Pinout různých typů USB konektorů: zapojení kontaktů micro a mini USB + nuance pájení

Rozhraní USB je populární typ technologické komunikace na mobilních a jiných digitálních zařízeních. Konektory tohoto druhu se často vyskytují na osobních počítačích různých konfigurací, periferních počítačových systémech, na mobilních telefonech atd.

Zvláštností tradičního rozhraní je USB rozložení pinů malé plochy. Pro práci se používají pouze 4 piny (kontakty) + 1 uzemňovací stínící linka. Pravda, u nejnovějších zdokonalených modifikací (USB 3.0 Powered-B nebo Type-C) je charakteristické zvýšení počtu pracovních kontaktů. O tom budeme hovořit v tomto materiálu. Také popíšeme strukturu rozhraní a vlastnosti zapojení kabelu na kontaktech konektorů.

Typy USB konektorů

Zkratka «USB» nese zkrácené označení, které je v celistvé podobě čteno jako «Universal Series Bus» – univerzální sériová sběrnice, díky jejímuž použití je uskutečňována vysokorychlostní výměna digitálních dat.

Univerzálnost rozhraní USB se vyznačuje:

• nízkou spotřebou energie;
• unifikací kabelů a konektorů;
• jednoduchým protokolováním výměny dat;
• vysokou úrovní funkčnosti;
• širokou podporou ovladačů různých zařízení.

Jaká je tedy struktura rozhraní USB a jaké existují typy USB technologických konektorů v moderním světě elektroniky? Zkusme to rozebrat.

Technologická struktura rozhraní USB 2.0

Konektory, které patří k výrobkům zařazeným do skupiny specifikací 1.x – 2.0 (vytvořené před rokem 2001), se připojují na čtyřžilový elektrický kabel, kde dva vodiče jsou napájecí a další dva jsou datové.

Také ve specifikacích 1.x – 2.0 zapojení servisních USB konektorů předpokládá připojení stínícího opletení – v podstatě pátého vodiče.

Takto vypadá fyzické provedení normálních USB konektorů, patřících k druhé specifikaci. Vlevo jsou uvedena provedení typu «samec», vpravo jsou uvedena provedení typu «samice» a odpovídající rozložení pinů pro obě varianty.

Stávající provedení konektorů univerzální sériové sběrnice uvedených specifikací jsou zastoupena třemi variantami:

1. Normální – typ «A» a «B».
2. Mini – typ «A» a «B».
3. Micro – typ «A» a «B».

Rozdíl všech tří druhů výrobků spočívá v konstrukčním přístupu. Zatímco normální konektory jsou určeny pro použití na stacionárních zařízeních, konektory „mini“ a „micro“ jsou vyrobeny pro použití v mobilních zařízeních.

Takto vypadá fyzické provedení konektorů druhé specifikace z řady „mini“ a odpovídající označení pro konektory Mini USB – tzv. pinout, na jehož základě uživatel provádí kabelové připojení.

Proto se poslední dva druhy vyznačují miniaturním provedením a poněkud změněným tvarem konektoru.

Tabulka pinoutu standardních konektorů typu „A“ a „B“

Kromě provedení konektorů typu „mini-A“ a „mini-B“, stejně jako konektorů typu „micro-A“ a „micro-B“, existují modifikace konektorů typu „mini-AB“ a „micro-AB“.

Charakteristickým rysem takových konstrukcí je provedení zapojení vodičů USB na 10-pinové kontaktní ploše. V praxi se však takové konektory používají zřídka.

Tabulka pinoutu rozhraní Micro USB a Mini USB konektorů typu „A“ a „B“

Technologická struktura rozhraní USB 3.x

Mezitím zdokonalování digitálního vybavení již v roce 2008 vedlo k morálnímu zastarání specifikací 1.x – 2.0.

Tyto typy rozhraní neumožňovaly připojení nového vybavení, například externích pevných disků, tak aby byla zajištěna vyšší (více než 480 Mbps) rychlost přenosu dat.

V důsledku toho se objevilo zcela odlišné rozhraní, označené specifikací 3.0. Vývoj nové specifikace se vyznačuje nejen vyšší rychlostí, ale také poskytuje zvýšený proud – 900 mA oproti 500 mA pro USB 2.0.

Je zřejmé, že zavedení takových konektorů umožnilo obsluhu většího počtu zařízení, z nichž některá mohou být napájena přímo z rozhraní univerzální sériové sběrnice.

Modifikace konektorů USB 3.0 různých typů: 1 – provedení „mini“ typu „B“; 2 – standardní výrobek typu „A“; 3 – provedení série „micro“ typu „B“; 4 – standardní provedení typu „C“

Jak je patrné z obrázku výše, rozhraní třetí specifikace mají více pracovních kontaktů (pinů) než předchozí – druhá verze. Nicméně třetí verze je plně kompatibilní s „dvojkou“.

Aby bylo možné přenášet signály vyšší rychlostí, vývojáři konstrukcí třetí verze vybavili konektory dodatečně čtyřmi datovými linkami a jednou linkou nulového kontaktního vodiče. Doplňkové kontaktní piny jsou umístěny v samostatné řadě.

Tabulka označení pinů konektorů třetí verze pro zapojení kabelu USB

Mezitím se použití rozhraní USB 3.0, zejména řady „A“, ukázalo jako vážný konstrukční nedostatek. Konektor má asymetrický tvar, ale není uvedena konkrétní poloha připojení.

