Pinout for forskellige typer USB-stik: kontaktfordeling for micro og mini USB + nuancer ved lodning

USB-grænsefladen er en populær form for teknologisk kommunikation på mobile og andre digitale enheder. Stik af denne type findes ofte på personlige computere i forskellige konfigurationer, perifere computersystemer, mobiltelefoner osv.

En særlig egenskab ved den traditionelle grænseflade – USB-pinout af et lille areal. Til arbejdet anvendes kun 4 pins (kontakter) + 1 jordingsafskærmningslinje. Dog er de nyere modifikationer (USB 3.0 Powered-B eller Type-C) kendetegnet ved en forøgelse af antallet af arbejdskontakter. Det er, hvad vi vil tale om i dette materiale. Vi vil også beskrive grænsefladens struktur og de særlige træk ved lodning af kablet på stikkets kontakter.

Typer af USB-stik

Forkortelsen «USB» er en forkortet betegnelse, der i sin helhed læses som «Universal Series Bus» – universel seriel bus, ved hvis anvendelse der foretages højhastighedsudveksling af digitale data.

Universaliteten af USB-grænsefladen bemærkes ved:

• lavt strømforbrug;
• ensretning af kabler og stik;
• simpel protokolføring af dataudveksling;
• højt funktionsniveau;
• bred understøttelse af drivere til forskellige enheder.

Hvad er strukturen af USB-grænsefladen, og hvilke typer af USB-teknologiske stik findes der i den moderne elektronikverden? Lad os prøve at finde ud af det.

Teknologisk struktur af USB 2.0-grænsefladen

Stik, der hører til produkter i specifikationsgruppen 1.x – 2.0 (fremstillet før 2001), tilsluttes et fireledet elektrisk kabel, hvor to ledere er strømførende og de to andre overfører data.

I specifikationerne 1.x – 2.0 indebærer lodning af service-USB-stik tilslutning af en afskærmende fletning – i princippet en femte leder.

Sådan ser den fysiske udformning af normale USB-stik, der hører til den anden specifikation, ud. Til venstre er han-udgaver, til højre er hun-udgaver og den tilsvarende pinout for begge varianter.

Eksisterende udgaver af stik til den universelle serielle bus for de nævnte specifikationer er repræsenteret ved tre varianter:

1. Normal – type «A» og «B».
2. Mini – type «A» og «B».
3. Mikro – type «A» og «B».

Forskellen på alle tre typer produkter ligger i konstruktionstilgangen. Hvis normale stik er beregnet til brug i stationært udstyr, er «mini»- og «mikro»-stik lavet til brug i mobile enheder.

Sådan ser den fysiske udførelse af stikkene fra den anden specifikation i «mini»-serien ud, og tilsvarende mærkningerne for Mini-USB-stik – den såkaldte pinout, som brugeren støtter sig til ved kabelforbindelse.

Derfor er de to sidste typer kendetegnet ved en miniatureudførelse og en lidt ændret stikform.

Tabel over pinout for standardstik af type «A» og «B»

Sammen med udførelsen af stik af typen «mini-A» og «mini-B», samt stik af typen «mikro-A» og «mikro-B», findes der modifikationer af stik af typen «mini-AB» og «mikro-AB».

Et kendetegn ved sådanne konstruktioner er udførelsen af USB-ledningslodningen på en 10-pin-kontaktflade. Men i praksis anvendes sådanne stik sjældent.

Tabel over pinout for Micro USB- og Mini USB-stik af type «A» og «B»

Teknologisk struktur af USB 3.x-grænseflader

I mellemtiden førte forbedringen af digitalt udstyr allerede i 2008 til moralsk forældelse af specifikationerne 1.x – 2.0.

Disse grænsefladetyper tillod ikke tilslutning af nyt udstyr, for eksempel eksterne harddiske, på en sådan måde, at der kunne opnås en højere (over 480 Mbit/s) dataoverførselshastighed.

Derfor opstod en helt anden grænseflade, markeret med specifikation 3.0. Udviklingen af den nye specifikation er ikke kun kendetegnet ved højere hastighed, men giver også en øget strømstyrke – 900 mA mod 500 mA for USB 2.0.

Det er klart, at fremkomsten af sådanne stik muliggjorde betjening af et større antal enheder, hvoraf nogle kan forsynes direkte fra den universelle serielle bus-grænseflade.

Modifikation af USB 3.0-stik af forskellige typer: 1 – udførelse «mini» type «B»; 2 – standardprodukt type «A»; 3 – udvikling af serien «micro» type «B»; 4 – standardudførelse type «C»

Som det ses på billedet ovenfor, har grænsefladerne i den tredje specifikation flere arbejdskontakter (pins) end den foregående – anden version. Ikke desto mindre er den tredje version fuldt kompatibel med «toeren».

For at kunne overføre signaler med højere hastighed, udstyrede udviklerne af tredje versions konstruktioner yderligere med fire datalinjer og en nulledningslinje. De supplerende kontaktpins er placeret i en separat række.

Tabel over pinbetegnelser for stik af tredje version til USB-kabellodning

I mellemtiden viste brugen af USB 3.0-grænsefladen, især serie «A», sig at have en alvorlig konstruktionsfejl. Stikket har en asymmetrisk form, men der angives ikke specifikt en tilslutningsposition.

