Призначення різних видів USB розємів: розведення контактів і mini micro usb + нюанси розпаювання

Інтерфейс USB – популярний вид технологічної комунікації на мобільних і інших цифрових пристроях. Роз’єми подібного роду часто зустрічаються на персональних комп’ютерах різної конфігурації, периферійних комп’ютерних системах, на стільникових телефонах і т. д.

Особливість традиційного інтерфейсу — USB терморегулятори малої площі. Для роботи використовуються всього 4 піна (контакту) + 1 заземляюча екрануюча лінія. Правда, останнім більш досконалим модифікаціям (USB 3.0 Powered-B або Type-C) характерне збільшення кількості робочих контактів.

Зміст статті:

• Універсальна послідовна шина
  • Технологічна структура інтерфейсу USB 2.0
  • Технологічна структура інтерфейсів USB 3.х
  • Модернізоване виконання роз’єму USB 3.1
  • Наступний рівень специфікації USB 3.2
• Особливості розпайки кабеля на контакти роз’ємів
• Висновки і корисне відео по темі

Універсальна послідовна шина

Абревіатура «USB» несе скорочене позначення, яке в цілісному вигляді читається як «Universal Series Bus» — універсальна послідовна шина, завдяки застосуванню якої здійснюється високошвидкісний обмін цифровими даними.

Універсальність USB інтерфейсу зазначається:

• низьким енергоспоживанням;
• уніфікацією кабелів і роз’ємів;
• простим протоколюванням обміну даних;
• високим рівнем функціональності;
• широкою підтримкою драйверів різних пристроїв.

Яка ж структура USB інтерфейсу, і які існують види ЮСБ технологічних роз’ємів в сучасному світі електроніки? Спробуємо розібратися.

Технологічна структура інтерфейсу USB 2.0

Роз’єми, що відносяться до виробів, що входять у групу специфікацій 1.х – 2.0 (до 2001 року), підключаються на чотирижильний електричний кабель, де два провідника є живильними і ще два – передають дані.

Також в специфікаціях 1.х – 2.0 розпаювання службових ЮСБ роз’ємів передбачає підключення екрануючого обплетення – по суті, п’ятого провідника.

Так виглядає фізична виконання нормальних роз’ємів USB, належать до другої специфікації. Зліва вказані виконання типу «тато», праворуч вказані виконання типу «мама» і відповідна обом варіантам терморегулятори

Існуючі виконання з’єднувачів універсальної послідовної шини зазначених специфікацій представлені трьома варіантами:

Різниця всіх трьох видів виробів полягає в конструкторському підході. Якщо нормальні роз’єми призначені для використання на стаціонарній техніці, з’єднувачі «міні» і «мікро» зроблені під застосування в мобільних пристроях.

Так виглядає фізична виконання роз’ємів другий специфікації з серії «міні» і, відповідно, мітки для роз’ємів Mini USB — так званої розпіновки, спираючись на яку, користувач виконує кабель-з’єднання

Тому два останніх види характеризуються мініатюрним виконанням і дещо зміненою формою роз’єму.

Таблиця розпіновки стандартних з’єднувачів типу «А» і «В»

Поряд з виконанням роз’ємів типу «міні-А» і «міні-У», а також роз’ємів типу «мікро-А» і «мікро-У», існують модифікації з’єднувачів типу «міні-АВ» і «мікро-АВ».

Відмінна риса таких конструкцій – виконання розпаювання провідників ЮСБ на 10-пиновой контактної майданчику. Однак на практиці подібні з’єднувачі застосовуються рідко.

Таблиця розпіновки інтерфейсу Micro USB і Mini USB з’єднувачів типу «А» і «В»

Технологічна структура інтерфейсів USB 3.х

Між тим вдосконалення цифрової апаратури вже до моменту 2008 року призвело до морального старіння специфікацій 1.х – 2.0.

Ці види інтерфейсу не дозволяли підключення нової апаратури, наприклад, зовнішніх жорстких дисків, з таким розрахунком, щоб забезпечувалася більш висока (більше 480 Мбіт/с) швидкість передачі даних.

Відповідно, на світ з’явився зовсім інший інтерфейс, позначений специфікацією 3.0. Розробка нової специфікації характеризується не тільки підвищеною швидкістю, але також дає збільшену силу струму — 900 мА проти 500 мА для USB 2/0.

Зрозуміло, що поява таких роз’ємів забезпечило обслуговування більшої кількості пристроїв, частина з яких може живитися безпосередньо від інтерфейсу універсальної послідовної шини.

Модифікація коннекторів USB 3.0 різного типу: 1 – виконання «mini» типу «B»; 2 – стандартне виріб типу «A»; 3 – розробка серії «micro» типу «B»; 4 – Стандартне виконання типу «C»

Як видно на зображенні вище, інтерфейси третьої специфікації мають більше робочих контактів (пінів), ніж у попередньої — другої версії. Тим не менш, третя версія повністю сумісна з «двійкою».

Щоб мати можливість передавати сигнали з більш високою швидкістю, розробники конструкцій третьої версії додатково оснастили чотирма лініями даних і однією лінією нульового контактного проводу. Доповнені контактні піни розташовуються в окремих ряду.

