Распиновка USB кабеля: распайка и схема по цветам для 2

В чем заключаются преимущества универсальной последовательной шины?

Внедрение данного способа подключения сделало возможным:

• Оперативно выполнять подключение различных периферийных устройств к ПК, начиная от клавиатуры и заканчивая внешними дисковыми накопителями.
• Полноценно использовать технологию «Plug&Play», что упростило подключение и настройку периферии.
• Отказ от ряда устаревших интерфейсов, что положительно отразилось на функциональных возможностях вычислительных систем.
• Шина позволяет не только передавать данные, а и осуществлять питание подключаемых устройств, с ограничением по току нагрузки 0,5 и 0,9 А для старого и нового поколения. Это сделало возможным использовать USB для зарядки телефонов, а также подключения различных гаджетов (мини вентиляторов, подсветки и т.д.).
• Стало возможным изготовление мобильных контролеров, например, USB сетевой карты RJ-45, электронных ключей для входа и выхода из системы

Виды USB разъемов – основные отличия и особенности

Существует три спецификации (версии) данного типа подключения частично совместимых между собой:

1. Самый первый вариант, получивший широкое распространение – v 1. Является усовершенствованной модификацией предыдущей версии (1.0), которая практически не вышла из фазы прототипа ввиду серьезных ошибок в протоколе передачи данных. Эта спецификация обладает следующими характеристиками:

• Двухрежимная передача данных на высокой и низкой скорости (12,0 и 1,50 Мбит в секунду, соответственно).
• Возможность подключения больше сотни различных устройств (с учетом хабов).
• Максимальная протяженность шнура 3,0 и 5,0 м для высокой и низкой скорости обмена, соответственно.
• Номинальное напряжение шины – 5,0 В, допустимый ток нагрузки подключаемого оборудования – 0,5 А.

Сегодня данный стандарт практически не используется в силу невысокой пропускной способности.

2. Доминирующая на сегодняшний день вторая спецификация.. Этот стандарт полностью совместим с предыдущей модификацией. Отличительная особенность – наличие высокоскоростного протокола обмена данными (до 480,0 Мбит в секунду).

Благодаря полной аппаратной совместимости с младшей версией, периферийные устройства данного стандарта могут быть подключены к предыдущей модификации. Правда при этом пропускная способность уменьшиться до 35-40 раз, а в некоторых случаях и более.

Поскольку между этими версиями полная совместимость, их кабели и коннекторы идентичны.

Обратим внимание что, несмотря на указанную в спецификации пропускную способность, реальная скорость обмена данными во втором поколении несколько ниже (порядка 30-35 Мбайт в секунду). Это связано с особенностью реализации протокола, что ведет к задержкам между пакетами данных. Поскольку у современных накопителей скорость считывания вчетверо выше, чем пропускная способность второй модификации, то есть, она не стала удовлетворять текущие требования.

3. Универсальная шина 3-го поколения была разработана специально для решения проблем недостаточной пропускной способности. Согласно спецификации данная модификация способно производить обмен информации на скорости 5,0 Гбит в секунду, что почти втрое превышает скорость считывания современных накопителей. Штекеры и гнезда последней модификации принято маркировать синим для облегчения идентификации принадлежности к данной спецификации.

Еще одна особенность третьего поколения – увеличение номинального тока до 0,9 А, что позволяет осуществлять питание ряда устройств и отказаться от отдельных блоков питания для них.

Что касается совместимости с предыдущей версией, то она реализована частично, подробно об этом будет расписано ниже.

Классификация USB разъёмов

Коннекторы принято классифицировать по типам, их всего два:
А — это штекер, подключаемый к гнезду «маме», установленном на системной плате ПК или USB хабе. При помощи такого типа соединения производится подключение USB флешки, клавиатуры, мышки и т. д. Данные соединения совместимы между начальной версией и вторым поколением. С последней модификацией совместимость частичная, то есть устройства и кабели с ранних версий можно подключать к гнездам третьего поколения, но не наоборот.

