Распиновка USB

Интерфейс USB – популярный вид технологической коммуникации на мобильных и других цифровых устройствах. Разъемы подобного рода часто встречаются на персональных компьютерах разной конфигурации, периферийных компьютерных системах, на сотовых телефонах и т.д.

Особенность традиционного интерфейса — USB распиновка малой площади. Для работы используются всего 4 пина (контакта) + 1 заземляющая экранирующая линия. Правда, последним более совершенным модификациям (USB 3.0 Powered-B или Type-C) характерно увеличение числа рабочих контактов.

Разъем USB в ходу еще с 1997 года. Тогда его устанавливали в компьютерные материнки. Теперь же он получил повсеместную реализацию: его используют в смартфонах и плеерах, принтерах и куче других устройств. Выходят все новые и более совершенные версии USB.

Виды USB-разъемов

Аббревиатура «USB» несет сокращенное обозначение, которое в целостном виде читается как «Universal Series Bus» — универсальная последовательная шина, благодаря применению которой осуществляется высокоскоростной обмен цифровыми данными.

Универсальность USB интерфейса отмечается:

• низким энергопотреблением;
• унификацией кабелей и разъемов;
• простым протоколированием обмена данных;
• высоким уровнем функциональности;
• широкой поддержкой драйверов разных устройств.

Cначала следует разобраться с видами такого интерфейса. Во-первых, они отличаются размерами. Сейчас в ходу стандартный, например, для компьютера, и микро — стоит в мобильниках и периферийных устройствах. Мини тоже встречается, однако такой вид разъема уже устаревает.
Также USB делят на 2 типа:

• А — подключается в гнездо «маму» на компьютере или хабе;
• Б — подсоединяется к гнезду «папе» — на периферийном устройстве.

А теперь давайте поговорим о видах и их отличиях.

1. v1 — модифицированный вариант версии 1.0, использование которой решили прекратить из-за многочисленных ошибок в протоколе передачи данных. У него был низкий показатель пропускной способности в сравнении с современными представителями.

Основные параметры:

• Два режима, различающиеся быстротой, с которой передается информация: 12 и 1,5 Мб/с.
• Шнур длиной максимум в три метра — для медленного инфообмена, и 5 метров — для быстрого.
• Напряжение шины — 5В (номинал), что позволило использовать штекеры для зарядки смартфонов, а допустимая нагрузка подсоединяемых к разъему девайсов составляет 0,5 А.

2. USB 2.0, как у ADATA UV250 32GB — стандарт, который превосходит предыдущую версию по быстроте, обеспечивая максимальный показатель в 480 Мб/с.

3. ЮСБ 3.0, как в док-станции ThinkPad. Был разработан с целью решения проблем, связанных с медлительностью. Согласно спецификации, он способен обеспечить скорость в 5 Гб/с, номинальный ток увеличен до 0,9А. Штекеры и гнезда 3 версии маркированы синим, благодаря чему визуально отличить их от ранних модификаций довольно просто. Также выпускаются модели  еще быстрее — 3.1.

Распиновка USB по цветам

Распиновка обозначается определенными цветами — это общепринятые стандарты, которые упрощают задачи, связанные с ремонтом. Да и в целом цветовая схема упрощает понимание того, какой кабель за что отвечает.
У первой и второй версии USB интерфейса обозначения и расположение идентичны. Поколение III имеет отличия, связанные с конструктивными и скоростными особенностями. Подробнее — в нижеследующих разделах.

Распайка USB 2.0

Нижеследующая таблица схематично поясняет, как выглядит цветовая распайка портов этого поколения.

Распиновка ЮСБ 2.0 по цветам
Вывод	Название	Цвет провода	Описание
1	VCC	Красный	+5В
2	D-	Белый	Данные —
3	D+	Зеленый	Данные +
4	GND	Черный	Земля

Стоит отметить, что у типов А и В одинаковые схемы. Разница лишь в том, что в А расположение линейное, тогда как В отличается расположением сверху и снизу.

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

Контакт	Спецификация	Проводник кабеля	Функция
1	Питание +	Красный (оранжевый)	+ 5В
2	Данные  —	Белый (золотой)	Data —
3	Данные +	Зеленый	Data +
4	Питание —	Черный (синий)	Земля

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».

