳＢデジタルコア３３６の下り側機能は、ＵＳＢフロントエンド集積回路３６０に実装される。この例において、ＨＳ送受信機３０８、ＦＳ／ＬＳ送受信機３１０、ＨＳ送受信機３３８、及びＦＳ／ＬＳ送受信機３４０は、各々別個の集積回路に実装される。或いは、リピータ３００の様々なデジタル論理及び送受信機機能が、所望の実装に応じて、より少ない又はより多くの集積回路に実装され得る。また、リピータ３００自体の一部又は全部は、例えばマイクロコントローラベースのシステムにおいてＵＳＢポートを絶縁するために、より大規模な集積デバイス内に実装され得る。図３の実装におけるリピータ３００の特定の実装は、排他的又は限定的なものではない。

上述したように、差動Ｉ／Ｏ対 ＵＤＰ／ＵＤＭとＤＤＰ／ＤＤＭとの間で通信されるなど、ＵＳＢ物理層において用いられる信号は、差動「１」、差動「０」、及びＳＥ０（両方の線がロー）の３つの状態を用いる。図３の実装に従って、１つのＩ／Ｏ対（例えば、ＵＤＰ、ＵＤＭ）で受信されたこれらの３つの状態は、絶縁障壁３１５を横切った適切な絶縁チャネルを介する２状態信号とした送信のために符号化され、続いて、ガルバニック障壁３１５の他方の側で復号され、他方のＩ／Ｏ対（例えば、ＤＤＰ、ＤＤＭ）を介して再送信される。この例において、リピータ３００の絶縁チャネルを介して送信される２状態信号は、「０」論理レベル（論理ロー）又は「１」論理レベル（論理ハイ）の一方において、シングルエンド２値信号の形式に符号化される。或いは、リピータ３００の絶縁チャネルを介して送信される２状態信号は、Ｉ／Ｏ対ＵＤＰ／ＵＤＭ又はＤＤＰ／ＤＤＭにおいて受信した信号の各遷移が、受信遷移の極性を示すパルスとして絶縁チャネルを介する送信のために符号化されるエッジベースの符号化とし得る。リピータ３００の絶縁チャネルを介して送信される２状態信号の別の代替例は、「ＯＮ－ＯＦＦキーイング」と呼ばれ、この例では、信号の２つの状態は、キャリアの存在（例えば、「１」状態を表す）又はキャリアの不在（例えば、「０」状態を表す）によって表される。この実装に従ったリピータ３００は、絶縁障壁３１５を横切る絶縁チャネルを介する信号の送信において、これらの及び類似の２状態符号化の任意のものを用い得ることが企図されている。

上述したように、差動Ｉ／Ｏ対ＵＤＰ／ＵＤＭとＤＤＰ／ＤＤＭとの間で通信されるＵＳＢ物理層信号は、差動「１」、差動「０」、及びＳＥ０（両方の線がロー）の３つの状態を表す。或いは、リピータ３００によって受信及び送信される外部信号は、３つ又はそれ以上の可能な状態又は条件を表すシングルエンドデータ信号の組み合わせ、３値シングルエンド信号など、その他の形式又は符号化とし得ることが企図されている。本記載の目的のため、リピータ３００のＩ／Ｏにおいて受信され、そこから送信されるＵＳＢ物理層信号は、差動「１」、差動「０」、及びＳＥ０（両線ともロー）の３つの利用可能な状態を有する差動信号の形式として説明する。

図４を参照して、図１のシステムにおけるホストデバイス１０２及び周辺デバイス１０４などの、２つのＵＳＢデバイス間で、一実装に従ってこれらのデバイス間のガルバニック絶縁を維持しながら、ＵＳＢ信号を通信するリピータ３００の動作を一般的な意味で説明する。プロセス４０２において、リピータ３００は、そのＩ／Ｏ対ＵＤＰ、ＵＤＭ、又はＤＤＰ、ＤＤＭの一方における適用可能なＵＳＢ規格に従った差動信号を受信する。

下記の例は、リピータ３００が、プロセス４０２において、その上り側Ｉ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭにおいてホストデバイス１０２から差動信号を受信する場合について説明する。下り側Ｉ／Ｏ ＤＤＰ、ＤＤＭにおいて受信する信号に対するリピータ３００の動作は同様のプロセスに従う。上述したように、Ｉ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭにおいて受信したこれらの信号は、利用可能なＵＳＢ動作モード（例えば、ＨＳ、ＦＳ、ＬＳ）の１つに適用可能なデータ又はシグナリングを含み得、そのため、差動「１」、差動「０」、及びＳＥ０の適用可能な状態のいずれか１つであり得る。プロセス４０２において受信したこれらの差動信号は、リピータ３００のＵＳＢ送受信機３０２によって処理され、ＵＳＢ送受信機３０２は、プロセス４０４において、受信した差動信号が、リピータ３００が現在動作している適切な動作モード（ＨＳ、ＦＳ、ＬＳ）のデータ又はシグナリングを構成するかを検出する。判定４０５において、ＵＳＢ送受信機３０２は、場合によっては、高速デジタルコア３０４及びＵＳＢデジタルコア３０６の論理回路要素と共に、受信したＵＳＢ差動信号を絶縁障壁３１５を横切って周辺デバイス１０４に通信するために、リピータ３００において取るべき適切な動作を判定する。

判定４０５において、差動信号がＦＳ又はＬＳ動作モードの一方のデータ又はシグナリングに対応すると判定される場合、プロセス４０６がＵＳＢデジタルコア３０６によって実施されて、受信した差動信号をＦＳ／ＬＳ送受信機３１０による絶縁障壁３１５を横切る通信のための２状態信号に符号化する。判定４０５において差動信号がＨＳモードにおけるデータ通信及びシグナリングに対応すると判定された場合、プロセス４０８がＨＳデジタルコア３０４によって実施されて、受信した差動信号を、ＨＳ絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲを介する絶縁チャネル３１５を横切るＨＳトランシーバ３０８による通信のための２状態信号に符号化し、プロセス４１０がＵＳＢデジタルコア３０６によって実施されて、ＦＳ／ＬＳ絶縁チャネルＤＰ＿ＬＲ、ＤＭ＿ＬＲの１つ又は複数を用いてＦＳ／ＬＳ送受信機３１０による絶縁障壁３１５を横切る通信のためのシグナリング情報（例えば、ＥＯＰ事象を示すＳＥ０条件）を符号化する。判定４０５において差動信号がＦＳ動作モードからＨＳ動作モードに切り替えるためのハンドシェークシーケンスに対応すると判定された場合、プロセス４１２がＵＳＢデジタルコア３０６によって実施されて、受信した差動信号を、ＦＳ／ＬＳ送受信機３１０による絶縁障壁３１５を横切る通信するための２状態信号に符号化し、そのため、周辺デバイス１０４は、ＨＳ絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲ、ＤＨＳ＿ＲＬをイネーブルする前に適切に応答し得る。