B — штекер для подключения к гнезду, установленному на периферийном устройстве, например, принтере. Размеры классического типа В не позволяют его использовать для подключения малогабаритных устройств (например, планшетов, мобильных телефонов, цифровых фотоаппаратов и т. д.). Чтобы исправить ситуацию были приняты две стандартные уменьшенные модификации типа В: mini и micro USB.
Отметим, что такие конвекторы совместимы только между ранними модификациями.

Помимо этого, существуют удлинители для портов данного интерфейса. На одном их конце установлен штекер тип А, а на втором — гнездо под него, то есть, по сути, соединение «мама» — «папа». Такие шнуры могут быть весьма полезны, например, чтобы подключать флешку, не залезая под стол к системному блоку.

Распиновка USB 2.0 разъёма

Поскольку физически штекеры и гнезда ранних версий 1.1 и 2.0 не отличаются друг от друга, мы приведем распайку последней. Ниже представлен рисунок распайки штекера и гнезда разъема типа А:

Обозначения:

• А — гнездо.
• В — штекер.
• 1 — питание +5,0 В.
• 2 и 3 сигнальные провода.
• 4 — масса.

На рисунке раскраска контактов приведена по цветам провода, и соответствует принятой спецификации.

• Схема реобаса для ПК

Теперь рассмотрим распайку классического гнезда В.

Обозначения:

• А — штекер, подключаемый к гнезду на периферийных устройствах.
• В — гнездо на периферийном устройстве.
• 1 — контакт питания (+5 В).
• 2 и 3 — сигнальные контакты.
• 4 — контакт провода «масса».

Цвета контактов соответствуют принятой раскраске проводов в шнуре.

Технологическая структура интерфейса USB 2.0

Разъемы, относящиеся к изделиям, входящим в группу спецификаций 1.х – 2.0 (созданные до 2001 года), подключаются на четырехжильный электрический кабель, где два проводника являются питающими и ещё два – передающими данные.

Также в спецификациях 1.х – 2.0 распайка служебных ЮСБ разъемов предполагает подключение экранирующей оплётки – по сути, пятого проводника.

Существующие исполнения соединителей универсальной последовательной шины отмеченных спецификаций представлены тремя вариантами:

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

Разница всех трёх видов изделий заключается в конструкторском подходе. Если нормальные разъемы предназначены для использования на стационарной технике, соединители «мини» и «микро» сделаны под применение в мобильных устройствах.

Поэтому два последних вида характеризуются миниатюрным исполнением и несколько измененной формой разъема.

Таблица распиновки стандартных соединителей типа «А» и «В»

Наряду с исполнением разъемов типа «мини-А» и «мини-В», а также разъемов типа «микро-А» и «микро-В», существуют модификации соединителей типа «мини-АВ» и «микро-АВ».

Отличительная черта таких конструкций – исполнение распайки проводников ЮСБ на 10-пиновой контактной площадке. Однако на практике подобные соединители применяются редко.

Таблица распиновки интерфейса Micro USB и Mini USB соединителей типа «А» и «В»

Схема коннекторов для USB 2.0

На схеме можно увидеть несколько коннекторов, различающихся между собой по определенному признаку. К примеру, активное (питающее) устройство обозначается буквой А, а пассивное (подключаемое) устройство – буквой В. К активным относятся компьютеры и хосты, а пассивные составляют принтеры, сканеры и другие приборы. Принято также разделять коннекторы по полу: M (male) или «папа» представляет из себя штекер, а F(female) или «мама» – гнездо разъема. По размеру бывают форматы: mini, micro и без маркировки. К примеру, если встретится обозначение «USB micro-ВМ», то это значит, что штекер предназначен для подключения к пассивному устройству по формату micro.

Для распиновки гнезд и штекеров понадобятся знания о назначении проводов в USB-кабеле:

1. по красному VBUS («плюс») проходит постоянное напряжение 5 Вольт относительно GND. Минимальное значение силы электрического тока для него равно 500 mА;
2. белый провод подсоединяют к «минусу» (D-);
3. зеленый провод крепится к «плюсу» (D+);
4. черный цвет провода означает, что напряжение в нем 0 Вольт, он несет минусовой заряд и используется для заземления.

В mini и micro форматах разъемы содержат по пять контактов: красный, черный, белый и зеленый провода, а также ID (который в разъемах типа А замкнут на GND, а в разъемах В – не задействован совсем).