USB 3.0

Модификация коннекторов USB 3.0 разного типа:

• 1 – исполнение «mini» типа «B»;
• 2 – стандартное изделие типа «A»;
• 3 – разработка серии «micro» типа «B»;
• 4 – стандартное исполнение типа «C»

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.

В 3й ветви (этот кабель AM/Type-C принадлежит к такому) коннекторов 9, иногда 10. Все зависит от наличия или отсутствия экранирующей оплетки. Естественно, увеличилось и число контактов, но размещены они в шахматном порядке. Это нужно для совместимости с более старыми версиями.

Распиновка ЮСБ 3.0 по цветам
Вывод	Название	Цвет провода	Описание
1	VCC	Красный	+5В
2	D-	Белый	Данные —
3	D+	Зеленый	Данные +
4	GND	Черный	Земля
5	SS TX	Синий	коннекторы обмена данными по протоколу Super Speed
6	SS TX+	Желтый
7	Масса или GND	—	дополнительное заземление для сигнальных проводов
8	SS RX-	Фиолетовый	для приема данных USB3 (StdA_SSRX)
9	SS RX+	Оранжевый	для приема данных USB3 (StdA_SSRX)

Распиновка micro/mini USB

Уменьшенные порты — пятиконтактные. Микро — стандарт для большинства гаджетов. Они отличаются миниатюрными габаритами, мини — как уже говорилось выше, устаревает. Оба варианта имеют одинаковую распиновку, которая представлена в таблице ниже.

На заметку. Обозначение таких портов выглядит следующим образом: «мама» — micro-AF(BF), а «папа» — micro-АМ(ВМ).

Контакт	Цвет	Назначение
1	красный	для подачи напряжения питания +5В
2	белый	для передачи данных
3	зеленый
4	сиреневый	замыкается на общий провод для поддержки OTG-функции
5	черный	ноль напряжения питания

Дополнительный коннектор для экранирования встречается не везде, и потому не имеет номера.

Примечание: контакт №4 в В типе не задействуют.

Особенности распайки кабеля на контактах разъемов

Какими-то особыми технологическими нюансами пайка проводников кабеля на контактных площадках соединителей не отмечается. Главное в таком процессе – обеспечение соответствия цвета предварительно защищенных от изоляции проводников кабеля конкретному контакту (пину).

Цветовая маркировка проводников внутри кабельной сборки, используемой для USB интерфейсов. Сверху вниз показана, соответственно, цветовая раскраска проводников кабелей под спецификации 2.0, 3.0 и 3.1

Также, если осуществляется распайка модификаций устаревших версий, следует учитывать конфигурацию соединителей, так называемых – «папа» и «мама».

Проводник, запаянный на контакте «папы» должен соответствовать пайке на контакте «мамы». Взять, к примеру, вариант распайки кабеля по контактам USB 2.0.

Используемые в этом варианте четыре рабочих проводника, как правило, обозначены четырьмя разными цветами:

• красным;
• белым;
• зеленым;
• черным.

Соответственно, каждый проводник подпаивается на контактную площадку, отмеченную спецификацией разъема аналогичной расцветки. Такой подход существенно облегчает работу электронщика, исключает возможные ошибки в процессе распайки.

Аналогичная технология пайки применяется и к разъемам других серий. Единственное отличие в таких случаях – большее число проводников, которые приходится паять. Чтобы упростить себе работу, удобно использовать специнструмент — надежный паяльник для пайки проводов в домашних условиях и стриппер для снятия изоляции с концов жил.

Независимо от конфигурации соединителей, всегда используется пайка проводника экрана. Этот проводник запаивается к соответствующему контакту на разъеме, Shield – защитный экран.

Нередки случаи игнорирования защитного экрана, когда «специалисты» не видят смысла в этом проводнике. Однако отсутствие экрана резко снижает характеристики кабеля USB.

Поэтому неудивительно, когда при значительной длине кабеля без экрана пользователь получает проблемы в виде помех.

Распайка соединителя двумя проводниками под организацию линии питания для устройства донора. На практике используются разные варианты распаек, основываясь на технических потребностях

Распаивать кабель USB допускается разными вариантами, в зависимости от конфигурации линий порта на конкретном устройстве.

К примеру, чтобы соединить одно устройство с другим с целью получения только напряжения питания (5В), достаточно спаять на соответствующих пинах (контактах) всего две линии.