符号化された信号がＨＳ送受信機３０８又はＦＳ／ＬＳ送受信機３１０から絶縁障壁３１５を横切って送信され、リピータ３００の下り側の対応するＨＳ送受信機３３８又はＦＳ／ＬＳ送受信機３４０によって受信された後、プロセス４２０が、下り側のＨＳデジタルコア３３４又はＵＳＢデジタルコア３３６のうちの適切な方によって実施される。復号プロセス４２０に続いて、プロセス４２２において、適用可能なデジタルコア機能は、適用可能なＵＳＢ規格に従って、Ｉ／Ｏ ＤＤＰ、ＤＤＭにおける対応する差動信号を周辺デバイス１０４に送信するようにＵＳＢ送受信機３３２を制御する。その結果、ホストデバイス１０２によって送信されたＵＳＢ信号は、リピータ３００によって周辺デバイス１０４に、これら２つのデバイス間の絶縁が維持される方式で転送される。

ここで図５を参照して、図４のプロセス４０６、４１２、及び４２２に従った、ＦＳ動作モードにおける絶縁障壁３１５を横切る２状態信号の符号化及び通信の一例を、下りＦＳデータの後にエンド・オブ・パケット（ＥＯＰ）が続く場合について説明する。この例では、１つのＦＳ絶縁チャネル（例えば、絶縁チャネルＤＭ＿ＬＲ）を用いて、絶縁障壁３１５を横切ってデータを下りに通信する一方で、２つの下りＦＳ絶縁チャネル（例えば、絶縁チャネルＤＰ＿ＬＲ及びＤＭ＿ＬＲ）の組み合わせが、様々なシグナリング条件を示すために用いられる。また、この例において、絶縁チャネルＤＰ＿ＬＲ及びＤＭ＿ＬＲを介して通信される２状態信号は、シングルエンド論理信号の形式であるが、上述したように、２状態信号のその他の形式又は符号化が代わりに用いられてもよい。図５のこの例のために、受信したＵＳＢ信号の符号化は下記を含む。
この表１において、送信の方向に応じて、「ＤＰ」は、絶縁チャネＤＰ＿ＬＲ又はＤＰ＿ＬＲのいずれかを指し、「ＤＭ」は、絶縁チャネルＤＭ＿ＬＲ又はＤＭ＿ＲＬのいずれかを指す。入力ＵＤＰ、ＵＤＭにおいて受信される、図５に示す最初の４つの差動信号は、Ｊ状態およびＫ状態のシーケンス、すなわちＪ－Ｋ－Ｊ－Ｋに対応する。表１の符号化に従って、これらの交番するＪ状態及びＫ状態は、ＦＳ／ＬＳ送受信機３１０によって絶縁障壁３１５を横切って通信される。これは、その絶縁チャネルＤＰ＿ＬＲを論理「１」レベルに駆動し、受信した論理状態に従って絶縁チャネルＤＭ＿ＬＲを駆動することによって行われる。図５は、受信したＪ又はＫ状態と交番する絶縁チャネルＤＭ＿ＬＲ（例えば、Ｊ状態の場合は論理「０」のＤＭ＿ＬＲ、Ｋ状態の場合は論理「１」のＤＭ＿ＬＲ）と組み合わせたハイレベルの絶縁チャネルＤＰ＿ＬＲによるこの符号化を図示する。図５から明らかなように、絶縁障壁３１５を横切って通信され、ＦＳ／ＬＳ送受信機３４０によって受信されるこれらの符号化されたＪ及びＫ状態は、次いで、プロセス４２０においてＵＳＢデジタルコア３３６によって復号され、プロセス４２２において、対応するＪ及びＫ状態としてＩ／Ｏ ＤＤＰ、ＤＤＭ上でＵＳＢ送受信機３３２によって送信される。

この例では、図５に示す第２のＫ状態は、パケットの最終有効ビットであり、そのため、ホストデバイス１０２によって送信されるエンド・オブ・パケット（ＥＯＰ）指示子が続く。図２Ａに関連して上述したように、ＦＳ／ＬＳモードのためのＵＳＢ規格は、ＥＯＰが２ビット期間にわたるＳＥ０状態と、それに続く1期間にわたるＪ状態とによって示されることを特定する。そのため、図５の時間ｔ１で開始すると、リピータ３００が、最終有効（Ｋ）ビットの後、Ｉ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭの両方においてロー論理レベルの形式でＳＥ０を受信する。表１の符号化に従って、ＵＳＢデジタルコア３０６は、プロセス４０６においてこのＳＥ０状態を論理「０」におけるチャネルＤＰ＿ＬＲ、及び論理「１」における絶縁ＤＭ＿ＬＲとして符号化し、ＦＳ／ＬＳ送受信機３１０は、それに従って、ＦＳ／ＬＳ送受信機３４０における受信のために、絶縁障壁３１５を横切ってこれらの絶縁チャネルを駆動する。ＵＳＢデジタルコア３３８は、絶縁チャネルＤＰ＿ＬＲ、ＤＭ＿ＬＲのこの状態をＳＥ０としてそれぞれ０及び１として復号し、両方のＩ／Ｏ ＤＤＰ、ＤＤＭをローに駆動するようにＵＳＢ送受信機３３２を制御する。これにより、この例ではＳＥ０条件が周辺デバイス１０４に転送される。図５に示すように、Ｋ状態における最終有効ビットは、この最終ビットの信頼できる送信を保証するために、ＵＳＢ送受信機３３２によってＩ／Ｏ ＤＤＭ上でわずかに拡張される。

