Что такое распиновка
Распиновка USB разъёма – это порядок размещения необходимых элементов в штекере с применением особенной последовательной шины в её различных вариантах.
В наши дни USB самый известный интерфейс, который был создан в 1996 году. Такую модель создавали с целью соединения различных аппаратов с компьютером и для того, чтобы оно заменило устаревшие модели.
С каждым годом информация о создании такого провода разлеталась по миру всё больше и больше. Сейчас нам уже сложно представить какой-то другой вариант зарядного устройства.
Конечно, некоторые фирмы и сейчас не применяют схему USB для своих моделей, но всё же большинство компаний отдают предпочтение именно данному варианту.
На данный момент все используют USB для передачи данных с электронного носителя и в качестве зарядного устройства. Чтобы качественно провести распиновку, потребуется немало знаний, которые заключаются в понимании различных видов схем, ориентировании в соединениях, знании типологии проводов и т.д.
Виды USB-разъемов, основные отличия и особенности
Универсальная последовательная шина представлена 3 версиями — USB 1.1, USB 2.0 и USB 3.0. Первые две спецификации полностью совмещаются между собой, шина 3.0 имеет частичное совмещение.
USB 1.1 — это первая версия устройства, используемая для передачи данных. Спецификацию применяют только для совместимости, так как 2 рабочих режима по передаче данных (Low-speed и Full-speed) обладают низкой скоростью обмена информацией. Режим Low-speed со скоростью передачи данных 10-1500 Кбит/с используется для джойстиков, мышей, клавиатур. Full-speed задействован в аудио- и видеоустройствах.
В USB 2.0 добавлен третий режим работы — High-speed для подключения устройств по хранению информации и видеоустройств более высокой организации. Разъем помечается надписью HI-SPEED на логотипе. Скорость обмена информацией в этом режиме — 480 Мбит/с, которая равняется скорости копирования в 48 Мбайт/с.
На практике, из-за особенностей конструкции и реализации протокола, пропускная способность второй версии оказалась меньше заявленной и составляет 30-35 Мбайт/с. Кабеля и коннекторы спецификаций универсальной шины 1.1 и второго поколения имеют идентичную конфигурацию.
Универсальная шина третьего поколения поддерживает скорость 5 Гбит/с, равняющуюся скорости копирования 500 Мбайт/с. Она выпускается в синем цвете, что облегчает определение принадлежности штекеров и гнезд к усовершенствованной модели. Сила тока в шине 3.0 увеличилась с 500 мА до 900 мА. Эта особенность позволяет не использовать отдельные блоки питания для периферийных устройств, а задействовать шину 3.0 для их питания.
Совместимость спецификаций 2.0 и 3.0 выполняется частично.
Классификация и распиновка
При описаниях и обозначениях в таблицах разъемов ЮСБ принято по умолчанию, что вид показан с внешней, рабочей стороны. Если подается вид с монтажной стороны, то это оговаривается в описании. В схеме светло-серым цветом отмечаются изолирующие элементы разъема, темно-серым цветом — металлические детали, полости обозначаются белым цветом.
Несмотря на то что последовательная шина называется универсальной, она представлена 2 типами. Они выполняют разные функции и обеспечивают совместимость с устройствами, обладающими улучшенными характеристиками.
К типу A относятся активные, питающие устройства (компьютер, хост), к типу B — пассивное, подключаемое оборудование (принтер, сканер). Все гнезда и штекеры шин второго поколения и версии 3.0 типа A рассчитаны на совместную работу. Разъем гнезда шины третьего поколения типа B больше, чем нужен для штекера версии 2.0 типа B, поэтому устройство с разъемом универсальной шины 2.0 тип B подключается с использованием только кабеля USB 2.0. Подключение внешнего оборудования с разъемами модификации 3,0 тип B выполняется кабелями обоих типов.
Разъемы классического типа B не подходят для подключения малогабаритного электронного оборудования. Подключение планшетов, цифровой техники, мобильных телефонов выполняется с использованием миниатюрных разъемов Mini-USB и их улучшенной модификации Micro-USB. У этих разъемов уменьшенные размеры штекера и гнезда.
Последняя модификация разъемов ЮСБ — тип C. Эта конструкция имеет на обоих концах кабеля одинаковые коннекторы, отличается более скоростной передачей данных и большей мощностью.
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
Цвета проводов в кабеле USB
Схемы распиновки USB-разъёма
На данный момент существует несколько видов схем, но мы остановимся на самых основных:
- Mini-USB;
- Micro-USB;
- Type C.
