- Види роз'ємів USB
- Особливості розпаювання кабелю на контактах роз'ємів
- Висновки і корисне відео по темі
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Інтерфейс USB - популярний вид технологічної комунікації на мобільних та 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 лише 4 Піна (контакту) + 1 заземлювальна екрануюча лінія. Правда, останнім більш досконалим модифікаціям (USB 3.0 Powered-B або Type-C) характерно збільшення числа робочих контактів. Про що ми і будемо говорити в цьому матеріалі. Також опишемо структуру інтерфейсу і особливості розпаювання кабелю на контактах роз'ємів.
Види роз'ємів USB
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 протоколированием 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, які стосуються виробам, які входять в групу специфікацій 1.х - 2.0 (створені до 2001 року), підключаються на чотирьохжильний електричний кабель, де два провідника є живлять і ще два - передають дані.
Також в специфікаціях 1.х - 2.0 розпаювання службових ЮСБ роз'ємів передбачає підключення екрануючої обплетення - по суті, п'ятого провідника.
Так виглядає фізичне виконання нормальних роз'ємів USB, що відносяться до другої специфікації. Зліва вказані виконання типу «тато», праворуч вказані виконання типу «мама» і відповідна обох варіантів терморегулятори
Існуючі виконання з'єднувачів універсальної послідовної шини зазначених специфікацій представлені трьома варіантами:
- Нормальний - тип «А» і «В».
- Міні - тип «А» і «В».
- Мікро - тип «А» і «В».
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 фізичне виконання роз'ємів другий специфікації із серії «міні» і, відповідно, мітки для роз'ємів Mini USB - так званої терморегулятори, спираючись на яку, користувач виконує кабель-з'єднання
Тому два останніх види характеризуються мініатюрним виконанням і дещо зміненій формою роз'єму.
Таблиця терморегулятори стандартних з'єднувачів типу «А» і «В»
| Контакт | Специфікація | провідник кабелю | функція |
| 1 | харчування + | Червоний (помаранчевий) | +5 |
| 2 | дані - | Білий (золотий) | Data - |
| 3 | дані + | зелений | Data + |
| 4 | Харчування - | Чорний (синій) | земля |
Поряд з виконанням роз'ємів типу «міні-А» і «міні-В», а також роз'ємів типу «мікро-А» і «мікро-В», існують модифікації з'єднувачів типу «міні-АВ» і «мікро-АВ».
Відмінна риса таких конструкцій - виконання розпаювання провідників ЮСБ на 10-піновий контактної майданчику. Однак на практиці подібні з'єднувачі застосовуються рідко.
Таблиця терморегулятори інтерфейсу Micro USB і Mini USB з'єднувачів типу «А» і «В»
| Контакт | Специфікація | провідник кабелю | функція |
| 1 | харчування + | червоний | +5 |
| 2 | дані - | білий | Data - |
| 3 | дані + | зелений | Data + |
| 4 | ідентифікатор | - | Хост - пристрій |
| 5 | Харчування - | чорний | земля |
Технологічна структура інтерфейсів USB 3.х
Тим часом вдосконалення цифрової апаратури вже до моменту 2008 року призвела 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 / сек) швидкість передачі даних.
Відповідно, на світ з'явився абсолютно 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 більшого числа пристроїв, частина з яких може харчуватися безпосередньо від інтерфейсу універсальної послідовної шини.
Модифікація конекторів USB 3.0 різного типу: 1 - виконання «mini» типу «B»; 2 - стандартний 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 (пинов), ніж у попередньої - другий версії. Проте, третя версія повністю сумісна з «двійкою».
Щоб мати можливість передавати сигнали з більш високою швидкістю, розробники конструкцій третьої версії оснастили додатково чотирма лініями даних і однією лінією нульового контактного проводу. Доповнені контактні Піни розташовуються в окремих ряду.
