Разпределение на пиновете за различните видове USB конектори: разводка на контактите micro и mini usb + нюанси на запояване

Интерфейсът USB е популярен вид технологична комуникация на мобилни и други цифрови устройства. Конектори от този вид често се срещат на персонални компютри с различна конфигурация, периферни компютърни системи, на мобилни телефони и т.н.

Особеност на традиционния интерфейс – USB pinout с малка площ. За работа се използват само 4 пина (контакта) + 1 заземителна екранираща линия. Вярно е, че за последните по-съвършени модификации (USB 3.0 Powered-B или Type-C) е характерно увеличаването на броя на работните контакти. За което ще говорим в този материал. Също така ще опишем структурата на интерфейса и особеностите на разпояването на кабела върху контактите на конекторите.

Видове USB конектори

Абревиатурата «USB» носи съкратено обозначение, което в цялостен вид се чете като «Universal Series Bus» – универсална последователна шина, благодарение на прилагането на която се осъществява високоскоростен обмен на цифрови данни.

Универсалността на USB интерфейса се отбелязва с:

• ниска консумация на енергия;
• унификация на кабели и конектори;
• просто протоколиране на обмена на данни;
• високо ниво на функционалност;
• широка поддръжка на драйвери за различни устройства.

Каква е структурата на USB интерфейса и какви видове USB технологични конектори съществуват в съвременния свят на електрониката? Нека се опитаме да разберем.

Технологична структура на интерфейс USB 2.0

Конекторите, отнасящи се към изделията, влизащи в групата на спецификации 1.x – 2.0 (създадени преди 2001 г.), се свързват чрез четирижилен електрически кабел, където два проводника са захранващи, а още два – предаващи данни.

Също така в спецификации 1.x – 2.0 разпояването на служебни USB конектори предполага свързване на екранираща оплетка – по същество, пети проводник.

Така изглежда физическото изпълнение на нормални USB конектори, отнасящи се към втората спецификация. Отляво са посочени изпълнения от тип «мъжки», отдясно са посочени изпълнения от тип «женски» и съответният и на двата варианта pinout.

Съществуващите изпълнения на съединителите на универсалната последователна шина от посочените спецификации са представени с три варианта:

1. Нормален – тип «А» и «В».
2. Мини – тип «А» и «В».
3. Микро – тип «А» и «В».

Разликата на всичките три вида изделия се състои в конструкторския подход. Ако нормалните конектори са предназначени за използване на стационарна техника, съединителите «мини» и «микро» са направени за приложение в мобилни устройства.

Така изглежда физическото изпълнение на конекторите от втората спецификация от серията «мини» и, съответно, маркировките за конектори Mini USB – така нареченото разпределение на контактите, на което потребителят се опира, за да осъществи кабелното свързване.

Затова последните два вида се характеризират с миниатюрно изпълнение и леко изменена форма на конектора.

Таблица на разпределението на контактите на стандартните съединители тип «А» и «В»

Наред с изпълнението на конектори тип «мини-А» и «мини-В», както и на конектори тип «микро-А» и «микро-В», съществуват модификации на съединители тип «мини-АВ» и «микро-АВ».

Отличителна черта на такива конструкции е изпълнението на разпайката на проводниците на USB на 10-пинова контактна площадка. Въпреки това на практика подобни съединители се прилагат рядко.

Таблица на разпределението на контактите на интерфейса Micro USB и Mini USB съединители тип «А» и «В»

Технологична структура на интерфейсите USB 3.x

Междувременно усъвършенстването на цифровата апаратура още към момента на 2008 година доведе до морално остаряване на спецификациите 1.x – 2.0.

Тези видове интерфейси не позволяваха свързване на нова апаратура, например външни твърди дискове, по такъв начин, че да се осигурява по-висока (повече от 480 Mbit/s) скорост на предаване на данни.

Съответно, се появи съвсем различен интерфейс, маркиран със спецификация 3.0. Разработката на новата спецификация се характеризира не само с повишена скорост, но също така дава увеличен ток – 900 mA срещу 500 mA за USB 2.0.

Ясно е, че появата на такива конектори осигури обслужване на по-голям брой устройства, част от които може да се захранва директно от интерфейса на универсалната последователна шина.

Модификация на конекторите USB 3.0 от различен тип: 1 – изпълнение «mini» тип «B»; 2 – стандартно изделие тип «A»; 3 – разработка от серията «micro» тип «B»; 4 – стандартно изпълнение тип «C»

Както се вижда на картинката по-горе, интерфейсите на третата спецификация имат повече работни контакти (пинове), отколкото при предишната – втората версия. Въпреки това, третата версия е напълно съвместима с «втората».

За да имат възможност да предават сигнали с по-висока скорост, разработчиците на конструкциите на третата версия оборудваха допълнително с четири линии за данни и една линия на нулев контактен проводник. Допълнителните контактни пинове се разполагат в отделен ред.

Таблица за обозначения на пиновете на конекторите от трета версия за разпределение на USB кабел

Междувременно използването на интерфейса USB 3.0, по-специално от серия „А“, се оказа със сериозен недостатък в конструктивно отношение. Конекторът има асиметрична форма, но при това не се посочва конкретна позиция на свързване.

Разработчиците трябваше да се заемат с модернизация на конструкцията, в резултат на което през 2013 г. на разположение на потребителите се появи вариантът USB-C.