２ビット期間にわたって延在するＩ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭにおけるＳＥ０状態に続いて、ホストデバイス１０２は、図５の時間ｔ２から開始するように示すように、Ｊ状態を１ビット期間にわたって送信する。Ｉ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭにおけるこのＪ状態は、ＦＳ／ＬＳ送受信機３１０によって絶縁チャネルＤＰ＿ＬＲを介して論理「１」として送信され、絶縁チャネルＤＭ＿ＬＲを介して論理「０」として送信されるＪ状態（図５に「Ｄ－Ｊ」として示す）として、ＵＳＢデジタルコア３０４によって符号化される。この状態は、リピータ３００の下り側のＵＳＢデジタルコア３４０によって復号され、ＵＳＢトランシーバ３３２によってＩ／Ｏ ＤＤＰ、ＤＤＭ上のＪ状態として送信される。Ｊ状態を示すためのＩ／Ｏ ＤＤＰの遷移は、Ｉ／Ｏ ＤＤＭにおける時間ｔ１に続く最終有効なＫビットの拡張があると、わずかに遅延され得る。ＵＳＢ規格に従って、ＥＯＰ指示子におけるＪ状態の１ビット期間の後、Ｉ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭは、時間ｔ３において浮遊状態にされてアイドル状態になる。このアイドル状態は、１ビット期間を超えて１／０状態を維持するＵＳＢ送受信機３１０によって表１の符号化に従って絶縁チャネルＤＰ＿ＬＲ、ＤＭ＿ＬＲ上に符号化され、次いで、アイドル状態に入る際にリピータ３００の下り側のＵＳＢデジタルコア３３６によって復号される。次いで、ＵＳＢデジタルコア３３６は、ＵＳＢ送受信機３３２を制御して、そのＩ／Ｏ ＤＤＰ、ＤＤＭを浮遊状態にして、ＥＯＰ指示子に続くアイドル条件を周辺デバイス１０４に示す。

この実装に従って符号化され得るＦＳ／ＬＳ動作モードの付加的な状態を下記の表２にまとめる。表２におけるＬ／Ｒ命名法は、図３に示すように、リピータ３００の左側が（例えば、ホストデバイス１０２に向かう）上りであり、右側が（例えば、周辺デバイス１０４に向かう）下りであると仮定する。
この符号化は単に例として提供されている。リピータ３００の絶縁障壁３１５を横切る通信のために、適用可能な規格に従ってＵＳＢ差動状態をシングルエンド信号対に符号化する代替案も企図される。いずれの場合においても、表２から明らかなように、絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲ及びＤＨＳ＿ＲＬは、ＦＳ及びＬＳ動作モードにおいて用いられない。

ここで図６Ａを参照して、図４のプロセス４０８、４１２、及び４２２に従った、ＨＳ動作モードにおける絶縁障壁３１５を横切る２状態信号の符号化及び通信の一例を、下りＨＳデータがスタート・オブ・パケット（ＳＯＰ）指示子で始まる場合について説明する。この例では、ＨＳ動作モードにおける絶縁障壁３１５を横切って通信される２状態信号は、シングルエンド論理信号の形式として説明されるが、上述したように、２状態信号のその他の形式又は符号化が代わりに用いられてもよい。上述したように、バージョン２．０以降のＵＳＢ規格は、ＵＳＢ ＨＳモードの場合、両方のデータ線（例えば、図３のＩ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭ）がローレベルであるＳＥ０状態に対応するアイドル状態に続いて、Ｋ－Ｊ状態対のシーケンスを（高ＨＳデータレートで）駆動する送信デバイスとしてＨＳ動作モードのためのＳＯＰ指示子を定義する。ＳＥ０状態は、Ｉ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭにおける０Ｖ差動によって示されるので、スケルチ検出器３１２は、「スケルチ」制御信号をアクティブハイレベルに駆動し、これに応答して、高速デジタルコア３０４は、ＨＳ送受信機３０８がＨＳ絶縁チャネルＤＨＳ ＬＲを介して信号を送信することを阻止する。図６Ａの例において、Ｋ－Ｊ対のこのシーケンスにおける最初のＫ状態は、時間ｔ１に開始され、この下りの例においてリピータ３００のＩ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭにおいて受信される。ＵＳＢ送受信機３０２のスケルチ検出器３１２は、少なくとも１遷移後に、その閾値レベル（例えば、１５０ｍＶ）を超える包絡線を有する、Ｉ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭにおける差動を検出し、これに応答して、図６Ａの時間ｔ２に又はそれ以降に、スケルチ制御信号をイナクティブローレベルに駆動する。スケルチ制御信号のイナクティブレベル（Ｉ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭにおいて差動信号が存在することを示す）に応答して、高速デジタルコア３０４は、Ｉ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭにおいて受信した信号に対応してＨＳ絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲを介して信号を送信するようにＨＳ送受信機３０８をイネーブルする。スタート・オブ・パケットを検出する前のこの時間の間、リピータ３００がＨＳ動作モードにあるため、Ｉ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭにおけるＳＥ０状態は、ＨＳデジタルコア３０６によって、Ｉ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭにおけるＫ差動状態（差動「０」）に対応する絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲ上に現れる論理ローレベルとして符号化される。絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲのこの論理ローレベルは、プロセス４０８において絶縁障壁３１５を横切ってＨＳ送受信機３０８によって駆動される。スケルチ検出器３１２からのスケルチ制御信号は、ＨＳデジタルコア３０４に通信され、これに応答して、ＨＳデジタルコア３０４は、ＨＳ送受信機３０８が絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲを介して差動信号遷移を通信できるようにする。スケルチ検出器３１２によって感知された最初の遷移は、アイドルＳＥ０状態に続く、ＫからＪへの遷移（論理ローから論理ハイ）であるため、このＫからＪへの遷移は、時間ｔ３において、論理ローから論理ハイへの遷移として、ＨＳ送受信機３０８によって絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲ上に駆動される。ＨＳ送受信機３３８によるこの最初のＫからＪへの遷移、及び後続の絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲ上の遷移を受信することに応答して、リピータ３００の下り側のＨＳデジタルコア３３４は、プロセス４２０において、これらの遷移を新しいパケットの開始として復号し、これに応答して、ＨＳデジタルコア３０４は、時間ｔ４で始まる図６Ａに示すように、プロセス４２２において、Ｉ／Ｏ ＤＤＰ、ＤＤＭにおいてＨＳデータを周辺デバイス１０４に送信し始めるようにＵＳＢ送受信機３３２を制御する。リピータ３００を介するＵＳＢのＨＳ動作モードにおけるデータ送信は、次いで、１つ又は複数のパケットに対して継続する。

