USB是当今最成功的PC接口，设备数量超越60亿，在PC和接口设备上的普及率挨近100%。尽管高速USB的480Mbps数据传输速度可满意许多顾客现有的需求，可是日积月累需求(如高清视频和更快速的数码影音文件的下载)推进了SuperSpeed USB(3.0)的开展。
一般接口的新一代标准，其数据传输速度一般要添加两倍，而USB3.0的带宽却添加了十倍。此外，USB3.0标准不再运用简略的主从式、封包播送式的数据传输架构，而是运用愈加杂乱的双向封包交流架构。
USB3.0体系规划师面临的最首要应战是处理5Gbps信号传输速度所带来的问题，规划师有必要处理包含体系对信号衰减和颤动添加的敏感度等问题。此外，USB3.0对USB2.0接口的向下兼容性让问题更杂乱，由于USB2.0原本是为较低传输速率而规划。
产品规划师碰到最大的问题也许是到达顾客接连对上一代USB产品的贱价等待。USB3.0运用了双倍数据率技能，将传输速率添加到最高5Gbps，因而需求高速信号完好性的处理方案。在最长可到3米的线缆、多个接口和PCB板上的远程线路上传送高速信号，产品规划师有必要慎重处理信号衰减和颤动问题。
图1：显现了发送器端的开眼图和接纳器端的闭合眼图。
信号裕度预算
与低速信号比较，高速度信号的质量丢失愈加多，由PCB线路、衔接器和线缆所形成的信号损耗累计起来将快速危害信号质量。依据信号裕度的要求，USB3.0容许的通道损耗(由发送器眼图到接纳器的眼图)在2.5GHz下为6~9dB。此外，SuperSpeed一般有-3.5dB的去加剧，这样悉数的信号损耗预算为9.5~12.5dB。
为满意兼容性要求，USB3.0信号有必要能够经过3米长的线缆，并坚持信号眼图开口有满意的宽度。但这仅仅部分的途径，由于在兼容性测验中丈量的是接纳器经过均衡化处理往后的信号。举例来说，在一般的笔记本电脑架构中，USB操控芯片到衔接器的间隔大约是10英寸，因而信号实践上或许别的经过大约半米的途径和数个衔接器。
在一般的笔记本电脑至外围设备的运用中，信号会经过善于12英寸的PCB线路(10英寸线路在笔记本电脑中，2英寸在接口设备中)，这将导致3.552dB的线路损耗(12英寸x0.296dB/英寸，运用9/10/9 FR4走线，2.5GHz信号速度，不包含任何PCB导通孔)。加上每一个衔接器发作的-1dB损耗，经过两个衔接器发作的损耗一共是2dB，因而留给线缆的信号损耗预算只剩下5.948~8.948dB。有遮盖差分信号对线缆、2.50GHz速度的信号衰减大约是在34AWG的4.4dB/m到26AWG的1.9dB/m规模内。表1列出了依据这些数字计算出的能契合USB3.0标准的SDP线缆的最大长度。表1中第三列到最终一列显现，假如不运用信号调理产品，即便高质量的28AWG线缆，也无法到达USB3.0标准要求的3米长度。
产品制造商能够挑选运用高质量的26AWG SDP线缆来经过认证测验，可是这种线缆十分贵，假如随产品出货，线缆的本钱会大幅添加产品的本钱。此外，即便随产品出货这种线缆，也无法保证运用者不会混用到其它低质量的线缆。尽管在产品上能够着重有必要运用恰当的线缆，但USB产品的运用者现已习惯了在衔接产品时不需忧虑线缆的质量。这儿的关键问题，是当由于运用低质量的线缆衔接产品而形成产品效能低的时分，运用者会直觉地以为是产品的问题而不是线缆的问题。这或许会形成较高的产品退货率，而且大幅削减选用USB3.0标准产品的前期获利。另一个影响新科技选用率的重要因素是运用的困难度，假如运用者感觉USB3.0技能很难运用，将严重影响商场的生长。