Модернизирано изпълнение на конектора USB 3.1

Конструкцията на този тип конектор предполага дублиране на работните проводници от двете страни на щепсела. Също така на интерфейса има няколко резервни линии.

Този тип конектор намери широко приложение в съвременната мобилна цифрова техника.

Разположение на контактите (пиновете) за интерфейс от тип USB-C, отнасящ се към серията трета спецификация на конектори, предназначени за комуникации на различна цифрова техника

Струва си да се отбележат характеристиките на USB Type-C. Например, скоростните параметри за този интерфейс показват ниво – 10 Gbit/s.

Конструкцията на конектора е изпълнена в компактно изпълнение и осигурява симетричност на свързването, допускайки вмъкване на конектора във всяка позиция.

Таблица за разпределение на пиновете, съответстваща на спецификация 3.1 (USB-C)

Следващо ниво на спецификация USB 3.2

Междувременно процесът на усъвършенстване на универсалната последователна шина активно продължава. На некомерсиално ниво вече е разработено следващото ниво на спецификация – 3.2.

Според наличните сведения, скоростните характеристики на интерфейса от тип USB 3.2 обещават двойно по-големи параметри, отколкото може да даде предишната конструкция.

Да постигнат такива параметри, разработчиците успяха чрез внедряване на многолентови канали, чрез които се осъществява предаване на скорости 5 и 10 Gbit/s, съответно.

Подобно на „Thunderbolt“, USB 3.2 използва няколко ленти за постигане на обща пропускателна способност, вместо да се опитва да синхронизира и стартира един канал два пъти

Между другото, трябва да се отбележи, че съвместимостта на перспективния интерфейс с вече съществуващия USB-C се поддържа напълно, тъй като конекторът «Type-C» (както вече беше отбелязано) е снабден с резервни контакти (пинове), осигуряващи многолентово предаване на сигнали.

Особености на разпояването на кабела върху контактите на конекторите

Някакви особени технологични нюанси при запояване на проводниците на кабела върху контактните площадки на съединителите не се отбелязват. Главното в такъв процес е осигуряване на съответствие на цвета на предварително защитени от изолация проводници на кабела с конкретен контакт (пин).

Цветова маркировка на проводниците вътре в кабелния възел, използван за USB интерфейси. Отгоре надолу е показано, съответно, цветовото оцветяване на проводниците на кабелите за спецификации 2.0, 3.0 и 3.1

Също така, ако се осъществява разпояване на модификации на остарели версии, трябва да се вземе предвид конфигурацията на съединителите, така наречените – «мъжки» и «женски».

Проводник, запоен на контакта на «мъжкия» конектор, трябва да съответства на запояване на контакта на «женския» конектор. Да вземем, например, вариант на разпояване на кабела по контактите на USB 2.0.

Използваните в този вариант четири работни проводника, като правило, са обозначени с четири различни цвята:

• червен;
• бял;
• зелен;
• черен.

Съответно, всеки проводник се запоява върху контактната площадка, отбелязана от спецификацията на конектора с аналогично оцветяване. Такъв подход значително улеснява работата на електрончика, изключва възможните грешки в процеса на разпояване.

Аналогична технология на запояване се прилага и към конектори от други серии. Единствената разлика в такива случаи е по-голям брой проводници, които трябва да се запояват. За да си улесните работата, е удобно да използвате специален инструмент – надежден поялник за запояване на проводници в домашни условия и стрипер за отстраняване на изолация от краищата на жилата.

Независимо от конфигурацията на съединителите, винаги се използва запояване на проводника на екрана. Този проводник се запоява към съответния контакт на конектора, Shield – защитен екран.

Не са редки случаите на игнориране на защитния екран, когато «специалисти» не виждат смисъл в този проводник. Обаче липсата на екран рязко намалява характеристиките на USB кабела.

Затова не е изненадващо, когато при значителна дължина на кабела без екран потребителят получава проблеми под формата на смущения.

Разпояване на конектора с два проводника за организиране на линия за захранване за устройството донор. На практика се използват различни варианти на разпояване, основаващи се на техническите потребности

Разпояването на USB кабел се допуска по различни начини, в зависимост от конфигурацията на линиите на порта на конкретното устройство.

Например, за да се свърже едно устройство с друго с цел получаване само на захранващо напрежение (5V), достатъчно е да се запоят на съответните пинове (контакти) само две линии.

Изводи и полезно видео по темата

Представеният по-долу видеоклип пояснява основните моменти относно разпределението на съединителите от серия 2.0 и други, като визуално пояснява отделни детайли от производствените процедури по запояване.

Притежавайки пълна информация относно разпределението на съединителите на универсалната последователна шина, винаги можете да се справите с технически проблем, свързан с дефекти на проводниците. Също така, тази информация непременно ще ви бъде полезна, ако се наложи да свържете нестандартно някои цифрови устройства.

Искате ли да допълните изложения по-горе материал с полезни забележки или ценни съвети за самостоятелно запояване? Пишете коментари в блока по-долу, добавяйте, при необходимост, уникални фотоматериали.

Може би ви останаха въпроси след прочитането на статията? Задайте ги тук – нашите експерти и компетентни посетители на сайта ще се постараят да изяснят неясните моменти.