Vývojáři se museli pustit do modernizace konstrukce, v důsledku čehož se v roce 2013 uživatelům dostala do rukou varianta USB-C.

Modernizované provedení konektoru USB 3.1

Konstrukce tohoto typu konektoru předpokládá zdvojení pracovních vodičů na obou stranách zástrčky. Na rozhraní je také několik záložních linek.

Tento typ konektoru našel široké uplatnění v moderní mobilní digitální technice.

Umístění kontaktů (pinů) pro rozhraní typu USB-C, patřícího do série třetí specifikace konektorů určených pro komunikaci různých digitálních zařízení

Stojí za zmínku vlastnosti USB Type-C. Například rychlostní parametry tohoto rozhraní ukazují úroveň – 10 Gbit/s.

Konstrukce konektoru je provedena v kompaktním provedení a zajišťuje symetričnost spojení, což umožňuje zasunutí konektoru v libovolné poloze.

Tabulka pinů odpovídající specifikaci 3.1 (USB-C)

Další úroveň specifikace USB 3.2

Mezitím proces zdokonalování univerzální sériové sběrnice aktivně pokračuje. Na nekomerční úrovni již byla vyvinuta další úroveň specifikace – 3.2.

Podle dostupných informací slibují rychlostní charakteristiky rozhraní typu USB 3.2 dvojnásobně vyšší parametry, než je schopna poskytnout předchozí konstrukce.

Takových parametrů dosáhli vývojáři zavedením vícepásmových kanálů, přes které se přenos uskutečňuje rychlostmi 5 a 10 Gbit/s.

Podobně jako Thunderbolt, USB 3.2 používá několik pásem k dosažení celkové propustnosti, namísto snahy synchronizovat a spouštět jeden kanál dvakrát.

Mimochodem je třeba poznamenat, že kompatibilita perspektivního rozhraní se stávajícím USB-C je plně podporována, protože konektor „Type-C“ (jak již bylo uvedeno) je vybaven rezervními kontakty (piny), které zajišťují vícepásmový přenos signálů.

Vlastnosti zapojení kabelu na kontaktech konektorů

Pájení vodičů kabelu na kontaktních ploškách konektorů se nevyznačuje žádnými zvláštními technologickými nuancemi. Hlavní věcí v tomto procesu je zajištění shody barvy předem odizolovaných vodičů kabelu s konkrétním kontaktem (pinem).

Barevná označení vodičů uvnitř kabelového svazku používaného pro USB rozhraní. Shora dolů je zobrazeno barevné označení vodičů kabelů pro specifikace 2.0, 3.0 a 3.1.

Rovněž, pokud se provádí pájení modifikací starších verzí, je třeba zohlednit konfiguraci konektorů, tzv. „samec“ a „samice“.

Vodič připájený na kontaktu „samce“ musí odpovídat pájení na kontaktu „samice“. Vezměme například variantu pájení kabelu podle kontaktů USB 2.0.

Čtyři pracovní vodiče používané v této variantě jsou zpravidla označeny čtyřmi různými barvami:

• červenou;
• bílou;
• zelenou;
• černou.

Každý vodič je následně připájen na kontaktní plošku označenou specifikací konektoru shodné barvy. Tento přístup výrazně usnadňuje práci elektronikovi a vylučuje možné chyby během procesu pájení.

Podobná technika pájení se používá i pro konektory jiných řad. Jediným rozdílem v těchto případech je větší počet vodičů, které je třeba pájet. Pro zjednodušení práce je vhodné použít speciální nástroj – spolehlivou páječku pro pájení drátů v domácích podmínkách a odizolovávač pro odstranění izolace z konců žil.

Bez ohledu na konfiguraci konektorů se vždy používá pájení stínícího vodiče. Tento vodič je připájen k příslušnému kontaktu na konektoru, Shield – ochranné stínění.

Nejsou vzácné případy ignorování ochranného stínění, kdy „odborníci“ nevidí smysl v tomto vodiči. Absence stínění však prudce snižuje vlastnosti kabelu USB.

Proto není divu, že při značné délce kabelu bez stínění uživatel narazí na problémy v podobě rušení.

Pájení konektoru pomocí dvou vodičů pro uspořádání napájecího vedení pro dárcovské zařízení. V praxi se používají různé varianty pájení na základě technických potřeb.

Pájení kabelu USB je možné provádět různými způsoby v závislosti na konfiguraci portů konkrétního zařízení.

Například pro propojení jednoho zařízení s druhým za účelem získání pouze napájecího napětí (5 V) stačí připájet na odpovídající piny (kontakty) pouze dvě vedení.

Závěry a užitečné video k tématu

Následující video vysvětluje hlavní body pinoutů konektorů řady 2.0 a dalších, vizuálně objasňuje jednotlivé detaily výroby postupů pájení.

S úplnou informací o pinoutu konektorů univerzální sériové sběrnice lze vždy vyřešit technický problém související s vadami vodičů. Tyto informace se také určitě hodí, pokud bude potřeba neobvykle propojit nějaká digitální zařízení.

Chcete doplnit výše uvedený materiál užitečnými poznámkami nebo cennými radami k vlastnímu pájení? Pište komentáře do bloku níže, případně přidejte jedinečné fotomateriály.

Možná máte po přečtení článku otázky? Zeptejte se jich zde – naši odborníci a kompetentní návštěvníci stránek se pokusí objasnit nejasné body.