Pinout av olika USB-kontakter: kopplingsschema för micro-USB och mini-USB + nyanser vid lödning

USB-gränssnittet är en populär typ av teknisk kommunikation på mobila och andra digitala enheter. Kontakter av detta slag finns ofta på persondatorer med olika konfigurationer, kringutrustning, mobiltelefoner och så vidare.

Det traditionella gränssnittets kännetecken – USB-stiftkonfiguration med liten yta. Endast 4 stift (kontakter) + 1 jordande skärmledning används. Dock kännetecknas de senare mer avancerade modifieringarna (USB 3.0 Powered-B eller Type-C) av ett ökat antal arbetande kontakter. Detta kommer vi att prata om i detta material. Vi kommer också att beskriva gränssnittets struktur och detaljer om kabelns inkoppling på kontakternas stift.

Typer av USB-kontakter

Förkortningen «USB» står för en förkortad benämning som i fullständig form utläses som «Universal Series Bus» – universell seriell buss, tack vare vars användning höghastighetsutbyte av digital data utförs.

Universaliteten hos USB-gränssnittet kännetecknas av:

• låg strömförbrukning;
• enhetliga kablar och kontakter;
• enkelt protokoll för datautbyte;
• hög funktionalitet;
• bred drivrutinsstöd för olika enheter.

Vad är strukturen för USB-gränssnittet, och vilka typer av USB-tekniska kontakter finns i den moderna elektronikvärlden? Låt oss försöka reda ut det.

Teknisk struktur för USB 2.0-gränssnittet

Kontakter som tillhör produkter i specifikationsgruppen 1.x – 2.0 (skapade före 2001) ansluts till en fyrledad elektrisk kabel, där två ledare är strömförande och ytterligare två överför data.

I specifikationerna 1.x – 2.0 innebär inkoppling av service-USB-kontakter anslutning av skärmfläta – i praktiken en femte ledare.

Så här ser den fysiska utförandet av normala USB-kontakter som hör till den andra specifikationen. Till vänster visas utföranden av typ «hane», till höger visas utföranden av typ «hona» och motsvarande stiftkonfiguration för båda varianterna.

De befintliga utförandena av universella seriella busskontakter för de nämnda specifikationerna presenteras i tre varianter:

1. Normal – typ «A» och «B».
2. Mini – typ «A» och «B».
3. Mikro – typ «A» och «B».

Skillnaden mellan alla tre typer av produkter ligger i konstruktionsmetoden. Medan vanliga kontakter är avsedda för stationär utrustning, är 'mini'- och 'micro'-kontakterna utformade för mobila enheter.

Så här ser den fysiska utformningen av kontakterna i den andra specifikationen från 'mini'-serien ut, och motsvarande märkningar för Mini-USB-kontakter – den så kallade stiftanordningen som användaren följer vid kabelanslutning.

Därför kännetecknas de två senare typerna av en kompakt design och en något förändrad kontaktform.

Tabell över stiftanordning för standardkontakter av typ 'A' och 'B'

Förutom kontakterna av typ 'mini-A' och 'mini-B', samt 'micro-A' och 'micro-B', finns det även varianter av kontakter av typ 'mini-AB' och 'micro-AB'.

En utmärkande egenskap hos dessa konstruktioner är att ledarna är lödda på en 10-stifts anslutningsyta. I praktiken används dock sådana kontakter sällan.

Tabell över stiftanordning för Micro USB- och Mini USB-kontakter av typ 'A' och 'B'

Teknisk struktur för USB 3.x-gränssnitten

Samtidigt ledde förbättringen av digital utrustning redan år 2008 till att specifikationerna 1.x – 2.0 blev föråldrade.

Dessa gränssnittstyper tillät inte anslutning av ny utrustning, till exempel externa hårddiskar, på ett sätt som säkerställde högre (över 480 Mbit/s) dataöverföringshastigheter.

Följaktligen kom ett helt annat gränssnitt till, märkt med specifikation 3.0. Utvecklingen av den nya specifikationen kännetecknas inte bara av högre hastighet, utan ger också ökad strömstyrka – 900 mA jämfört med 500 mA för USB 2.0.

Det är uppenbart att införandet av sådana kontakter möjliggjorde service av fler enheter, varav en del kan strömförsörjas direkt via det universella seriella bussgränssnittet.

Modifiering av USB 3.0-kontakter av olika typer: 1 – 'mini'-typ 'B'; 2 – standardprodukt av typ 'A'; 3 – utveckling från 'micro'-serien av typ 'B'; 4 – standardutförande av typ 'C'

Som synes i bilden ovan har gränssnitten från den tredje specifikationen fler arbetskontakter (stift) än den föregående – den andra versionen. Ändå är den tredje versionen fullt kompatibel med 'tvåan'.

För att kunna överföra signaler med högre hastighet utrustade utvecklarna av konstruktionerna från den tredje versionen dem med ytterligare fyra dataledningar och en nollkontaktledning. De tillagda kontaktstiften är placerade i en separat rad.

Tabell över stiftbeteckningar för kontakter i tredje versionen för USB-kabelanslutning

Samtidigt visade användningen av USB 3.0-gränssnittet, särskilt serien 'A', en allvarlig konstruktionsbrist. Kontaktdonet har en asymmetrisk form men anger inte specifikt anslutningspositionen.