図６Ｂは、エンド・オブ・パケット（ＥＯＰ）指示子を含む、下りＨＳデータのパケットの終端における、図４のプロセス４０８、４１２、及び４２２に従ったＨＳ動作モードにおけるリピータ３００の動作の一例を図示する。上述したように、ＨＳモードにおけるエンド・オブ・パケット（ＥＯＰ）は、パケットの最終データビットとは逆のデータ状態の拡張された送信によって示され、それにＳＥ０状態が続く。この拡張された送信、例えば８ビット期間にわたる拡張は、ＵＳＢ規格に従ったビットスタッフィング誤差であり、ＥＯＰとして解釈され得る。

図６Ｂは、時間ｔ１に始まるＩ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭにおいて受信される最終有効送信ビットの逆状態におけるこの拡張された送信の開始を図示する。この時、及び拡張された逆状態送信の間、スケルチ検出器３１２は、Ｉ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭにおける信号の存在を検出し続け、そのため、「スケルチ」制御信号をイナクティブ論理ローレベルに維持する。ＳＥ０条件の駆動に続いて、この例におけるホストデバイス１０２は、図６Ｂの例において時間ｔ２で生じるＳＥ０条件でＩ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭを置く。スケルチ検出器３１２は、Ｉ／Ｏ ＵＤＰ、ＵＤＭにおけるこのＳＥ０条件を差動信号の不在として検出し、これに応答してアクティブ「スケルチ」制御信号を発行する。この例に従って、アクティブスケルチ制御信号は、ＨＳデジタルコア３０４によって受信され、ＥＯＰ指示子として解釈される。アクティブスケルチ制御信号に応答して、ＨＳデジタルコア３０４は、時間ｔ３に絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲ上のデータ信号のさらなる送信を遮断して、チャネルＤＨＳ＿ＬＲをロー論理レベル（すなわち、Ｋ状態）のままにするように、ＨＳ送受信機３０８を制御する。

絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲにおけるこのＫ状態は、リピータ３００の下り側において有効パケットの一部として解釈され得るので、本実装に従ったＥＯＰ指示子を通信するためにＦＳ絶縁チャネル（ＤＰ＿ＬＲ、ＤＭ＿ＬＲ）の１つ又は複数が用いられる。この例では、ＨＳデジタルコア３０４が、拡張された逆状態送信のビットスタッフィング誤差によって示されるＥＯＰ条件をＵＳＢデジタルコア３０６に示し、ＵＳＢデジタルコア３０６は、ＦＳ／ＬＳ絶縁チャネルＤＰ＿ＬＲ又はＤＭ＿ＬＲの１つ又は複数に対してＥＯＰ信号を発行するようにＦＳ／ＬＳ送受信機３１０を制御する。図６Ｂの例において、絶縁障壁３１５を横切って伝達されるＥＯＰ信号は、時間ｔ３に生じるＦＳ／ＬＳ絶縁チャネルＤＰ＿ＬＲ又はＤＭ＿ＬＲの１つに対する短いローに向かうパルスである。或いは、ＥＯＰ信号は、特定の符号化（例えば、ビットのパターン）として伝達されてもよい。このパルスは、リピータ３００の下り側のＵＳＢデジタルコア３３６によって、ＨＳ動作モードにおけるＥＯＰとして復号され、これに応答してＨＳデジタルコア３３４は、ＨＳ送受信機３３８をディセーブルする。一方、絶縁障壁３１５を横切って通信されるＨＳデータは、ＵＳＢ送受信機３３２によってＩ／Ｏ ＤＤＰ、ＤＤＭ上に転送されている。最終的に、ＥＯＰパルスの遅延バージョンがＵＳＢデジタルコア３３４によって生成され、これに応答して、ＵＳＢ送受信機３３２は、時間ｔ４にＩ／Ｏ ＤＤＰ、ＤＤＭをＳＥ０条件内に置いて、パケットの終端に達したことを周辺デバイス１０４に示す。

周辺デバイス１０４からホストデバイス１０２への上り送信の場合のＨＳ動作モードにおける動作は、図６Ａ及び図６Ｂに関連して上述したものと同じように、反対の絶縁チャネル（例えば、ＤＨＳ＿ＬＲではなくＤＨＳ＿ＲＬ）及びＩ／Ｏ指示で、リピータ３００によって絶縁障壁３１５を横切って符号化及び通信される。

この実装に従って符号化され得るＨＳ動作モードにおける付加的な状態を下記の表３にまとめる。表３におけるＬ／Ｒ命名法は、ここでも、図３に示すように、リピータ３００の左側が上りであり（例えば、ホストデバイス１０２に向かう）、右側が下りである（例えば、周辺デバイス１０４に向かう）と仮定する。この符号化は単に説明のために例として提供されている。
リピータ３００の絶縁障壁３１５を横切る通信のために、適用可能な規格に従ってＵＳＢ差動状態をシングルエンド信号対に符号化する代替案も企図される。