图2：与图1相同，但在每个衔接器端都有转接驱动器。缩短(drop)“信号通道”。显现了发送器端的开眼图和接纳器端的闭合眼图。
运用信号调理技能康复信号质量
当信号质量由于颤动(颤动)和衰减而下降时，能够选用信号调理器材康复信号质量。信号调理器材也被称做转接驱动器(redriver)，由于信号在被传送之前从头被驱动(redriven)。转接驱动器能够放在发送器和接纳器之间，能够康复、调理、再发送接纳到的信号。
假如放在接纳器之前，转接驱动器能够有用翻开信号眼图的开口，然后将信号质量康复到能够接纳的规模内。转接驱动器能够调理信号、运用信号均衡的功用削减信号衰减和颤动，因而能够在更长的间隔和经过多个衔接器的状况下供给洁净的信号传送通道。信号能够康复原有的强度再次传送，就像是将信号通道拆成数个阶段，而且在每个阶段康复信号的质量。转接驱动器也答应产品规划师依照特定的运用类型调整最佳的信号均衡作用，因而能够保证设备能够经过最严厉的USB3.0认证要求。
信号调理功用能够添加信号裕度，让产品规划工程师有更多的空间来扩展信号传送间隔，或更灵敏地规划信号在PCB上传送的途径，特别是在或许要求运用较少层的PCB以到达更好的信号与接地阻隔，或是有更大的时机一次规划就能经过验证状况下。经过改进的信号质量不光能够给规划工程师带来信号链上更多的灵敏度和挑选，也能够因较低的比特误码率而添加产品安稳性，削减传送过错，然后添加实践有用的信息吞吐量且让体系作业更有用。
在设备需求经常被衔接和移除的消费运用中，自习惯信号均衡功用有最好的作用，由于运用不同长度的线缆加上能够插拔的周边设备内部的信号布线，使全体的信号通路可随时改动。例如，针对3米线缆优化的信号均衡参数，运用在没有线缆的USB移动存储上时会危害信号的完好性。转接驱动器经过继续的再习惯(retraining)能够保证针对真实的信号途径进行最佳化的调理。
相反，假如信号的途径停止不变，转接驱动器就不需求运用再习惯功用。在这种环境中，例如历来不需求移除任何线缆的服务器中，再习惯功用有或许形成负面影响。在一个类似这种安稳的运用中，可装备的信号均衡功用是最好的挑选。
表1：满意USB3.0标准的最大线缆长度。
高信号质量推进本钱的下降
转接驱动器在接纳器添加6dB的信号均衡度，能够大幅添加信号在SDP线缆的传送间隔，因而能够协助处理线缆方面的困扰。假如在发送器也放置转接驱动器，一共能够添加12dB的信号均衡度，能够保证信号在超越3米的34AWG线缆中传送，并经过认证测验(表1)。
添加信号均衡度能够让信号在较长且廉价的线缆中传送，能够让顾客运用贱价、有弹性、漂亮和较细的线缆，而无需为削减信号损耗而购买较粗且贵重的高质量线缆。因而，假如考虑线缆的本钱，运用转接驱动器不光可保证产品依照预期作业，还能够下降产品的全体本钱。尽管运用转接驱动器会添加一个板上元件，但转接驱动器只占极小的PCB面积(4平方毫米)，这在便携式设备中十分重要。
静电开释(ESD)是运用转接驱动器的另一个考虑。为下降体系的本钱，USB接口很有或许被集成到首要的芯片组中，这样不光USB接口操控器材对ESD没有防备，而且整个芯片组都有或许被损坏，形成整个体系无法运用。由于转接驱动器芯片坐落衔接器与发送器/接纳器之间，所以能够阻隔内置USB接口的芯片组。假如有ESD事情发作，转接驱动器能够维护体系的操控芯片，在最坏的状况下只丢失单个USB接口，让体系的其他功用正常作业。