Udviklerne måtte modernisere designet, hvilket resulterede i, at USB-C-varianten blev tilgængelig for brugerne i 2013.

Moderniseret udgave af USB 3.1-stik

Konstruktionen af denne type stik indebærer duplikering af arbejdsledere på begge sider af stikket. Grænsefladen har også flere reservelinjer.

Denne type stik har fundet bred anvendelse i moderne mobil digital teknologi.

Placering af kontakter (pins) for USB-C type-grænsefladen, tilhørende tredje specifikationsserie af stik beregnet til kommunikation af forskelligt digitalt udstyr.

Det er værd at bemærke egenskaberne ved USB Type-C. For eksempel viser hastighedsparametrene for denne grænseflade et niveau på 10 Gbit/s.

Stikkets konstruktion er kompakt og sikrer symmetrisk forbindelse, hvilket tillader indsættelse af stikket i enhver orientering.

Pinout-tabel svarende til specifikation 3.1 (USB-C)

Næste niveau i USB 3.2-specifikationen

I mellemtiden fortsætter processen med at forbedre den universelle serielle bus aktivt. På et ikke-kommercielt niveau er det næste specifikationsniveau – 3.2 – allerede blevet udviklet.

Ifølge tilgængelige oplysninger lover hastighedsegenskaberne for USB 3.2-grænsefladen dobbelt så store parametre, som det tidligere design kan give.

Udviklerne opnåede sådanne parametre ved at indføre flerbanekanaler, hvorigennem dataoverførsel sker ved hastigheder på 5 og 10 Gbit/s, henholdsvis.

Ligesom 'Thunderbolt' bruger USB 3.2 flere baner for at opnå samlet båndbredde, i stedet for at forsøge at synkronisere og køre én kanal to gange.

Forresten skal det bemærkes, at kompatibiliteten af det fremtidige interface med den eksisterende USB-C understøttes fuldt ud, da stikket "Type-C" (som allerede nævnt) er udstyret med reservekontakter (pins), der sikrer flerbånds signaloverførsel.

Særlige træk ved lodning af kablet på stikkets kontakter

Der er ingen særlige teknologiske nuancer ved lodning af kabelledere på stikkenes kontaktflader. Det vigtigste i denne proces er at sikre, at farven på de tidligere afisolerede kabelledere matcher den specifikke kontakt (pin).

Farvekodning af ledere i kabelenheden til USB-interfaces. Fra top til bund vises farverne på ledere til kabler i specifikationerne 2.0, 3.0 og 3.1.

Hvis der desuden lodes på ældre versioner, skal man tage hensyn til konfigurationen af de såkaldte "han" og "hun" stik.

En leder loddet på en "han"-kontakt skal matche lodningen på en "hun"-kontakt. Tag for eksempel varianten med lodning af kablet på USB 2.0-kontakter.

De fire arbejdsledere, der bruges i denne variant, er normalt markeret med fire forskellige farver:

• rød;
• hvid;
• grøn;
• sort.

Hver leder lodes derfor på en kontaktflade, der er markeret med en tilsvarende farve i stikspecifikationen. Denne fremgangsmåde letter elektronikteknikerens arbejde betydeligt og forhindrer mulige fejl under lodningen.

En tilsvarende loddeteknik anvendes også til stik i andre serier. Den eneste forskel i sådanne tilfælde er et større antal ledere, der skal lodes. For at gøre arbejdet lettere, er det praktisk at bruge specialværktøj – en pålidelig loddekolbe til lodning af ledninger derhjemme og en afisoleringsværktøj til at fjerne isolationen fra ledernes ender.

Uanset stikkonfigurationen loddes skærmlederen altid. Denne leder lodes til den tilsvarende kontakt på stikket, Shield – beskyttelsesskærm.

Det er ikke ualmindeligt, at beskyttelsesskærmen ignoreres, når "specialister" ikke ser nogen mening i denne leder. Men fraværet af skærmen reducerer USB-kablets ydeevne drastisk.

Derfor er det ikke overraskende, at brugeren får problemer i form af interferens, når kablet uden skærm er af betydelig længde.

Lodning af stikket med to ledere til at etablere en strømforsyningslinje til donor-enheden. I praksis bruges forskellige loddemetoder baseret på tekniske behov.

USB-kablet kan lodes på forskellige måder, afhængigt af portens linjekonfiguration på den specifikke enhed.

For eksempel, for at forbinde en enhed til en anden med det formål kun at få forsyningsspænding (5V), er det nok at lodde kun to linjer på de tilsvarende pins (kontakter).

Konklusioner og nyttig video om emnet

Videoen nedenfor forklarer de vigtigste aspekter af pinout for stik i serie 2.0 og andre, og den illustrerer visuelt enkelte detaljer ved fremstilling af lodningsprocedurer.

Med fuld viden om pinout for USB-stik kan man altid løse tekniske problemer relateret til ledningsdefekter. Denne information vil også være nyttig, hvis man skal forbinde nogle digitale enheder på en ustandard måde.

Ønsker du at supplere ovenstående materiale med nyttige bemærkninger eller værdifulde råd om selv at lodde? Skriv kommentarer i boksen nedenfor, og tilføj om nødvendigt unikke fotos.

Har du måske spørgsmål efter at have læst artiklen? Stil dem her – vores eksperter og kompetente besøgende på siden vil forsøge at afklare uklare punkter.