Таблиця позначення пинов роз'ємів третьої версії під розпаювання кабелю ЮСБ
| Контакт | Виконання «А» | Виконання «B» | Micro-B |
| 1 | харчування + | харчування + | харчування + |
| 2 | дані - | дані - | дані - |
| 3 | дані + | дані + | дані + |
| 4 | земля | земля | ідентифікатор |
| 5 | StdA_SSTX - | StdA_SSTX - | земля |
| 6 | StdA_SSTX + | StdA_SSTX + | StdA_SSTX - |
| 7 | GND_DRAIN | GND_DRAIN | StdA_SSTX + |
| 8 | StdA_SSRX - | StdA_SSRX - | GND_DRAIN |
| 9 | StdA_SSRX + | StdA_SSRX + | StdA_SSRX - |
| 10 | - | - | StdA_SSRX + |
| 11 | екранування | екранування | екранування |
Тим часом використання інтерфейсу USB 3.0, зокрема серії «А», проявилося серйозним недоліком в конструкторському плані. З'єднувач володіє 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 (пинов) для інтерфейсу типу USB-C, що відноситься до серії третьої специфікації з'єднувачів, призначених під комунікації різного 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 терморегулятори, що відповідає специфікації 3.1 (USB-C)
| Контакт | позначення | функція | Контакт | позначення | функція |
| A1 | GND | заземлення | B1 | GND | заземлення |
| A2 | SSTXp1 | TX + | B2 | SSRXp1 | RX + |
| A3 | SSTXn1 | TX - | B3 | SSRXn1 | RX - |
| A4 | шина + | харчування + | B4 | шина + | харчування + |
| A5 | CC1 | Канал CFG | B5 | SBU2 | ППД |
| A6 | Dp1 | USB 2.0 | B6 | Dn2 | USB 2.0 |
| A7 | Dn1 | USB 2.0 | B7 | Dp2 | USB 2.0 |
| A8 | SBU1 | ППД | B8 | CC2 | CFG |
| A9 | шина | харчування | B9 | шина | харчування |
| A10 | SSRXn2 | RX - | B10 | SSTXn2 | TX - |
| A11 | SSRXp2 | RX + | B11 | SSTXp2 | TX + |
| A12 | GND | заземлення | B12 | GND | заземлення |
Наступний рівень специфікації USB 3.2
Тим часом 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 многополосних 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 уже існуючим USB-C підтримується повністю, так як роз'єм «Type-C» (як уже зазначалося) наділений резервними контактами (пинами), що забезпечують багатосмужну передачу сигналів.
Особливості розпаювання кабелю на контактах роз'ємів
Якимись особливими технологічними нюансами пайка провідників кабелю на контактних майданчиках з'єднувачів не відзначається. Головне в такому процесі - забезпечення відповідності кольору попередньо захищених від ізоляції провідників кабелю конкретному контакту (піну).
Кольорове маркування провідників всередині кабельної збірки, використовуваної для USB інтерфейсів. Зверху вниз показана, відповідно, кольорова гамма 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 «тата» повинен відповідати пайку на контакті «мами». Взяти, наприклад, варіант розпаювання кабелю 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 підпоюють на контактну площадку, зазначену специфікацією роз'єму аналогічної забарвлення. Такий підхід суттєво полегшує роботу електронщика, 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. Щоб спростити собі роботу, зручно використовувати специнструмент - надійний паяльник для пайки проводів в домашніх умовах і стриппер для зняття ізоляції з кінців жил.
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 екрану, 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 екрану 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 технічних потребах
Розпаювати кабель USB допускається різними варіантами, в залежності від конфігурації ліній порту на конкретному пристрої.
Наприклад, щоб з'єднати один пристрій з іншим з метою отримання тільки напруги харчування (5В), досить спаяти на відповідних пінах (контактах) всього дві лінії.
Висновки і корисне відео по темі
Представлений нижче відеоролик пояснює основні моменти терморегулятори з'єднувачів серії 2.0 і інших, візуально пояснює окремі деталі виробництва процедур пайки.
Володіючи повною інформацією по терморегулятори з'єднувачів універсальної послідовної шини, завжди можна впоратися з технічною проблемою, пов'язаною з дефектами провідників. Також ця інформація обов'язково стане в нагоді, якщо буде потрібно нестандартно з'єднувати якісь цифрові пристрої.
Хочете доповнити викладений вище матеріал корисними зауваженнями або цінними порадами щодо самостійної розпаювання? Пишіть коментарі в блоці нижче, додавайте, при необхідності, унікальні фотоматеріали.
Може у вас залишилися питання після прочитання статті? Задавайте їх тут - наші експерти і компетентні відвідувачі сайту будуть намагатися прояснити незрозумілі моменти.