转接驱动器有必要有认知通讯协议的才干才干高效率地发挥信号平衡功用。由于转接驱动器没有设备身份辨认ID，所以无法像USB终端设备相同间断信息传递。假如转接驱动器能够辨识通讯协议，便可支撑接纳器侦测和电气搁置等功用，而不只是回复和传送信号。抱负状况下，转接驱动器将支撑USB3.0标准界说的接连时刻线性均衡技能，该技能与发送器期望远端终端设备用来均衡信号的技能是相同的。最终，转接驱动器有必要在不被发觉的状况下作业，不然转接驱动器之后的根设备(root device)将不会被辨认，即便这种状况在实验室中能够作业，但在实践运用中则不可。
双向信号调理
完成消费运用是运用者等待USB3.0的价格于USB2.0相同。USB2.0的一个重要规划考虑是能以很廉价的价格进行出产，因而许多制造厂商会过错地以为能够用相同的办法出产USB3.0设备。此外，有必要下降本钱的压力将使制造商考虑运用低质量线缆，或是让接纳器处理信号调理问题等快捷办法。由于商场对贱价的集线器和周边设备的等待，将有制造商出产这些产品，而且运用高质量的线缆到达经过认证测验所需求的成果。可是，一般的运用者却期望运用任何的USB线缆，体系都能安稳作业。
在这种状况下，有责任心的制造厂商不得不面临商场上充满着次级产品的问题：这些产品有价格上的优势，可是当衔接到只要接纳器有信号调理功用的设备时，或许不能安稳地作业。也就是说，这些设备能够安稳地接纳信号，可是当向这些次级产品传送信号时却呈现功用显着下降乃至犯错。举例来说，一个外接硬盘由于不良的信号质量，不断宣布接纳器过错的信息，运用者会以为这是硬盘的问题，而不是用在其它产品时看起来没有问题的低质量线缆或是集线器设备的问题，这将导致退货添加，丢失获利。
在每一个外接的衔接器上都装一个接纳用的转接驱动器，能够保证信号在进入和脱离时都能够得到正确康复。此外，假如也对传送出去的信号做调理处理，就算其它设备没有在接纳器做信号调理，产品规划工程师也能够保证设备经过任何长度的线缆，并与其它设备互通。
市面上的转接驱动器产品分单通道和双通道两种。双通道转接驱动器在接纳和传送信号通道都具有信号调理的功用，因而能够保证与没有接纳信号调理功用的低质量设备的衔接。单通道转接驱动器具有能够分隔调理接纳和传送信号途径的灵敏性。
另一个运用转接驱动器产品时的特点是电源电压的灵敏性。例如，服务器一般运用1.2V电压，而PC运用3.3V电压，一个能够挑选前面任一个电压的转接驱动器产品能够满意两个商场，因而能够用更大的全体出货量来压贱价格。，此外，其内置的LDO功用则能够节约一个外接的LDO元件。
有关时钟和信号交流的问题
USB操控器芯片、器材、终端设备、集线器和内置USB接口的处理器都需求一个精确牢靠的时钟源。时钟信号在坚持杰出的SuperSpeed USB信号质量方面扮演着十分重要的人物，由于当时钟速度添加时，可用的颤动预算就削减了。
把时钟技能当作一种陈腐的技能是一个常见误解。事实上，时钟技能(尤其是在高速度时)是极精细的技能。由于高速度时钟比较贵重，比较节约本钱的办法是把较低速度的时钟信号以数倍添加。可是，把低速度的时钟信号数倍添加到高速度时，所发作的颤动也会以相同倍数扩大，然后占用了有限的信号裕度。产品规划师的应战是平衡输入速度(同等价钱)和发作的颤动，因而时钟缓冲器只能容许十分低的颤动，这样当时钟信号倍增时，不会发作过大的颤动。
相同，USB交流器有必要供给滑润转化。比方，交流器能够削减扩展坞等实践运用中运用的信号接口，下降本钱。经过坚持低电阻和低阻抗，交流器能够坚持低的输入信号损耗，不让信号的瑕疵反应到发送器，然后坚持信号完好性。
运用USB办理智能以节约耗电
许多消费型USB3.0终端设备运用电池，因而USB3.0具有几个新的省电形式，包含搁置(idle)、睡觉和暂停(suspend)形式。产品规划师能够运用这些新功用，封闭转接驱动器信号电路以延伸产品作业时刻。