Мicro
Вторая схема micro-USB содержит 10 выводов:
- Красный – +5B.
- Белый провод – отрицательные данные.
- Зелёный – положительные данные.
- Без цвета – дополнительный.
- Чёрный – заземление.
- Синий – USB3 передача –.
- Жёлтый – USB3 передача +.
- Без цвета – заземление.
- Фиолетовый – USB3 приём –.
- Оранжевый – USB3 приём +.
И последний элемент – экран коннектора.
Mini
Первая схема mini-USB содержит 4 провода. Эта схема приводилась в примере выше.
Ещё стоит отметить наличие двух видов кабелей в USB-разъемах:
- экранированный;
- неэкранированный.
Некоторые производители техники всегда хотят придумать что-то новое, поэтому постоянно разрабатывают новые зарядные устройства.
Свою продукцию они могут начинить разъёмами другой конфигурации, из-за которых в дальнейшем возникают проблемы с зарядом мобильного телефона, планшета.
Type C
Третья схема – Type C. Для начала стоит выделить достоинства кабеля – это долговечность и симметричность.
Новая модель USB 3.1 была выпущена в 2014 году с целью заменить предыдущие интерфейсы.
Преимущества Type C:
- Компактность – высота гнезда не превышает 3 мм (можно использовать в более тонких гаджетах).
- Независимость от расположения штекера – можно подключать с обеих сторон.
Этой схеме следует уделить больше внимания, так как все производители используют именно его для новых моделей гаджетов.
Для начала рассмотрим разъём. Он заметно отличается от предыдущих моделей: гнездо приобрело округлую и симметричную форму. Теперь вы не увидите зацепы на штекере, так как внутрь разработчики поместили механизм фиксации.
Само гнездо может быть двух типов:
- полнофункциональное;
- поддерживающее только USB 2.0.
Теперь подробнее остановимся на внутренностях USB-разъёма. Там расположилась площадка с двумя сторонами, на которую поместили 24 контакта.
Они делятся на несколько подгрупп:
- Эти контакты отвечают за заземление и расположены друг напротив друга (A1 – B12, A12 – B1), цвета не имеют.
- Следующие имеют красный цвет, пропускают питание (A4 – B9, A9 – B4).
- Пары A6 – B7 и A7 – B6 необходимы для передачи данных по USB 2.0.
- A2 – B11, A3 – B10, A10 – B3, A11 – B2 нужны для того, чтобы на высокой скорости передавать информацию по USB 3.2 и USB 4. Все контакты синего цвета.
- A5 – B5 – расположены по диагонали и окрашены в фиолетовый цвет. Это управляющие контакты.
- A8 – B8 – это вспомогательные контакты, которые используются для передачи особых сигналов.
Сейчас на рынке можно найти штекеры трёх видов: полнофункциональный, кабель USB 2.0 и третий, предназначенный только для питания. В полнофункциональном штекере должно быть не менее 22 контактов.
Распиновка мини USB
Данный вариант подключения применяется только в ранних версиях интерфейса, в третьем поколении такой тип не используется.
Распиновка разъема мини USB
Как видите, распайка штекера и гнезда практически идентична микро ЮСБ, 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 зарядника для мобильного телефона. Также необходимо заметить, что производители такой «эксклюзивной» продукции не спешат рассказывать, как выполнена распиновка USB в таких контакторах. Но, как правило, эту информацию несложно найти на тематических форумах.
Распиновка микро usb разъёма
Для начала приведем распайку для данной спецификации.
Распайка разъема микро USB v 2.0
Как видно из рисунка, это соединение на 5 pin, как в штекере (А), так и гнезде (В) задействованы четыре контакта. Их назначение и цифровое и цветовое обозначение соответствует принятому стандарту, который приводился выше.
Описание разъема микро ЮСБ для версии 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 отказала от этой идеи или пока не осуществили ее.
Разводка разъема микроUSB для версии 3.0
На рисунке представлена распиновка штекера (А) и внешний вид гнезда (В) микро ЮСБ.
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).
Распиновка USB на материнской плате
USB на материнской плате позволяет внешним источниками производить подключение и обмен данными между собой.
Проблема здесь заключается в том, что нет определенной схемы разъемов, так как на каждой материнской плате все индивидуально в этом плане.
На материнской плате может использоваться как спецификация USB 2.0, так и 3.0. Последняя более усовершенствована и встречается в более новых материнках.
USB 2.0 считается более доступным, поэтому он всегда будет находиться на материнской плате.
Чуть дальше мы рассмотрим распиновки USB 2.0 и 3.0 отдельно.
USB 2.0 возможно преобразовать в 3.0. На схеме видно, чтобы совершить данную идею, надо правильно соединить контакты. Красные контакты (+5V) 2.0 подсоединяем в таком порядке:
- 1 (USB 2.0) -> 17 (USB 3.0);
- 2 (USB 2.0) -> 20 (USB 3.0).
Подсоединение белого контакта (D-):
- 3 (USB 2.0) -> 6 (USB 3.0);
- 4 (USB 2.0) -> 4 (USB 3.0).
Подсоединение зеленого контакта (D+):
- 5 (USB 2.0) -> 1 (USB 3.0);
- 6 (USB 2.0) -> 3 (USB 3.0).
Последние черного контакта (GND):
- 7 (USB 2.0) -> 5 (USB 3.0);
- 8 (USB 2.0) -> 8 (USB 3.0).
Также нужно соединить контакты 10 и 12 на USB 3.0 и сделать перемычку 3, 6 и 8 на USB 2.0.
Функции «ножек» разъема micro USB
Напоследок стоит рассмотреть, как шнур для зарядки телефона. Это поможет при ремонте или диагностике поломок.
Начать стоит с плюсового «красного» контакта. По нему «перетекает» электричество при зарядке телефона или подключении к компьютеру. В первом случае они могут передавать до 0,5 ампер в час во втором поколении. При подключении к компьютеру их пропускная способность ограничивается 0,25 амперами в час. Поэтому зарядка происходит намного медленнее.
Минусового контакта здесь, как такового, нет. Вместо него используется земля-GND. Ломается он достаточно редко, а даже при его поломке эту функцию берет на себя корпус, так как он тоже заземлен.
Около контакта заземления расположен неактивный контакт, предназначенный для OTG. Тем не менее, при его повреждении кабель работать не будет, так как он выполняет экранирующую функцию. Причем на экране телефона может отображаться процесс зарядки, которой не происходит! Но чаще всего провод просто не заряжает устройство.
Две оставшихся контакта отведены для передачи данных. Через них USB отправляет данные. Они обозначаются Data+ и Data-. При поломке одного, не работает второй, ведь они также подчиняются закону о разности потенциалов.
На плате дорожки от них идут напрямую к микросхеме памяти, а «информационные электроны» заполняют необходимые ячейки. Работают в обе стороны: могут передавать данные на компьютер или принимать с него.
В третьем поколении был пересмотрен алгоритм передачи данных, поэтому контакты были разделены. Такое разделение способствовало:
- Увеличению скорости. Теоретически, третье поколение может работать в 10 раз быстрее второго! Ограничение USB 2.0 ограничено 480 Мбит в секунду, а 3.0 – 4,7 Гбита.
- Дуплексное подключение. Одновременно можно, как принимать данные, так и передавать их.
Ножка GND Drain, зачастую, никакой функции не выполняет. «Сигнальная земля» зачастую соединена напрямую с общим контактом и не разведена. В остальных случаях она выполняет функции заземлительного контакта при передаче данных.
Аналогично пропускная способность была увеличена на 0,9 ампера, что почти в 2 раза выше. Однако максимальная длина кабеля, по сравнению со второй версией, ограничена всего 3 метрами.
Различие Micro-USB A и B
Обратите внимание: Разъём micro содержит 5 контактов. В разъёмах типа «B» четвёртый контакт не используется. В разъёмах типа «A» четвёртый контакт замкнут с GND (минус). А для GND — пятый контакт.
- +5 вольт
- -Data
- +Data
- Не используется / Общий
- Общий
Приводятся схемы и цвета распайки проводов для контактов USB, micro-USB и USB-B. Информация очень актуальна, так как практически все мобильные и настольные приборы и гаджеты имеют этот интерфейс как для передачи данных, так и заряда встроенного аккумулятора.
Цвета проводов для ремонта КАБЕЛЕЙ USB
Схемы коннекторов USB 2.0
Тип коннектора:
- А — активное, питающее устройство (компьютер, хост)
- B — пассивное, подключаемое устройство (принтер, сканер)
«Пол» коннектора:
- M (male) — штекер, «папа»
- F (female) — гнездо, «мама»
Размер коннектора:
Например: USB micro-BM— штекер (M) для подключения к пассивному устройству (B); размер micro.
Распиновка разъема USB – гнёзда и штекеры
Назначение проводов в USB кабеле таково:
- Красный VBUS (+5V, Vcc — Voltage Collector Collector) +5 Вольт постоянного напряжения относительно GND. Максимальный ток — 500 mA
- Белый D- (-Data)
- Зелёный D+ (+Data)
- Чёрный GND — общий провод, «земля», «минус», 0 Вольт
Разъёмы mini и micro содержат 5 контактов:
- Красный VBUS
- Белый D-
- Зелёный D+
- ID — в разъёмах «B» не задействован; в разъёмах «A» замкнут с GND для поддержки функции «OTG»
- Чёрный GND
Кроме прочего, в кабеле содержится (правда, не всегда) оголённый провод Shield — корпус, экран, оплётка. Этому проводу номер не присваивается.
Во всех таблицах вид разъёма дан с его внешней, рабочей стороны, а не со стороны пайки! Изолирующие детали разъёма отмечены светло-серым цветом, металлические части — тёмно-серым, а полости разъёма обозначены белым цветом.
Как распаять USB? Берём изображение лицевой части коннектора в зеркальном отображении и паяем.
Распайка штекеров USB mini и USB micro
Разъёмы mini и micro содержат 5 контактов. В разъёмах типа «B» четвёртый контакт не используется. В разъёмах типа «A» четвёртый контакт замкнут с GND. А для GND – пятый контакт.
Распиновка USB портов, распайка микро юсб, мини разъема для зарядки
В настоящее время все мобильные устройства и настольные электрические приборы имеют в своем арсенале порты для передачи данных. Современные гаджеты могут не только обмениваться информацией через USB или micro-USB, но и осуществлять зарядку аккумуляторов. Для того, чтобы провести грамотную распиновку контактов, для начала нужно изучить схемы и цвета распайки проводов.
Заряд батареи через Микро-ЮСБ
Кроме того, по нему поступает напряжение питания 5 вольт для зарядки аккумулятора носимых гаджетов. Так как практически все современные литиевые батареи имеют рабочее напряжение 3,7 В, то идущие по Микро-ЮСБ 5 В подходят для восполнения энергии отлично. Правда не напрямую к АКБ, а через преобразователь зарядного устройства.
Радует, что цоколёвка разъёма одинаковая у всех производителей смартфонов — Самсунг, LG, Huaway и другие. Таким образом зарядное-адаптер 220 В от одного телефона, чаще всего подходит для заряда другого без изменения цоколёвки.
- Главное преимущество Micro-USB разъема перед другими типами — возможности подключения Plug&Play устройств без необходимости перезагрузки компьютера или ручной установке драйверов. Устройства могут быть подключены во время работы компьютера и так же отсоединены, без необходимости нажимать какие-либо кнопки.
Распиновка USB 2.0 и 3.0 A и B
Распиновка (распайка) USB нужна для починки старых кабелей, удлинения или обрезки. Зная назначение контактов, можно изготовить переходник самостоятельно.
Распайка USB разъема
Сигнал из USB в устройство передается с помощью витых пар. Жила (проволока) имеет цветную маркировку, благодаря которой упрощается процесс ремонта.
Цветные жилы в разъеме USB
Сделать распиновку очень просто: нужный разъем нужно отзеркалить и спаять провода в соответствии со цветом.
Основные фигуранты – это положительные и отрицательные контакты. Берется любой адаптер с 5V, канцелярским ножиком отрезается USB-коннектор. Затем нужно зачистить и залудить провода. Для разъема такие же манипуляции. Затем происходит спайка по схеме. Каждое соединение обматывается изолентой, затем между собой они соединяются термоклеем.
В распайке проводов USB 2.0 всего 4 экранированных провода, расположенных линейно: два для питания (первый и последний) и два для передачи данных (второй и третий). Помечены они следующим образом:
- +5V (power) отвечает за питание.
- -D: передача данных.
- +D: аналогично -D.
- GND (ground) – для заземления. Обозначается в виде перевернутой Т.
Распиновка USB типа A
Несмотря на одинаковые схемы, у USB типов А и В есть отличия: В А расположение коннекторов линейное (от первого до четвертого), тогда как в В сверху и снизу:
| Верх | Низ |
| Первый | Третий |
| Второй | Четвертый |
Распайка USB тип B
USB 3.0 имеет 5 дополнительных коннекторов для соответствия с USB 2.0.
Распиновка USB 3.0
Характеристика 5 дополнительных проводов:
- пятый работает на прием информации со знаком минус;
- шестой также для Data, только для +;
- седьмой – заземление;
- восьмой и девятый для передачи данных (+ и — соответственно).
Спецификация USB 3.0 выделяется среди предшественников не только высокой скоростью, но и экономией энергии. Происходит это за счет функции интерфейса опроса подключаемого устройства, а также снижением мощности в режиме ожидания.
Фото инструкции для распиновки USB