再び図４を参照すると、本実装に従ったハンドシェークプロセス４１２は、ＦＳ／ＬＳ絶縁チャネルＤＰ＿ＬＲ及びＤＭ＿ＬＲ、又はＤＰ＿ＲＬ及びＤＭ＿ＲＬの一方を用いて成され得るが、これは、このようなハンドシェークに関わる「チャープ」信号に関わるシグナリングが、より遅いＦＳデータレートであり、ＦＳ動作モードにおいて完全に実施できるからである。この実装において、ＨＳ絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲ及びＤＨＳ＿ＲＬは、ハンドシェークプロセスの完了時にのみイネーブルされる。本実装に従ったＦＳ／ＬＳ絶縁チャネルＤＰ＿ＬＲ及びＤＭ＿ＬＲ、又はＤＰ＿ＲＬ及びＤＭ＿ＲＬを介する通信のためのハンドシェークチャープ信号の符号化が表３に示されている。例えば、ハンドシェークプロセス４１２を行なうために、周辺デバイス１０４が、アイドル状態の端子ＤＤＰ、ＤＤＭにおいてＳＥ０状態を適用することができ、その後、特定の時間の間Ｋ状態においてチャープが続き、それがＵＳＢ送受信機３３２によって受信される。プロセス４１２において、ＵＳＢデジタルコア３３６が、受信したＳＥ０状態を表２に従って、受信したチャープＫを表３に従って符号化する。それに従って、ＦＳ／ＬＳ送受信機３４０によって、ＦＳ／ＬＳ絶縁チャネルＤＰ＿ＲＬ、ＤＭ＿ＲＬを介して絶縁障壁３１５を横切って送信される。次いで、ＵＳＢデジタルコア３０６が、プロセス４２０において、ＦＳ／ＬＳ送受信機３１０によって絶縁チャネルＤＰ＿ＲＬ、ＤＭ＿ＲＬを介して受信されたこれらの２状態（例えばシングルエンド）信号を復号する。復号の結果がプロセス４２２においてＵＳＢ送受信機３０２によってＳＥ０状態としてホストデバイス１０２に送信され、その後、端子ＵＤＰ、ＵＤＭを介するチャープＫが続く。デバイスチャープＫに応答してホストデバイス１０２によって次いで送信されるアイドル状態のない、交番するＫ及びＪのチャープ対は、端子ＵＤＰ、ＵＤＭにおいてＵＳＢ送受信機３０２によって受けとられ（プロセス４０２）、ＦＳ／ＬＳ送受信機３１０によるＦＳ／ＬＳ絶縁チャネルＤＰ＿ＲＬ、ＤＭ＿ＲＬを介する送信のために表３に従ってＵＳＢデジタルコア３０４によって符号化され（プロセス４１２）、ＦＳ／ＬＳ送受信機３４０によって受けとられ、ＵＳＢデジタルコア３３４によって復号され（プロセス４２０）、交番するＫ及びＪチャープ対として端子ＤＤＰ、ＤＤＭにおいて送信される（プロセス４２２）。周辺デバイス１０４は、最終的にその終端抵抗を切り替えてＨＳ動作モードの低差動信号レベルをイネーブルし、続いて、周辺デバイス１０４によるＨＳ動作モードへのリセットが完了すると、ホストデバイス１０２からのＫ－Ｊチャープ対が停止する。この時点で、絶縁障壁３００の両側のＨＳデジタルコア３０６、３３６は、それぞれ、上述の方式でＨＳ絶縁チャネルＤＨＳ＿ＬＲ、ＤＨＳ＿ＲＬを介するＨＳデータ通信のために、ＨＳ送受信機３１２、３４２をイネーブルする。

上述した実装により、例えば、フルスピード（ＦＳ）及び低速（ＬＳ）動作モードとともに高速（ＨＳ）動作モードを含む、複数の動作モードに効率的をサポートするために、ＵＳＢネットワークにおける絶縁リピータの構築及び動作が可能となる。これらの実装において、ＨＳデータの通信のために専用のＨＳ絶縁チャネルを用い、ＨＳ動作モードにおける或るシグナリングに対して１つ又は複数のＦＳ／ＬＳ絶縁チャネルを用いることによって、絶縁リピータの構築が効率化され得る。絶縁リピータのガルバニック絶縁障壁を横切る絶縁チャネル数を削減することにより、デバイスコストを削減し得るだけでなく、これらの複数のモードをサポートする際のリピータの電力消費も削減し得る。

また、これらの実装に従って、絶縁障壁を横切って信号を駆動及び受信する送受信機の設計及び構築を、あらゆる動作モードにおける性能のために最適化する必要がなくなる。上述したリピータ３００の例において、ＨＳ送受信機３０８、３３８は、ＵＳＢ ＨＳ動作モードに従った高データレート通信用に設計することができ、それにより、例えば、消費電力を犠牲にして低ジッタ性能を優先させることができ、一方、ＦＳ／ＬＳ送受信機３１０、３４０は、ＦＳ／ＬＳ動作モードに従ったより低いデータレート通信のために設計することができ、それにより、例えば、より低いデータレート通信の緩和されたジッタ仕様を満たしながら電力消費の低減を優先させ得る。また、これらの実施例に従って、重要な電気的パラメータを損なうことなく、電気的に絶縁されたホストと周辺デバイスとの間で或る範囲の動作モードにわたって高データレートＵＳＢ通信を効率的に行ない得る。

本記載において用いる「結合する」という用語は、本記載と一貫する機能的関係を可能にする、接続、通信、又は信号経路を包含し得る。例えば、デバイスＡが、或る動作を行うためにデバイスＢを制御するための信号を生成する場合、第１の例において、デバイスＡはデバイスＢに結合され、或いは、第２の例において、デバイスＡは、介在する構成要素Ｃを介してデバイスＢに結合される、この場合、介在する構成要素Ｃは、デバイスＡによって生成された制御信号を介してデバイスＢがデバイスＡによって制御されるように、デバイスＡとデバイスＢとの間の機能的関係を実質的に変更させない。或るタスク又は機能を実施するように「構成される」デバイスは、製造時に製造業者によってその機能を実施するように構成（例えば、プログラム及び／又は配線）され得、及び／又は製造後にユーザによってその機能及び／又はその他の付加的又は代替の機能を実施するように構成可能（又は再構成可能）とされ得る。このように構成することは、デバイスのファームウェア及び／又はソフトウェアプログラミングにより、ハードウェア構成要素の構築及び／又はレイアウト、並びにデバイスの相互接続により、或いはこれらの組み合わせにより成され得る。

本明細書において用いられるように、「端子」、「ノード」、「相互接続」、及び「ピン」という用語は交換可能に用いられる。特に断りのない限り、これらの用語は概して、デバイス素子、回路素子、集積回路、デバイス、或いはその他の電子又は半導体構成要素の端子間の相互接続を意味するために用いられる。

