¿Por qué el USB de velocidad completa se considera diferencial y cuál es su modo común?

La señalización USB se llama diferencial porque es diferencial. El estado del bus es que una línea (D +) es ALTA, la otra (D-) es BAJA. Y viceversa. El receptor está conectado de manera diferencial y detecta una DIFERENCIA positiva o negativa. Por eso es diferencial.

La idea de que la corriente debe ser de origen o hundida es bastante estrecha. Por ejemplo, la muy popular señalización LVDS utiliza dos niveles en cada par de cables de señal, VH es 1.4 V, y VL es 1.0 V. Sin embargo, nadie cuestiona la diferencialidad de este estándar de señalización.

Lo mismo en USB: para el modo de señalización FS, VH es 3.3 V, VL es 0 V en cada cable individual. Y los paquetes usan estados alternativos (llamados J y K) para transmitir información. El receptor detecta +3.3 V o -3.3 V.

Para la señalización HS, el VH es 400 mV, VL es 0 mV, por lo que la señal diferencial va de +400 mV a -400 mV.

CORRECCIÓN: En ambos casos, la señal de modo común es la mitad de la oscilación de voltaje nominal. La Sección 7.1.4.2 de las Especificaciones del USB 2.0 menciona explícitamente que el voltaje nominal en modo común para la señalización HS es de 200 mV.

Cuando AMBOS cables USB tienen una compensación adicional, por ejemplo, debido al cambio de señal en el cable de retorno a tierra (debido a la corriente de la fuente de alimentación, que ocurre en dispositivos alimentados por bus en cables largos y / o delgados), el receptor debe tolerar esto dentro de los límites especificados por USB.

El voltaje en modo común se refiere tanto al voltaje promedio de CA como al de CC "común a ambos" conductores.

El voltaje promedio de CC es obvio cuando se ven los niveles, pero lo más importante es el uso de la lógica de modo actual o CML a altas velocidades, donde en lugar de usar una fuente de voltaje con un RdsOn de 25 ohmios, usa un la fuente de corriente se conmuta entre las salidas que crean una tensión en los terminadores del bus, de modo que se adapte a la impedancia del cable y proporcione la mejor inmunidad al ruido de RF y las emisiones más bajas de las señales de RF.

La CML es una mejora fuera de serie en CMOS desde los días bipolares de ECL donde se usaron líneas de corriente diferencial para > Velocidades de 1GHz.

CML no se menciona específicamente en la especificación, y puede haber algunas diferencias específicas, pero conceptualmente es idéntica.

Aprender la importancia de CMRR en los cables y la impedancia diferencial, así como las diferencias de impedancia del CM, es clave para comprender cómo se logran las altas tasas de error con patrones de ojo amplios de no linealidades de cable. (torceduras, etc.) y por qué 3m es la longitud máxima para USB3.

... pero eso es una inferencia a una pregunta más profunda.