Более 25-ти лет назад разъемы USB (Universal Serial Bus) появились на материнских платах компьютеров (ПК) для реализации последовательной шины обмена данными. Данный интерфейс используется для подключения клавиатур, манипуляторов «мышь», принтеров, плееров, внешних дисков и прочих гаджетов. Теперь они также присутствуют на шнурах зарядных устройств, практически, всех моделей мобильных телефонов. Постепенно менялась конструкция USB, и возрастала скорость обмена данными универсальной последовательной шины.
Содержание
Виды и типы USB разъемов, основные характеристики
Применение разъемов USB (ЮСБ) позволят подключать и разъединять устройства по методу «Plug&Play», то есть без отключения питания устройств. В результате развития технологии появились три версии исполнения — USB 1.1, USB 2.0 и USB 3.0.
В ряду, представленном на фото, Male – это штекер (папа), Female – это гнездо (мама). Заглавная А обозначает коннекторы, предназначенные для соединения с системной платой компьютера, заглавная В служит обозначением разъемов со стороны устройства, подключаемого к ПК.
Первая версия предусматривает скорость обмена данными до 12 Мбит в секунду, длину шнура до 5 м и ток питания до 0,5 А при напряжении 5 В.
Версия порта USB 2.0 полностью совместима с предыдущим исполнением, которое в настоящее время практически не используется. Реальная скорость обмена данных последовательного интерфейса выросла до 35 Мбайт в секунду, что на сегодняшний день в ряде случаев уже недостаточно.
Вариант порта USB 3.0 обеспечивает пропускную способность до 5,0 Гбит в секунду и ток питания до 0,9 А. Как следует из фото, разъемы различного исполнения отличить по внешнему виду бывает непросто, поэтому для идентификации шнуров данной версии используется синий цвет пластика.
В процессе эволюции технологии сложилась ситуация, при которой устройства и кабели более раннего исполнения возможно вставлять в гнезда последней версии, а вот наоборот не получится.
Распиновка разъемов USB
Если рассматривать кабель, соединяющий компьютер с периферийным устройством, то штекер, который вставляют в гнездо USB-хаба системного блока, имеет тип А. Соответственно, разъем на втором конце кабеля, который мы вставляем в гнездо устройства, именуют типом В.
При этом существуют удлинители, на одном конце которого присутствует штекер типа А, а на другом – гнездо того же типа. Используя такой шнур, можно подключить флэшку к компьютеру, не сгибаясь к системному блоку.
Распиновка коннекторов версии USB 1.1 и USB 2.0
Разъемы типа А версий USB 1.1 и USB 2.0 выглядят одинаково. Схемы 5 распайки штекера и гнезда типа А версии USB 1.1 и USB 2.0 представлены на рисунке.
Цвет проводов кабеля соответствует окраске контактов на изображении.
Цифровое обозначение контактов соответствует следующим цепям:
- 1 — положительный полюс питания 5,0 В;
- 2 и 3 — шина данных (D- и D+);
- 4 — корпус или минус питания.
На втором конце шнура версии USB 1.1 и USB 2.0 присутствует разъем типа В. Стандартный вариант предназначен для подключения к устройствам сравнительно больших размеров (принтер).
Цвет проводов кабеля соответствует окраске контактов на изображении. Назначение и маркировка контактов совпадает с приведенными выше данными для разъема типа А.
Стандартный вариант типа В имеет слишком большие габариты для подключения к устройствам малых размеров (плееры, телефоны и пр.). Для таких применений разработаны конструкции типа мини- и микро-ЮСБ.
Распиновка коннектора типа В почти совпадает с распайкой разъема типа А, которую мы указали выше. Цвет проводов кабеля соответствует окраске контактов на изображении.
Цифровое обозначение контактов соответствует следующим цепям:
- 1 — положительный полюс питания 5,0 В;
- 2 и 3 — шина данных (D- и D+);
- 4 — экранирующая оплетка кабеля;
- 5 — корпус или минус питания.
В зависимости от исполнения шнура экранирующая оплетка кабеля (Shield) может отсутствовать.
Распиновка коннекторов версии USB 3.0
Штекер USB 3.0 имеет синий цвет и его невозможно вставить в гнездо более ранней версии. Распайка гнезда и штекера версии USB 3.0 представлена на следующем рисунке.
Цвет проводов кабеля соответствует окраске контактов на изображении. Назначение контактов 1-4 соответствует распиновке предыдущих версий. В распайке кабеля может присутствовать десятый провод, в качестве которого выступает экранирующая оплетка (Shield).