特に明記されていない限り、或る値の前の「約」、「ほぼ」、又は「実質的に」は、記載されている値の±１０パーセントを意味する。特許請求の範囲内で、説明した例における改変が可能であり、その他の例が可能である。

本明細書において１つ又は複数の実施例が記載されているが、これらの実施例の改変及びこれらの実施例に対する代替が、本明細書及びその図面を参照する当業者に明らかであろうことがむろん企図されており、このような改変及び代替は、本発明の１つ又は複数の利点及び利益を得ることができる。このような改変及び代替は、本明細書に提示された特許請求の範囲に含まれることが企図されている。

Claims (21)

1. ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）通信のための絶縁リピータであって、
   第１の端子対に結合される第１のフロントエンド回路要素と、
   第２の端子対に結合される第２のフロントエンド回路要素と、
   前記第１のフロントエンド回路要素に結合され、１つ又は複数のＦＳ絶縁チャネルを介して信号を駆動及び受信するように適合される、第１のフルスピード（ＦＳ）送受信機と、
   前記第２のフロントエンド回路要素に結合され、前記１つ又は複数のＦＳ絶縁チャネルを介して前記第１のＦＳ送受信機に信号を駆動し、前記第１のＦＳ送受信機から信号を受信するように適合される第２のＦＳ送受信機であって、前記第１及び第２のＦＳ送受信機が互いからガルバニック絶縁されている、前記第２のＦＳ送受信機と、
   前記第１のフロントエンド回路要素に結合され、第１のＨＳ絶縁チャネルを介して信号を駆動し、第２のＨＳ絶縁チャネルを介して信号を受信するように適合される第１の高速（ＨＳ）送受信機と、
   前記第２のフロントエンド回路要素に結合され、前記第２のＨＳ絶縁チャネルを介して前記第１のＨＳ送受信機に信号を駆動し、前記第１の絶縁チャネルを介して前記第１のＨＳ送受信機から信号を受信するように適合される第２のＨＳ送受信機であって、前記第１及び第２のＨＳ送受信機が互いからガルバニック絶縁されている、前記第２のＨＳ送受信機と、
   を含み、
   前記第１のフロントエンド回路要素が、前記第１の端子対において受信されＨＳデータに対応する信号を、第１のＨＳ絶縁チャネルを介して第１のＨＳ送受信機によって送信される２状態信号に符号化するように適合されており、
   前記第１のフロントエンド回路要素が、前記第１の端子対において受信されＨＳシグナリングに対応する信号を、前記ＦＳ絶縁チャネルの１つ又は複数を介して前記第１のＦＳ送受信機によって送信される２状態信号に符号化するように適合されており、
   前記第２のフロントエンド回路が、前記第２の端子対において信号として送信するために、前記第１のＦＳ送受信機から前記１つ又は複数のＦＳ絶縁チャネルを介して及び前記第１のＨＳ送受信機から前記第１のＨＳ絶縁チャネルを介して前記第２のＦＳ送受信機によって受信される２状態信号を復号するように適合される、リピータ。
2. 請求項１に記載のリピータであって、
   前記第１のフロントエンド回路要素が、前記第１の端子対において受信されＦＳデータ及びシグナリングに対応する信号を、前記ＦＳ絶縁チャネルの１つ又は複数を介して前記第１のＦＳ送受信機によって送信される２状態信号に符号化するように適合され、
   前記第２のフロントエンド回路が、前記第２の端子対においてＦＳデータ及びシグナリングに対応する信号として送信するために、前記第１のＦＳ送受信機から前記１つ又は複数のＦＳ絶縁チャネルを介して、前記第２のＦＳ送受信機によって受信される２状態信号を復号するように適合される、リピータ。
3. 請求項１に記載のリピータであって、
   前記第１及び第２のフロントエンド回路要素が、前記第１及び第２の端子対において受信され、ＨＳ動作モードに入ることを示すハンドシェークシーケンスに対応する信号を、それぞれ前記第１及び第２のＦＳ送受信機による前記ＦＳ絶縁チャネルの１つ又は複数を介する送信のために、２状態信号に符号化するように適合され、
   前記第１及び第２のフロントエンド回路要素が、それぞれ前記第１及び第２の端子対において前記ハンドシェークシーケンスにおける信号として送信するために、前記１つ又は複数のＦＳ絶縁チャネルを介して受信される２状態信号を復号するように適合され、
   前記ハンドシェークシーケンスの完了に応答して、前記第１及び第２のフロントエンド回路要素が、前記第１及び第２のＨＳ送受信機をそれぞれ、前記第１及び第２のＨＳ絶縁チャネルを介して信号を駆動及び受信するためにイネーブルする、リピータ。
4. 請求項１に記載のリピータであって、前記ＨＳ及びＦＳ絶縁チャネルの各々が、容量性絶縁チャネル、誘導性絶縁チャネル、及び光学絶縁チャネルの１つを含む、リピータ。
5. 請求項１に記載のリピータであって、前記第１のＨＳ送受信機が、
   前記第１のフロントエンド回路要素に結合される入力と前記第１のＨＳ絶縁チャネルに結合される出力とを有する送信器と、
   前記第２のＨＳ絶縁チャネルに結合される入力と、前記第１のフロントエンド回路要素に結合される出力とを有する受信器と、
   を含み、
   前記第２のＨＳ送受信機が、
   前記第２のフロントエンド回路要素に結合される入力と前記第２のＨＳ絶縁チャネルに結合される出力とを有する送信器と、
   前記第１のＨＳ絶縁チャネルに結合される入力と前記第２のフロントエンド回路要素に結合される出力とを有する受信器と、
   を含む、リピータ。
6. 請求項１に記載のリピータであって、
   前記第１のフロントエンド回路要素と、前記第１のＨＳ送受信機と、前記第１のＦＳ送受信機とが、第１の電源ノード及び第１の接地ノードからバイアスされ、
   前記第２のフロントエンド回路要素と、前記第２のＨＳ送受信機と、前記第２のＦＳ送受信機とが、第２の電源ノード及び第２の接地ノードからバイアスされ、
   前記第１の電源ノードが前記第２の電源ノードから電気的に絶縁され、前記第１の接地ノードが前記第２の接地ノードから電気的に絶縁される、リピータ。
7. 請求項１に記載のリピータであって、前記第１のフロントエンド回路要素が、
   前記第１の端子対に結合されるＵＳＢ送受信機と、