Таблиця позначення пінів роз’ємів третьої версії під розпаювання кабель ЮСБ

Між тим використання інтерфейсу USB 3.0, зокрема серії «А», виявилося серйозним недоліком у конструкторському плані. З’єднувач має асиметричною формою, але при цьому не вказується конкретно позиція підключення.

Розробникам довелося зайнятися модернізацією конструкції, в результаті чого в 2013 році в розпорядженні користувачів з’явився варіант USB-C.

Модернізоване виконання роз’єму USB 3.1

Конструкція цього типу роз’єму передбачає дублювання робочих провідників по обидва боки штепселя. Також на інтерфейсі є кілька резервних ліній.

Цей тип з’єднувача знайшов широке застосування в сучасній мобільного цифровій техніці.

Розташування контактів (пінів) для інтерфейсу типу USB-C, відноситься до серії третьої специфікації з’єднувачів, призначених під комунікації різної цифрової техніки

Варто відзначити характеристики USB Type-C. Наприклад, швидкісні параметри для цього інтерфейсу показують рівень — 10 Гбіт/сек.

Конструкція з’єднувача виконана в компактному виконанні і забезпечує симетричність з’єднання, допускаючи вставку роз’єму в будь-якому положенні.

Таблиця розпіновки, що відповідає специфікації 3.1 (USB-C)

Наступний рівень специфікації USB 3.2

Між тим процес вдосконалення універсальної послідовної шини активно триває. На некомерційному рівні вже розроблений наступний рівень специфікації – 3.2.

Згідно з наявними відомостями, швидкісні характеристики інтерфейсу типу USB 3.2 обіцяють вдвічі більші параметри, ніж здатна дати попередня конструкція.

Досягти таких параметрів розробникам вдалося шляхом впровадження багатосмугових каналів, через які здійснюється передача на швидкостях 5 і 10 Гбіт/сек, відповідно.

Подібно «Thunderbolt», USB 3.2 використовує кілька смуг для досягнення загальної пропускної здатності, замість того, щоб намагатися синхронізувати і запускати один канал двічі

До речі слід зазначити, що сумісність перспективного інтерфейсу з вже існуючих USB-C підтримується повністю, так як роз’єм «Type-C» (як уже зазначалося) наділений резервними контактами (пінами), що забезпечують багатосмужну передачу сигналів.

Особливості розпайки кабеля на контакти роз’ємів

Якимись особливими технологічними нюансами пайка провідників кабелю на контактних майданчиках з’єднувачів не відзначається. Головне в цьому процесі – забезпечення відповідності кольору провідників кабелю конкретного контакту (піну).

Колірна маркування провідників всередині кабельної складання, використовуваної для USB інтерфейсів. Зверху вниз показано, відповідно, колірна розфарбування провідників кабелів під специфікації 2.0, 3.0 і 3.1

Також, якщо здійснюється розпаювання модифікацій застарілих версій, слід враховувати конфігурацію з’єднувачів, так званих – «тато» і «мама».

Провідник, запаяний на контакті «папи» повинен відповідати пайку на контакті «мами». Взяти, до прикладу, варіант розпайки кабеля по контактам USB 2.0.

Використовувані в цьому варіанті чотири робочих провідника, як правило, позначені чотирма різними кольорами:

• червоним;
• білим;
• зеленим;
• чорним.

Відповідно, кожен провідник подпаивается на контактну майданчик, зазначену специфікацією роз’єму аналогічної забарвлення. Такий підхід істотно полегшує роботу електронника, виключає можливі помилки в процесі розпаювання.

Аналогічна технологія пайки застосовується і до роз’ємів інших серій. Єдина відмінність в таких випадках – більше число провідників, які доводиться паяти.

Незалежно від конфігурації з’єднувачів, завжди використовується пайка провідника екрану. Цей провідник запаюється до відповідного контакту на роз’ємі, Shield – захисний екран.

Нерідкі випадки ігнорування захисного екрана, коли «фахівці» не бачать сенсу в цьому провіднику. Однак відсутність екрану різко знижує характеристики кабелю USB.

Тому не дивно, коли при значній довжині кабелю без екрана користувач отримує проблеми у вигляді перешкод.

Розпаювання з’єднувача двома провідниками під організацію лінії живлення для пристрою донора. На практиці використовуються різні варіанти распаек, грунтуючись на технічні потреби

Розпаювати кабель USB допускається різними варіантами, в залежності від конфігурації ліній порту на конкретному пристрої.

Приміром, щоб з’єднати один пристрій з іншим з метою отримання тільки напруги живлення (5В), досить спаяти на відповідних пинах (контакти) всього дві лінії.

Висновки і корисне відео по темі

Нижче представлений відеоролик пояснює основні моменти розпіновки з’єднувачів серії 2.0 та інших, візуально пояснює окремі деталі виробництва процедур пайки.

Володіючи повною інформацією щодо распиновке з’єднувачів універсальної послідовної шини, завжди можна впоратися з технічною проблемою, пов’язаною з дефектами провідників. Також ця інформація обов’язково стане у нагоді, якщо потрібно нестандартно з’єднувати якісь цифрові пристрої.