Цифровое обозначение контактов соответствует следующим цепям:
- 1 — положительный полюс питания 5,0 В;
- 2 и 3 — шина данных (D- и D+);
- 4 — корпус или минус питания;
- 5 — (SS_TХ-) линия шины данных SUPER_SPEED;
- 6 — (SS_ТХ+) линия шины данных SUPER_SPEED;
- 7 — корпус сигнальных цепей;
- 8 — (SS_RX-) и 9(SS_RX+) линии шины данных SUPER_SPEED.
На втором конце шнура версии USB 3.0 присутствует разъем типа В. Стандартный вариант предназначен для подключения к устройствам сравнительно больших размеров (принтер). Распиновка гнезда и штекера типа В версии USB 3.0 представлена на следующем рисунке. Разъем этого типа не совместим с более старыми версиями коннекторов.
Распиновка коннектора типа В совпадает с распайкой разъема типа А, которую мы указали выше.
Разъем микро-ЮСБ типа В состоит из двух половинок по 5 pin в каждой. От предназначен для обмена данными на большой скорости с малогабаритными устройствами. Конструкция и распиновка контактов 1-5 соответствует версии 2.0, однако совместная работа этих коннекторов не предусмотрена.
Контакты с 1-го по 5-й полностью соответствуют микро коннектору второго поколения, назначение других контактов следующее:
Цифровое обозначение контактов соответствует следующим цепям:
- 1 — положительный полюс питания 5,0 В;
- 2 — шина данных (D-);
- 3 — шина данных (D+);
- 4 — экранирующая оплетка кабеля;
- 5 — корпус или минус питания;
- 6 — (SS_TХ-) линия шины данных;
- 7 — (SS_ТХ+) линия шины данных;
- 8 — корпус сигнальных цепей;
- 9 — (SS_RX-) линия шины данных;
- 10 — (SS_RX+) линия шины данных.
Распайка кабеля USB
Схема распайки шнуров с разъемами USB вытекает из уже рассмотренной цоколевки собственно коннекторов. Однако при совместном применении коннекторов на 4 pin и 5 pin возможны разночтения.
Например, обычный кабель отличается от шнура USB OTG наличием перемычки между контактами 4 и 5. Технология OTG («On-the-Go» или «на ходу») разработана для быстрой передачи информации между современными гаджетами и ПК. Так что многие смартфоны, планшеты и колонки не будут работать и получать заряд при использовании шнура «Regular cable».
В практическом применении кабели USB можно соединять и наращивать до определенной длины:
- USB 1.0 – до 3 м;
- USB 2.0 – до 5 м;
- USB 3.2 Gen 1 до 3 м при скорости 5Гбит;
- USB 3.2 Gen 2 до 1 м при скорости 10Гбит;
- USB 4 до 0,8м при скорости 40Гбит.
При этом нужно аккуратно соединить все провода и обеспечить необходимую изоляцию. Кабели USB активного типа могут быть по определению длиннее, однако их не рекомендуется наращивать или стыковать с проводами другого типа. При изготовлении таких шнуров используется бескислородная медь, и самостоятельные манипуляции могут привести к ограничению скорости передачи данных.
Особенности интерфейсов USB мини и микро для зарядки телефонов
Большинство мобильных телефонов и прочих современных гаджетов можно зарядить от сетевой зарядки, компьютера или автомобиля через стандартный шнур USB AM—USB BM mini/micro. Однако мобильник может отказаться заряжаться от другого зарядного устройства с выходом USB, если цоколевка коннектора не соответствует модели гаджета. При этом возможно выполнить самостоятельно небольшую доработку штекера, который вставляется в зарядку (тип А), и обеспечить зарядку аккумулятора мобильника или колонки.
Достаточно соединить контакты 2,3 штекера типа А, чтобы обеспечить зарядку упомянутых на картинке устройств.
Чтобы обеспечить зарядку айфона, придется припаять 4 дополнительных резистора к штекеру типа А в соответствии с приведенной схемой.
Для зарядки Samsung Galaxy потребуется два дополнительных резистора и перемычка между контактами 2,3 штекера типа А.
В том случае, когда ЗУ уже имеет кабель, придется доработать разъем типа В, который мы вставляем в телефон.
Достаточно соединить контакты 2,3 штекера типа В micro-USB или mini-USB, чтобы обеспечить зарядку упомянутых на картинке устройств.
Для зарядки Motorola потребуется дополнительный резистор между контактами разъема micro-USB типа В.
Для зарядки Samsung Galaxy потребуется добавить резистор и перемычку между контактами 2,3 штекера micro-USB типа В.
Мы рассмотрели стандартные схемы коммутации популярных разъемов. Однако многие производители гаджетов используют свои варианты распиновки, при этом ответы на возникающие вопросы приходится искать в сети.
Loading...