   ＨＳデジタル回路要素であって、前記ＵＳＢ送受信機及び前記第１のＨＳ送受信機に結合され、前記第１のＨＳ送受信機による送信のために、ＨＳデータに対応する信号を２状態信号に符号化するように適合されている、前記ＨＳデジタル回路要素と、
   ＵＳＢデジタル回路要素であって、前記ＵＳＢ送受信機及び前記第１のＦＳ送受信機に結合され、前記第１のＦＳ送受信機による送信のために、ＨＳシグナリングに対応する信号を２状態信号に符号化するように適合されている、前記ＵＳＢデジタル回路要素と、
   を含む、リピータ。
8. 請求項１に記載のリピータであって、前記第１のフロントエンド回路要素がさらに、
   前記第１の端子対に結合され、１つ又は複数の差動閾値レベルに対して前記第１の端子対における信号の存在又は不在を検出するように適合されるスケルチ検出器を含む、
   リピータ。
9. 請求項８に記載のリピータであって、
   前記第１のフロントエンド回路要素が、複数の動作を実施することによって、ＨＳデータのパケットの開始において前記第１のＨＳ送受信機及び前記第１のＦＳ送受信機による送信のために２状態信号を符号化するように適合され、
   前記複数の動作が、
   前記スケルチ検出器が、前記第１の端子対において差動信号の不在を検出することに応答して、前記第１のＨＳ送受信機による前記第１のＨＳ絶縁チャネルを介する送信のためにＫ状態の２状態信号を符号化することと、
   次いで、前記スケルチ検出器が、前記第１の端子対において差動信号の存在を検出することと、前記差動信号がＫ状態に続くＪ状態に対応することと、に応答して、前記第１のＨＳ送受信機による前記第１のＨＳ絶縁チャネルを介する送信のためにＪ状態の２状態信号を符号化することと、
   を含み、
   前記第１の端子対において受信されるＫ及びＪ状態対のシーケンスが、スタート・オブ・パケット指示子に対応する、
   リピータ。
10. 請求項８に記載のリピータであって、
    前記第１のフロントエンド回路要素が、ＨＳデータ送信のためのエンド・オブ・パケットを示すように、前記第１のＨＳ送受信機及び前記第１のＦＳ送受信機による送信のために２状態信号を符号化するように適合され、前記ＨＳデータ送信が、
    前記スケルチ検出器が信号の前記不在を検出することに応答して、前記第１のＨＳ送受信機が前記第１のＨＳ絶縁チャネルを介する送信を行うことを阻止すること、及び、前記第１のＦＳ送受信機による前記ＦＳ絶縁チャネルの１つを介する送信のためにスタート・オブ・パケット信号を符号化することと、
    前記第２の端子対においてシングルエンドゼロ状態として送信するために、前記第２のＦＳ送受信機において、前記ＦＳ絶縁チャネル上で受信した前記エンド・オブ・パケット信号を復号することと、
    を含む、リピータ。
11. 請求項１に記載のリピータであって、
    前記第１のフロントエンド回路要素が、前記第１の端子対において受信されＨＳデータに対応する信号を、第１のＨＳ絶縁チャネルを介して第１のＨＳ送受信機によって送信されるシングルエンド信号に符号化するように適合され、
    前記第１のフロントエンド回路要素が、前記第１の端子対において受信されＨＳシグナリングに対応する信号を、前記ＦＳ絶縁チャネルの１つ又は複数を介して第１のＦＳ送受信機によって送信されるシングルエンド信号に符号化するように適合され、
    前記第２のフロントエンド回路が、前記第２の端子対において信号として送信するために、前記第１のＦＳ送受信機から前記１つ又は複数のＦＳ絶縁チャネルを介して及び前記第１のＨＳ送受信機から前記第１のＨＳ絶縁チャネルを介して、前記第２のＦＳ送受信機によって受信されるシングルエンド信号を復号するように適合される、リピータ。
12. 請求項１に記載のリピータであって、
    前記第１のフロントエンド回路要素が、前記第１の端子対において受信されＨＳデータに対応する差動信号を、第１のＨＳ絶縁チャネルを介して第１のＨＳ送受信機によって送信される２状態信号に符号化するように適合され、
    前記第１のフロントエンド回路要素が、前記第１の端子対において受信されＨＳシグナリングに対応する差動信号を、前記ＦＳ絶縁チャネルの１つ又は複数を介して第１のＦＳ送受信機によって送信される２状態信号に符号化するように適合され、
    前記第２のフロントエンド回路が、前記第２の端子対において差動信号として送信するために、前記第１のＦＳ送受信機から前記１つ又は複数のＦＳ絶縁チャネルを介して及び前記第１のＨＳ送受信機から前記第１のＨＳ絶縁チャネルを介して前記第２のＦＳ送受信機によって受信した２状態信号を復号するように適合される、リピータ。
13. 高速（ＨＳ）動作モード及びフルスピード（ＦＳ）動作モードに対応するユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）信号をガルバニック絶縁障壁を横切って通信する方法であって、
    リピータの第１の端子対において信号を受信することと、
    前記ＨＳ動作モードにおけるデータに対応する受信信号について、
    ＨＳデータに対応する前記受信信号を２状態信号に符号化することと、
    第１のＨＳ絶縁チャネルを介して絶縁障壁を横切って前記２状態信号を送信することと、
    前記第１のＨＳ絶縁チャネルから受信した前記２状態信号をＨＳデータに対応する信号に復号することと、
    ＨＳデータに対応する前記信号を前記リピータの第２の端子対から送信することと、
    前記ＨＳ動作モードにおけるシグナリングに対応する受信信号について、
    ＨＳシグナリングに対応する前記受信信号を２状態信号に符号化することと、
    １つ又は複数のＦＳ絶縁チャネルを介して前記絶縁障壁を横切って前記２状態信号を送信することと、
    前記１つ又は複数のＦＳ絶縁チャネルから受信した前記２状態信号をＨＳシグナリングに対応する信号に復号することと、
    ＨＳシグナリングに対応する前記信号を前記リピータの前記第２の端子対から送信することと、
    を含む、方法。
14. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記絶縁障壁を横切って２状態信号を送信することが各々、前記２状態信号を容量性絶縁障壁の一方の側に結合することを含み、