Иногда в кабеле USB можно встретить и оголенный провод Shield. Этот провод не имеет номера.

Если в работе использовать таблицу, то разъем в ней показан с внешней (рабочей) стороны. Светло-серый цвет имеют изолирующие детали разъема, темно-серый цвет у металлических частей, а полости обозначены белым.

Для того, чтобы провести правильную распайку USB, нужно зеркально отобразить изображение лицевой части коннектора.

Разъемы у форматов mini и micro на USB состоят из пяти контактов. Поэтому четвертый контакт в разъемах типа В в работе использовать не придется. Этот контакт в разъемах типа А замыкается с GND, а для самого GND используют – пятый.

В результате не хитрых манипуляций можно самостоятельно сделать распиновку для портов USB разного формата.

Usb распайка версии 3.0 отличается добавлением четырех цветных проводов и дополнительного заземления. За счет этого кабель USB 3.0 заметно толще своего младшего собрата.

• PS/2 К USB порту
• Джойстик Defender Game Racer Turbo USB-AM
• Распайка usb am и micro usb bm, для зарядки и передачи данных на компьютер
• USB-OTG
• Распайка USB SAMSUNG GALAXY TAB 2

Распиновка USB 3.0 разъёмов (типы A и B)

В третьем поколении подключение периферийных устройств осуществляется по 10 (9, если нет экранирующей оплетки) проводам, соответственно, число контактов также увеличено. Однако они расположены таким образом, чтобы имелась возможность подключения устройств ранних поколений. То есть, контакты +5,0 В, GND, D+ и D-, располагаются также, как в предыдущей версии. Распайка гнезда типа А представлена на рисунке ниже.

Обозначения:

• А — штекер.
• В — гнездо.
• 1, 2, 3, 4 — коннекторы полностью соответствуют распиновке штекера для версии USB 2.0 тип В, цвета проводов также совпадают.
• 5 (SS_TХ-) и 6 (SS_ТХ+) коннекторы проводов передачи данных по протоколу SUPER_SPEED.
• 7 — масса (GND) для сигнальных проводов.
• 8 (SS_RX-) и 9 (SS_RX+) коннекторы проводов приема данных по протоколу SUPER_SPEED.

Цвета на рисунке соответствуют общепринятым для данного стандарта.
Как уже упоминалось выше, в гнездо данного порта можно вставить штекер более раннего образца, соответственно, пропускная способность при этом уменьшится. Что касается штекера третьего поколения универсальной шины, то всунуть его в гнезда раннего выпуска невозможно.

• Возможно, вам также будет интересно, как ремонтировать жесткий диск Seagate

Теперь рассмотрим распайку контактов для USB 3.0 типа В. В отличие от предыдущего вида, такое гнездо несовместимо ни с каким штекером ранних версий.

Обозначения:

• А и В — штекер и гнездо, соответственно.
• Цифровые подписи к контактам соответствуют описанию предыдущего рисунка.
• Цвет максимально приближен к цветовой маркировке проводов в шнуре.

Type-A

Этот разъем USB все еще занимает лидирующее место среди других типов. Пользователь сталкивается с такими кабелями каждый день. К ним относятся накопители (флешки), ЮСБ-кабели от зарядок. Большинство камер и роутеров оснащены этим видом ЮСБ-кабеля. Отличается надежностью и безопасностью в использовании. Его тяжелее сломать и вывести из строя.

Данный тип оснащен встроенной системой безопасности. Кабель возможно вставить в компьютер только 1 стороной. Если перевернуть шнур, то он попросту не зайдет в разъем. Что является преимуществом. Особенно при использовании кабеля неопытными пользователями.

Type-B

Тип B используется для подключения периферии – МФУ, сканеров, факсов и так далее. Кабель типа B не всегда поставляется в комплекте с устройством и часто его приходится докупать самостоятельно. Отличают 2 вида ЮСБ кабелей типа b: micro- и mini-USB.

Разновидность мини ЮСБ представляет собой устаревший USB-порт. Это ранняя версия микро типа. Использование мини ЮСБ сведено к минимуму. Но все-таки иногда встречаются устройства, использующие этот вид соединения. Как выглядит micro ЮСБ можно смотреть на фото.