Utvecklarna tvingades modernisera konstruktionen, vilket resulterade i att USB-C-varianten blev tillgänglig för användarna år 2013.

Moderniserad utförande av USB 3.1-kontakten

Konstruktionen av denna kontaktdonstyp innebär dubblering av arbetsledare på båda sidor av stickproppen. Gränssnittet har även flera reservlinjer.

Denna typ av kontakt har funnit bred användning inom modern mobil digital teknik.

Placering av kontakter (stift) för USB-C-gränssnittet, som tillhör den tredje specifikationsserien för kontaktdon avsedda för kommunikation med olika digital utrustning.

Det är värt att notera USB Type-C-egenskaperna. Till exempel visar hastighetsparametrarna för detta gränssnitt en nivå – 10 Gbit/s.

Kontaktdonets konstruktion är kompakt och ger symmetrisk anslutning, vilket tillåter insättning av kontakten i valfri position.

Stiftlayouttabell som motsvarar specifikation 3.1 (USB-C)

Nästa nivå av USB 3.2-specifikationen

Samtidigt fortsätter processen att förbättra den universella seriella bussen aktivt. På en icke-kommersiell nivå har nästa specifikationsnivå – 3.2 – redan utvecklats.

Enligt tillgänglig information lovar hastighetsegenskaperna för USB 3.2-gränssnittet dubbelt så stora parametrar som den tidigare konstruktionen kan ge.

Utvecklarna lyckades uppnå sådana parametrar genom att införa flerbandskanaler, via vilka överföring sker med hastigheter på 5 och 10 Gbit/s, respektive.

Liksom 'Thunderbolt' använder USB 3.2 flera band för att uppnå total bandbredd, istället för att försöka synkronisera och köra en kanal två gånger.

Det bör för övrigt noteras att kompatibiliteten hos det framtida gränssnittet med befintlig USB-C stöds fullt ut, eftersom kontakten 'Type-C' (som nämnts) är utrustad med reservkontakter (stift) som möjliggör flerbands signalöverföring.

Detaljer om kabelinkoppling på kontakternas stift

Inga särskilda tekniska nyanser utmärker lödningen av kabelledarna på kontaktdynorna. Huvudsaken i denna process är att säkerställa att färgen på de först avskalade kabelledarna matchar rätt stift.

Färgkodning av ledarna i en kabelenhet som används för USB-gränssnitt. Uppifrån och ned visas respektive färgkodning för kabelledare enligt specifikationerna 2.0, 3.0 och 3.1.

Dessutom, om lödning av modifieringar av äldre versioner utförs, bör man ta hänsyn till kontakternas konfiguration, de så kallade 'hane' och 'hona'.

En ledare som löds på ett 'hane'-stift måste motsvara lödningen på 'hona'-stiftet. Ta till exempel varianten av kabelanslutning enligt USB 2.0-stift.

De fyra arbetsledarna som används i denna variant är vanligtvis markerade med fyra olika färger:

• röd;
• vit;
• grön;
• svart.

Varje ledare löds sedan på en kontaktdyna som är markerad med en motsvarande färg enligt kontaktspecifikationen. Detta tillvägagångssätt underlättar avsevärt elektronikarbetarens arbete och eliminerar möjliga fel under lödningsprocessen.

Liknande lödteknik används även för kontakter i andra serier. Den enda skillnaden i sådana fall är det större antalet ledare som måste lödas. För att förenkla arbetet är det praktiskt att använda specialverktyg – en pålitlig lödkolv för lödning av kablar under hemmiljö och en avskalare för att avlägsna isolering från ändarna på ledarna.

Oavsett kontakternas konfiguration används alltid lödning av skärmledaren. Denna ledare löds till motsvarande stift på kontakten, Shield – skyddsskärm.

Det är inte ovanligt att skyddsskärmen ignoreras när 'specialister' inte ser meningen med denna ledare. Avsaknaden av skärm försämrar dock kraftigt USB-kabelns prestanda.

Därför är det inte förvånande när användaren får problem i form av störningar vid en betydande kabellängd utan skärm.

Lödning av kontakten med två ledare för att skapa en strömförsörjningslinje till en donatorenhet. I praktiken används olika lödningsvarianter baserat på tekniska behov.

Det är tillåtet att löda USB-kabeln på olika sätt, beroende på portlinjernas konfiguration på den specifika enheten.

Till exempel, för att ansluta en enhet till en annan i syfte att endast erhålla matningsspänning (5V), räcker det att löda endast två linjer på motsvarande stift.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Den nedanför visade videon förklarar de viktigaste punkterna för pinout på kontakter i serie 2.0 och andra, och visar visuellt detaljer för tillverkning av lödprocedurer.

Om du har fullständig information om pinout för kontakter på den universella seriella bussen (USB), kan du alltid hantera tekniska problem relaterade till ledningsfel. Denna information kommer också att vara användbar om du behöver ansluta digitala enheter på ett okonventionellt sätt.

Vill du komplettera materialet ovan med användbara kommentarer eller värdefulla råd om egen lödning? Skriv kommentarer i blocket nedan, och lägg vid behov till unika fotomaterial.

Har du frågor kvar efter att ha läst artikeln? Ställ dem här – våra experter och kunniga besökare på webbplatsen kommer att försöka förklara otydliga punkter.