    前記シングルエンド信号が、前記容量性絶縁障壁の別の側で受信される、方法。
15. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記ＦＳ動作モードにおけるデータ及びシグナリングに対応する受信信号について、
    前記受信信号をシングルエンド信号に符号化することと、
    １つ又は複数のＦＳ絶縁チャネルを介して前記絶縁障壁を横切って前記２状態信号を送信することと、
    前記１つ又は複数の絶縁チャネルから受信した前記２状態信号をＦＳデータ及びシグナリングに対応する信号に復号することと、
    ＦＳデータ及びシグナリングに対応する前記信号を前記リピータの第２の端子対から送信することと、
    をさらに含む、方法。
16. 請求項１３に記載の方法であって、
    ＨＳ動作モードに入ることを示すハンドシェークシーケンスに対応する前記リピータの第１及び第２の端子対の一方において受信される信号について、
    前記受信信号をシングルエンド信号に符号化することと、
    前記１つ又は複数のＦＳ絶縁チャネルを介して前記絶縁障壁を横切って前記２状態信号を送信することと、
    前記１つ又は複数の絶縁チャネルから受信した前記２状態信号をＦＳデータ及びシグナリングに対応する信号に復号することと、
    ＦＳデータ及びシグナリングに対応する前記信号を前記リピータの前記第１及び第２の端子対の別の対から送信することと、
    前記ハンドシェークシーケンスの完了に応答して、第１及び第２のＨＳ絶縁チャネルを介してシングルエンド信号を駆動及び受信するために、第１及び第２のＨＳ送受信機をイネーブルすることと、
    をさらに含む、方法。
17. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記ＨＳ動作モードにおけるデータのスタート・オブ・パケットに対応する受信信号について、
    前記第１の端子対における信号の不在を検出することに応答して、Ｋ状態の２状態信号を符号化することと、
    前記第１のＨＳ絶縁チャネルを介して前記絶縁障壁を横切って前記Ｋ状態の２状態信号を送信することと、
    次いで、前記第１の端子対において信号の存在を検出することとＫ状態に続くＪ状態に対応する前記信号とに応答して、Ｊ状態の２状態信号を符号化することと、
    前記第１のＨＳ絶縁チャネルを介して前記Ｊ状態の２状態信号を送信することと、
    をさらに含み、
    前記第１の端子対において受信されるＫ及びＪ状態対のシーケンスが、スタート・オブ・パケット指示子に対応する、方法。
18. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記ＨＳ動作モードにおけるデータのエンド・オブ・パケットに対応する受信信号について、
    前の状態とは逆の状態の拡張された送信に対応する信号を前記第１の端子対において受信することに応答して、前記拡張された送信の前記状態に対応する２状態信号を符号化することと、
    前記拡張された送信の前記状態に対応する前記２状態信号を、前記第１のＨＳ絶縁チャネルを介して前記絶縁障壁を横切って送信することと、
    次いで、前記第１の端子対において信号の不在を検出することに応答して、前記第１のＨＳ絶縁チャネルを介してシングルエンド信号の遷移の送信を阻止し、前記ＦＳ絶縁チャネルの１つを介する前記第１のＦＳ送受信機による送信のためにパルスを符号化することと、
    前記第１のＦＳ絶縁チャネル上で受信した前記パルスをシングルエンドゼロ状態として復号することと、
    前記第２の端子対においてシングルエンドゼロ状態を送信することと、
    をさらに含む、方法。
19. 請求項１３に記載の方法であって、前記２状態信号がシングルエンド信号である、方法。
20. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記リピータの前記第１の端子対において受信
    される前記信号が差動信号であり、
    前記ＨＳ動作モードにおけるデータに対応する受信差動信号について、前記リピータの前記第２の端子対からＨＳデータに対応する信号を送信することが、差動信号を送信することを含み、
    前記ＨＳ動作モードにおけるシグナリングに対応する受信差動信号について、前記リピータの前記第２の端子対からＨＳシグナリングに対応する信号を送信することが、差動信号を送信することを含む、方法。
21. ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）リピータであって、
    第１の入出力導体（Ｉ／Ｏ）に結合される第１のフロントエンドであって、
    前記第１のＩ／Ｏに結合される第１のＵＳＢ送受信機と、
    前記第１のＵＳＢ送受信機に結合される第１の高速（ＨＳ）デジタルコアと、
    前記第１のＵＳＢ送受信機及び前記第１のＨＳデジタルコアに結合される第１のＵＳＢデジタルコアと、
    前記第１のＨＳデジタルコアに結合される第１のＨＳ送受信機と、
    前記第１のＵＳＢデジタルコアに結合される第１のＵＳＢ送受信機と、
    を含む、前記第１のフロントエンドと、
    第２のＩ／Ｏに結合される第２のフロントエンドであって、
    前記第２のＩ／Ｏに結合される第２のＵＳＢ送受信機と、
    前記第２のＵＳＢ送受信機に結合される第２の高速（ＨＳ）デジタルコアと、
    前記第２のＵＳＢ送受信機及び前記第２のＨＳデジタルコアに結合される第２のＵＳＢデジタルコアと、
    前記第２のＨＳデジタルコアに結合される第２のＨＳ送受信機と、
    前記第２のＵＳＢデジタルコアに結合される第２のＵＳＢ送受信機と、
    を含む、前記第２のフロントエンドと、
    前記第１のフロントエンドと前記第２のフロントエンドの間に絶縁結合される絶縁回路と、
    を含み、
    前記第１のＨＳ送受信機が、前記絶縁回路を介して前記第２のＨＳ送受信機に絶縁結合され、前記第１のＵＳＢ送受信機が、前記絶縁回路を介して前記第２のＵＳＢ送受信機に絶縁結合される、
    リピータ。