Разъем Micro USB типа B — уменьшенный вариант разъема b (существует аналогичный вид и разъема А — Micro ЮСБ Type A). Разъем Micro USB используются в большинстве мобильных устройств (за исключением Apple). У Apple собственный разъем.

Type-С

Был придуман сравнительно недавно (первое появление на рынке в 2014 году). Разъем USB Type C находится в начале своего развития и активно не используется. Обладает уменьшенными размерами обоих входов. Впервые использован компанией Apple, которая и сегодня продолжает совершенствовать эту разработку.

Технологическая структура интерфейсов USB 3.х

Между тем совершенствование цифровой аппаратуры уже к моменту 2008 года привело к моральному старению спецификаций 1.х – 2.0.

Эти виды интерфейса не позволяли подключение новой аппаратуры, к примеру, внешних жестких дисков, с таким расчётом, чтобы обеспечивалась более высокая (больше 480 Мбит/сек) скорость передачи данных.

Соответственно, на свет появился совершенно иной интерфейс, помеченный спецификацией 3.0. Разработка новой спецификации характеризуется не только повышенной скоростью, но также дает увеличенную силу тока – 900 мА против 500 мА для USB 2/0.

Понятно, что появление таких разъемов обеспечило обслуживание большего числа устройств, часть из которых может питаться напрямую от интерфейса универсальной последовательной шины.

Как видно на картинке выше, интерфейсы третьей спецификации имеют больше рабочих контактов (пинов), чем у предыдущей – второй версии. Тем не менее, третья версия полностью совместима с «двойкой».

Чтобы иметь возможность передавать сигналы с более высокой скоростью, разработчики конструкций третьей версии оснастили дополнительно четырьмя линиями данных и одной линией нулевого контактного провода. Дополненные контактные пины располагаются в отдельным ряду.

Таблица обозначения пинов разъемов третьей версии под распайку кабеля ЮСБ

Между тем использование интерфейса USB 3.0, в частности серии «А», проявилось серьёзным недостатком в конструкторском плане. Соединитель обладает ассиметричной формой, но при этом не указывается конкретно позиция подключения.

Разработчикам пришлось заняться модернизацией конструкции, в результате чего в 2013 году в распоряжении пользователей появился вариант USB-C.

Модернизированное исполнение разъема USB 3.1

Конструкция этого типа разъема предполагает дублирование рабочих проводников по обеим сторонам штепселя. Также на интерфейсе имеются несколько резервных линий.

Этот тип соединителя нашел широкое применение в современной мобильной цифровой технике.

Стоит отметить характеристики USB Type-C. Например, скоростные параметры для этого интерфейса показывают уровень – 10 Гбит/сек.

Конструкция соединителя выполнена в компактном исполнении и обеспечивает симметричность соединения, допуская вставку разъема в любом положении.

Таблица распиновки, соответствующая спецификации 3.1 (USB-C)

Следующий уровень спецификации USB 3.2

Между тем процесс совершенствования универсальной последовательной шины активно продолжается. На некоммерческом уровне уже разработан следующий уровень спецификации – 3.2.

Согласно имеющимся сведениям, скоростные характеристики интерфейса типа USB 3.2 обещают вдвое большие параметры, чем способна дать предыдущая конструкция.

Достичь таких параметров разработчикам удалось путем внедрения многополосных каналов, через которые осуществляется передача на скоростях 5 и 10 Гбит/сек, соответственно.

Кстати следует отметить, что совместимость перспективного интерфейса с уже существующим USB-C поддерживается полностью, так как разъем «Type-C» (как уже отмечалось) наделен резервными контактами (пинами), обеспечивающими многополосную передачу сигналов.

USB4

USB3.2 только начинают встречаться в продаже. Несмотря на это, уже 29 августа 2019 г. в сети интернет можно найти данные о спецификации нового интерфейса USB4. Для него заявленный предельный скоростным режимом составляет 40 Гбит/с.

