Pinout van verschillende USB-aansluitingen: contactverdeling van micro en mini usb + nuances van solderen

De USB-interface is een populaire vorm van technologische communicatie op mobiele en andere digitale apparaten. Dit soort aansluitingen komt vaak voor op personal computers van verschillende configuraties, randapparatuur, mobiele telefoons, enz.

Kenmerk van de traditionele interface – USB-pinbezetting van klein oppervlak. Voor de werking worden slechts 4 pinnen (contacten) + 1 aardende afschermingslijn gebruikt. Echter, voor de nieuwere, meer geavanceerde modificaties (USB 3.0 Powered-B of Type-C) is een toename van het aantal werkcontacten kenmerkend. Daarover zullen we in dit materiaal spreken. We zullen ook de structuur van de interface en de bijzonderheden van de bedrading van de kabel op de contacten van de aansluitingen beschrijven.

Soorten USB-aansluitingen

De afkorting 'USB' draagt een verkorte aanduiding, die in zijn geheel wordt gelezen als 'Universal Series Bus' – universele seriële bus, waardoor hoogwaardige digitale gegevensuitwisseling plaatsvindt.

De universaliteit van de USB-interface wordt gekenmerkt door:

• laag energieverbruik;
• uniformering van kabels en aansluitingen;
• eenvoudige protocollering van gegevensuitwisseling;
• hoog niveau van functionaliteit;
• brede ondersteuning van stuurprogramma's voor verschillende apparaten.

Wat is de structuur van de USB-interface, en welke soorten USB-technologische aansluitingen bestaan er in de moderne wereld van elektronica? Laten we proberen het te begrijpen.

Technologische structuur van de USB 2.0-interface

Aansluitingen die behoren tot producten van de specificatiegroep 1.x – 2.0 (gemaakt vóór 2001) worden aangesloten op een vieraderige elektrische kabel, waarbij twee geleiders voedend zijn en nog twee gegevens overdragen.

Ook in de specificaties 1.x – 2.0 omvat de bedrading van de service-USB-aansluitingen het aansluiten van een afschermende mantel – in feite een vijfde geleider.

Zo ziet de fysieke uitvoering van normale USB-aansluitingen van de tweede specificatie eruit. Links worden uitvoeringen van het type 'male' aangegeven, rechts worden uitvoeringen van het type 'female' aangegeven en de bijbehorende pinbezetting voor beide varianten.

De bestaande uitvoeringen van connectoren van de universele seriële bus van de genoemde specificaties worden weergegeven in drie varianten:

1. Normaal – type «A» en «B».
2. Mini – type «A» en «B».
3. Micro – type «A» en «B».

Het verschil tussen alle drie soorten producten zit in de ontwerpbenadering. Als normale connectoren bestemd zijn voor gebruik op stationaire apparatuur, zijn de «mini»- en «micro»-connectoren gemaakt voor toepassing in mobiele apparaten.

Zo ziet de fysieke uitvoering van de connectoren van de tweede specificatie uit de «mini»-serie eruit, en overeenkomstig de markeringen voor Mini-USB-connectoren – de zogenaamde pinbezetting, waarop de gebruiker zich baseert om de kabelverbinding te maken.

Daarom worden de twee laatste typen gekenmerkt door een miniatuuruitvoering en een enigszins gewijzigde vorm van de connector.

Tabel van pinbezetting van standaard connectoren type «A» en «B»

Naast de uitvoering van connectoren van het type «mini-A» en «mini-B», en ook connectoren van het type «micro-A» en «micro-B», bestaan er modificaties van connectoren van het type «mini-AB» en «micro-AB».

Een onderscheidend kenmerk van dergelijke constructies is de uitvoering van de soldeerconfiguratie van USB-geleiders op een 10-pins contactoppervlak. In de praktijk worden dergelijke connectoren echter zelden toegepast.

Tabel van pinbezetting van de Micro-USB- en Mini-USB-connectoren type «A» en «B»

Technologische structuur van USB 3.x-interfaces

Ondertussen leidde de verbetering van digitale apparatuur al rond 2008 tot morele veroudering van de specificaties 1.x – 2.0.

Deze interfacetypen maakten geen aansluiting van nieuwe apparatuur mogelijk, zoals externe harde schijven, op een manier die een hogere (meer dan 480 Mbit/s) gegevensoverdrachtssnelheid garandeert.

Dienovereenkomstig zag een geheel andere interface het licht, gemarkeerd met specificatie 3.0. De ontwikkeling van de nieuwe specificatie kenmerkt zich niet alleen door een verhoogde snelheid, maar biedt ook een verhoogde stroomsterkte – 900 mA tegenover 500 mA voor USB 2.0.

Het is duidelijk dat de komst van dergelijke connectoren de ondersteuning van een groter aantal apparaten mogelijk maakte, waarvan een deel rechtstreeks kan worden gevoed via de universele seriële businterface.