USB接口是双通道，传送和接纳通道能够独自开关。发送器的转接驱动器的电源办理比较简略，当没有信号传送时能够直接进入睡觉形式。USB有热插拔的才干，办理接纳器较为杂乱，由于随时都有或许接纳信号，转接驱动器有必要具有支撑杂乱前端信号侦测才干的机制，才干坚持器材的透明性。
当有衔接到其它设备时，转接驱动器能够更频频地运用电气搁置阈值电压(electrical idle threshold)来查看是否有信号传输。当信号在阈值电压下，表明没有信号输入，能够进入深层睡觉形式。这个阈值电压一般是100mV，但假如想要添加经过长间隔线缆传送的低电压信号的敏感度，能够将它调理到更低的60mV。例如，数码电视的USB接口或许衔接其它十分远的电子设备，因而需求较高的敏感度来侦测信号。服务器运用中的USB3.0接口，由于运用较长的PCB布线，比较低的阈值电压也是较好的挑选。
USB3.0
了解PCI Express Gen 2的产品规划师，或许会比了解USB2.0更简单上手USB3.0规划，由于USB3.0和PCI Express Gen 2运用类似的链接初始化、封包结构和过错修正办法。此外，这两种通讯协议运用彻底相同的发送和接纳模块和单元，包含加扰码、8b/10b编码、串行器/解串器等。
USB3.0和PCI Express Gen 2的类似之处会大大削减PCI Express Gen 2的运用，特别是由于USB3.0的信号传输量和不需求再次转译通讯协议到USB的特性。举例来说，USB3.0现已规划在扩大坞里，由于USB3.0不像PCI Express Gen 2信号需求再次转化(需求运用HBA 或是PCI-USB操控器)。运用USB3.0扩大坞就将有集线器扇出信号的功用，因而可简化全体架构而且削减本钱。
USB是当今最遍及的消费电子产品通讯协议，与PCI Express比较占有强壮的优势。由于USB3.0衔接器和操控器有必要向下支撑USB2.0设备，从PCI Express Gen 2渠道转向USB3.0的供货商能够当即进入这个巨大的商场。向下支撑USB2.0协仪确实添加了规划USB3.0产品的难度，但由于USB2.0和USB3.0同享衔接器，所以大多数难题都在芯片规划傍边。
PCI Express Gen 2仍然在清晰的芯片外接口占有一席之地，包含处理器的内部总线接口和其它的服务器、贮存、嵌入式运用等。当然，这现存的优势的条件是PCI Express Gen 2仍是首要的内置接口。
估计USB3.0将和其它新的和旧的接口标准竞赛，如HDMI、DisplayPort、PCI Express、DVI等衔接监视器的接口。USB3.0有高的通道宽度和低的价格，当集成至芯片组之后，没有理由不会用来衔接监视器。USB3.0不会彻底替代HDMI和DisplayPort通讯协议，由于它们各自都有添加自己的运用规模。比方，HDMI由于具有反向通道才干而在监控摄像机商场具有影响力。但能预期的是，USB3.0将蚕食那些正在运用至少一个USB接口的其它通讯协议运用的商场占有率。
USB3.0在许多方面会改动电子商场的现状，但为要到达高功用和安稳性，有必要运用信号调理产品来补偿PCB、衔接器、以及最重要的线缆信号损耗。消费运用无法承受用来坚持信号完好性的高价的高速度元件，但也不能忍耐信号完好性问题带来的运用功用和牢靠性下降。假如在发送器和接纳器端运用转接驱动器康复信号质量，工程师能够坚持杰出的信号裕度，以便用更长的线缆，或使PCB布线有更高的灵敏性。他们也将保证产品的规划不只能够经过严厉的USB3.0认证测验，也能够运用低质量的线缆并与其它USB3.0设备具有很好的互操作性。