Распиновка микро USB разъёма

Для начала приведем распайку для данной спецификации:

Как видно из рисунка, это соединение на 5 pin. Как в штекере (А), так и гнезде (В) задействованы четыре контакта. Их назначение, цифровое и цветовое обозначение соответствует принятому стандарту, который приводился выше.

Описание разъема микро USB 3.0

Для данного соединения используется коннектор характерной формы на 10 pin. По сути, он представляет собой две части по 5 pin каждая, причем одна из них полностью соответствует предыдущей версии интерфейса. Такая реализация несколько непонятна, особенно принимая во внимание несовместимость этих типов. Вероятно, разработчики планировали сделать возможность работы с разъемами ранних модификаций, но впоследствии отказались от этой идеи или пока не осуществили ее.

На рисунке представлена распиновка штекера (А) и внешний вид гнезда (В) микро USB.
Контакты с 1-го по 5-й полностью соответствуют микро коннектору второго поколения. Назначение других контактов следующее:

• 6 и 7 — передача данных по скоростному протоколу (SS_ТХ- и SS_ТХ+, соответственно).
• 8 — масса для высокоскоростных информационных каналов.
• 9 и 10 — прием данных по скоростному протоколу (SS_RX- и SS_RX+, соответственно).

Преимущества

Кабель USB со штекером micro выделяется повышенной прочностью и надежностью корпуса. При неумелом обращении и ремонте возможна поломка контактов. К неисправностям приводят резкие движения во время подсоединения к порту, падение гаджета, особенно, при ударах разъемом о твердую поверхность. Иногда неисправности появляются из-за заводского брака или неправильного применения.

При неправильном припаивании во время подключения кабеля возникают сбои, которые характеризуются такими признаками:

• на экране гаджета появляются оповещения об аппаратных ошибках, устройство не находит или не распознает подключение;
• отсутствует синхронизация между подключенными устройствами, но зарядка осуществляется;
• на значке батареи идентифицируется процесс зарядки, но фактически электропитание не поступает;
• устройство не реагирует на подключение либо выдает оповещение о поломке;
• возникает короткое замыкание в блоке питания либо порту.

Причиной плохого контакта могут быть нарушения, возникающие между звеньями цепи. Пайка осуществляется с помощью распайки контактов. Данную процедуру называют распиновкой. Каждый провод подключают повторно после зачистки, опираясь на идентификацию по цвету.

Не следует спешить, иначе можно повредить соседние участки. Такая распиновка позволяет избежать ошибок, приводящих к выходу из строя техники.

Функции «ножек» разъема micro-USB

Разъем micro-USB применяют для зарядки небольших и портативных энергозависимых устройств и синхронизации данных между ПК и гаджетами. Он состоит из пяти «ножек». Две «ноги» разведены по разные стороны корпуса: одна является плюсовой номиналом 5V, вторая – минусовой. Такое расположение снижает вероятность поломки.

Близко к минусовой «ножке» размещен еще один контакт, который при неосторожном подключении к порту легко ломается. При повреждении этой «ноги» кабель выходит из строя. На значке батареи может отображаться процесс подключения, но фактическая зарядка невозможна. Чаще всего данное повреждение приводит к тому, что гаджет не реагирует на подсоединение штекера.

Две оставшихся «ножки» применяются для обмена данными и синхронизации между устройствами. С помощью них возможна выгрузка и загрузка файлов с гаджета на ПК и назад, перенос видео и фото, аудио. Работа осуществляется синхронно. При повреждении только одного контакта прекращается работа второго. Знание распиновки по цвету позволяет припаять правильно провода и возобновить работу штекера.

Распиновка мини USB разъёма

Данный вариант подключения применяется только в ранних версиях интерфейса, в третьем поколении такой тип не используется.

Как видите, распайка штекера и гнезда практически идентична микро USB, соответственно, цветовая схема проводов и номера контактов также совпадают. Собственно, различия заключаются только в форме и размерах.
В данной статье мы привели только стандартные типы соединений, многие производители цифровой техники практикуют внедрение своих стандартов, там можно встретить разъемы на 7 pin, 8 pin и т. д. Это вносит определенные сложности, особенно когда встает вопрос поиска зарядного для мобильного телефона.
Видео о ремонте USB-кабелей, распайки штекеров USB mini и USB micro: