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.

Кабель USB Micro

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.

Линии RX и TX разъема USB Type-C

В разъеме есть два набора дифференциальных пар RX и два набора дифференциальных пар TX. Одна из этих двух пар RX вместе с парой TX может использоваться для протокола USB 3.0 / USB 3.1. Поскольку разъем является переключаемым, мультиплексор необходим для правильного перенаправления данных по используемым дифференциальным парам через кабель.

Обратите внимание, что порт USB Type-C может поддерживать стандарты USB 3.0 / 3.1, но минимальный набор функций USB Type-C не включает USB 3.0 / 3.1. В таких случаях пары RX / TX не используются соединением USB 3.0 / 3.1 и могут использоваться другими функциями USB Type-C, такими как альтернативный режим и протокол USB Power Delivery

Эти функциональные возможности могут использовать даже все доступные дифференциальные пары RX / TX.

USB micro

Кабель USB micro имеет 5 pin (контактных площадок), к которому подводят соответствующий провод из монтажного кабеля. На нем имеются защелки для жесткой фиксации с портом. Контакты идентифицируют по числовым обозначениям, которые считывают справа-налево.

Различают такие виды usb разъемов:

• первый – VCC, изоляция, номинал 5V, для питания
• второй – D-, белый провод;
• третий – D+, зеленая маркировка;
• четвертый – ID, без цветовой идентификации, в коннекторах А соединяется с заземлением;
• пятый – черного цвета, заземление.

В экранирующей части штекера обустроена фаска, обеспечивающая плотное прилегание деталей. Экранирующий провод не припаивается к контактным площадками. Кабели со штекерами микро и мини имеют идентичное распределение, отличаются только размерами штекера.

Управление питанием USB Power Delivery

Теперь, когда мы знакомы с распиновкой стандарта USB-C, давайте кратко рассмотрим USB Power Delivery.

Как упоминалось ранее, устройства, использующие стандарт USB Type-C, могут согласовывать и выбирать соответствующий уровень передаваемой через интерфейс мощности. Эти согласования питания достигаются с помощью протокола под названием USB Power Delivery, который представляет собой однопроводную связь по линии CC, описанной выше. На рисунке 7 ниже показан пример использования USB Power Delivery, где приемник отправляет запросы источнику и подстраивает напряжение VBUS по мере необходимости. Сначала запрашивается шина 9 В. После того, как источник стабилизирует напряжение шины на уровне 9 В, он отправляет приемнику сообщение «источник питания готов». Затем приемник запрашивает шину 5 В, и источник предоставляет ее и снова отправляет сообщение «источник питания готов».

Рисунок 7 – Процесс согласования питания при подключении через USB Type-C с помощью протокола USB Power Delivery

Важно отметить, что «USB Power Delivery» – это не только переговоры, связанные с передачей энергии, но и другие переговоры, например, связанные с альтернативным режимом, также выполняются с использованием протокола USB Power Delivery на линии CC

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 USB штекера

Для передачи пакетов данных используется последовательная шина. Она представляет собой 4 провода, два из которых необходимы для обмена данными, а вторые два для питания. Для идентификации применяется распиновка по цветам.

Условно различают гнезда по типу шин:

• тип А – питающие, к ним подключают хосты и компьютеры;
• тип В – пассивные, применяют для подсоединения периферических устройств;
• тип С – универсальные, оснащаются одинаковыми коннекторами для скоростного обмена данными.

Для подключения к периферийным устройствам используют коннекторы усб и mini-USB. При подсоединении гнезда к проводу учитывают цветовую схему распайки, тип штекера и соединения, назначение и классификацию кабелей. Длительность работы кабельной линии зависит от правильности и качества соединения.

Виды разъемов USB

Шина с универсальным последовательным интерфейсом представлена тремя видами usb разъемов:

1. USB 1.0 – устаревшая шина, используемая сейчас только для передачи данных в мышах и джойстиках предыдущих версий. Низкая скорость связана с особенностями режима работы. Здесь используются Low-speed и Full-speed. Режим Low-speed обеспечивает обмен данными на скорости не более 10-1500 Кбит/с. Режим Full-speed применяется для подсоединения аудио оборудования и видео устройств.
2. USB 2.0 – широко распространен в устройствах, применяемых для хранения данных, а также подключения оборудования, воспроизводящего видео. В них задействуется еще один режим High-speed, позволивший увеличить скорость работы до 480 Мбит/с. На практике из-за конструктивных особенностей разъема этот параметр не превышает 30-35 Мбайт/с. Структура гнезда идентична штекеру предыдущей версии.
3. USB 3.0 – отличается от предыдущих версий скоростной передачей информации. Он промаркирован синим цветом на контактах штекера. Максимальная скорость обмена данными составляет 5 Гбит/с. Для питания используется повышенное количество тока до 900 мА.

Все три типа разъемов частично совмещаются между собой. При использовании шины последней версии с предыдущими аналогами снижается скорость передачи данных. USB 3.0 пригоден для зарядки большинства периферийных устройств без задействования специальных блоков.

Подключение скоростного разъема 3.0 типа В к младшему аналогу невозможно. Такие штекеры отличаются расположением контактов. Подсоединение USB 3.0 к порту версии 2.0 допускается только по типу А.

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.

Что такое USB-C?

USB-C является относительно новым стандартом, целью которого является обеспечение высокоскоростной передачи данных со скоростью до 10 Гбит/с и способностью пропускать питание до 100 Вт. Эти функции могут сделать USB-C действительно универсальным стандартом подключения для современных устройств.

USB-C или USB Type-C?

Эти два термина обычно взаимозаменяемы (в этой статье мы будем использовать оба). Хотя USB-C используется чаще, USB Type-C, как указано на USB.org, является официальным названием стандарта.

Особенности USB-C

Интерфейс USB-C имеет три основные особенности:

• Он имеет двухсторонний разъем. Интерфейс спроектирован таким образом, что вилка может быть перевернута относительно гнезда.
• Он поддерживает стандарты USB 2.0, USB 3.0 и USB 3.1 Gen 2. Кроме того, он может поддерживать сторонние протоколы, такие как DisplayPort и HDMI в режиме работы, который называется альтернативным режимом.
• Он позволяет устройствам согласовывать и выбирать соответствующий режим питания через интерфейс.

В следующих разделах мы увидим, как эти функции предоставляются стандартом USB Type-C.

Распиновка USB 2.0

В стандартном USB 2.0 задействуют 4 провода. Их идентифицируют по такой схеме:

• +5V – имеет провод VBUS красного цвета, применяют для питания, поддерживает напряжение 5V, сила тока не превышает 0,5 А;
• D – Data-, оснащен белой изоляцией;
• D+ – Data+, промаркирован зеленым цветом;
• GND – необходим для заземления, напряжение на нем 0 В, цвет черный.

Расположение цветовой маркировки на коннекторах типа А и В одинаковое. Отличие состоит в способе соединения контактов. В первом случае применяется линейное расположение, во втором – сверху-вниз. Соединители типа А имеют буквенную маркировку M (male), тип В – F (female).

Во многих проводах внедряют дополнительный кабель без изоляции для экрана. Его не помещают цветом, цифровыми или буквенными идентификаторами.

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.

Выводы CC1 и CC2

Эти выводы являются выводами конфигурирования канала (Channel Configuration). Они выполняют ряд функций, таких как обнаружение присоединения и извлечения кабеля, определение ориентации гнезда (розетки) и вилки (разъема на кабеле), оповещение о питании. Эти выводы могут также использоваться для связи, необходимой для подачи питания (Power Delivery) и альтернативного режима (Alternate Mode).

На рисунке 5 ниже показано, как выводы CC1 и CC2 раскрывают ориентацию гнезда/вилки. На этом рисунке DFP обозначает Downstream Facing Port (нисходящий выходной порт), который является портом, действующим либо в качестве хоста при передаче данных, либо в качестве источника питания. UFP обозначает Upstream Facing Port (восходящий выходной порт), который является устройством, подключенным к хосту, или потребителем питания.

Рисунок 5 – Определение ориентации гнезда и вилки USB Type-C с помощью выводов CC1 и CC2

DFP подтягивает выводы CC1 и CC2 к шине 5 В через резисторы Rp, но UFP подтягивает их к шине GND через резисторы Rd. Если кабель не подключен, источник видит высокий логический уровень на выводах CC1 и CC2. Подключение кабеля USB Type-C создает путь для протекания тока от источника 5 В до земли. Поскольку в кабеле USB Type-C имеется только один провод CC, формируется только один путь протекания тока. Например, в верхней части рисунка 5 вывод CC1 DFP подключен к выводу CC1 UFP. Следовательно, вывод CC1 DFP будет иметь напряжение ниже 5 В, но вывод CC2 DFP будет по-прежнему иметь высокий логический уровень. Поэтому, отслеживая напряжение на выводах DFP CC1 и CC2, мы можем определить подключение кабеля и его ориентацию.

В дополнение к ориентации кабеля путь Rp-Rd используется как способ передачи информации о возможностях источника тока. С этой целью потребитель энергии (UFP) контролирует напряжение на линии CC. Когда напряжение на линии CC имеет самое низкое значение (около 0,41 В), источник может обеспечить стандартное питание через USB, которое составляет 500 мА или 900 мА для USB 2.0 и USB 3.0 соответственно. Когда напряжение на линии CC составляет около 0,92 В, источник может выдавать ток 1,5 А. Максимальное напряжение на линии CC, которое составляет около 1,68 В, соответствует допустимому току источника 3 А.