Modificatie van USB 3.0-connectoren van verschillende types: 1 – uitvoering «mini» type «B»; 2 – standaard product type «A»; 3 – ontwikkeling van de «micro» serie type «B»; 4 – standaard uitvoering type «C»

Zoals te zien is op de afbeelding hierboven, hebben de interfaces van de derde specificatie meer werkcontacten (pinnen) dan de vorige – de tweede versie. Desondanks is de derde versie volledig compatibel met de «twee».

Om signalen met een hogere snelheid te kunnen verzenden, hebben de ontwerpers van de derde versie extra vier datalijnen en één nuldraad toegevoegd. De extra contactpinnen bevinden zich in een aparte rij.

Tabel met pennummers van de derde versie connectoren voor het solderen van de USB-kabel

Ondertussen bleek het gebruik van de USB 3.0-interface, met name de serie 'A', een ernstig ontwerpfout te hebben. De connector heeft een asymmetrische vorm, maar de exacte aansluitpositie wordt niet aangegeven.

De ontwikkelaars moesten de constructie moderniseren, wat resulteerde in de introductie van de USB-C-variant in 2013 voor gebruikers.

Gemoderniseerde uitvoering van de USB 3.1-aansluiting

De constructie van dit type connector voorziet in dubbele werkgeleiders aan beide zijden van de stekker. Ook zijn er een aantal reserveleidingen op de interface.

Dit type connector wordt veel gebruikt in moderne mobiele digitale apparatuur.

Plaatsing van de contacten (pinnen) voor de USB-C-interface, behorende tot de derde specificatieserie connectoren, bestemd voor communicatie van diverse digitale apparatuur.

Het is de moeite waard om de kenmerken van USB Type-C te vermelden. De snelheidsparameters voor deze interface geven bijvoorbeeld een niveau van – 10 Gbit/s.

De connector is compact uitgevoerd en zorgt voor een symmetrische verbinding, waardoor de stekker in elke positie kan worden gestoken.

Pinbezettingstabel overeenkomstig specificatie 3.1 (USB-C)

Volgende niveau van de USB 3.2-specificatie

Ondertussen gaat het verbeteringsproces van de universele seriële bus actief door. Op niet-commercieel niveau is het volgende specificatieniveau – 3.2 – al ontwikkeld.

Volgens beschikbare informatie beloven de snelheidskenmerken van de USB 3.2-interface twee keer zo hoge parameters als de vorige constructie kan bieden.

De ontwikkelaars hebben dergelijke parameters bereikt door de introductie van multibandkanalen, waarmee gegevens worden overgedragen met snelheden van respectievelijk 5 en 10 Gbit/s.

Net als Thunderbolt gebruikt USB 3.2 meerdere lanes om de totale bandbreedte te bereiken, in plaats van te proberen één kanaal twee keer te synchroniseren en te starten.

Overigens moet worden opgemerkt dat de compatibiliteit van de toekomstige interface met de bestaande USB-C volledig wordt ondersteund, aangezien de Type-C-connector (zoals reeds opgemerkt) is uitgerust met reservecontacten (pinnen) die meerdere banden voor signaaloverdracht mogelijk maken.

Bijzonderheden van de bedrading van de kabel op de contacten van de aansluitingen

Er zijn geen bijzondere technische nuances bij het solderen van kabelgeleiders op de contactvlakken van connectoren. Het belangrijkste in dit proces is ervoor te zorgen dat de kleur van de vooraf van isolatie ontdaan kabelgeleiders overeenkomt met de specifieke contactpin (pin).

Kleurmarkering van de geleiders in de kabelassemblage die wordt gebruikt voor USB-interfaces. Van boven naar beneden wordt respectievelijk de kleurcodering van de kabelgeleiders voor de specificaties 2.0, 3.0 en 3.1 weergegeven.

Ook moet bij het solderen van aanpassingen van oudere versies rekening worden gehouden met de configuratie van de connectoren, de zogenaamde 'male' en 'female'.

De geleider die op het contact van de 'male' is gesoldeerd, moet overeenkomen met de soldeerverbinding op het contact van de 'female'. Neem als voorbeeld de soldeeroptie van de kabel op de contacten van USB 2.0.

De vier werkende geleiders die in deze optie worden gebruikt, zijn meestal gemarkeerd met vier verschillende kleuren:

• rood;
• wit;
• groen;
• zwart.

Dienovereenkomstig wordt elke geleider gesoldeerd aan het contactvlak dat door de specificatie van de connector met dezelfde kleur is gemarkeerd. Deze aanpak vergemakkelijkt het werk van de elektronica-specialist aanzienlijk en elimineert mogelijke fouten tijdens het soldeerproces.

Dezelfde soldeertechniek wordt ook toegepast op connectoren van andere series. Het enige verschil in dergelijke gevallen is het grotere aantal geleiders dat gesoldeerd moet worden. Om het werk te vereenvoudigen, is het handig om speciaal gereedschap te gebruiken – een betrouwbare soldeerbout voor het solderen van draden thuis en een stripper voor het strippen van de isolatie van de uiteinden van de aders.

Ongeacht de configuratie van de connectoren wordt altijd het solderen van de afschermingsgeleider toegepast. Deze geleider wordt gesoldeerd aan de overeenkomstige contact op de connector, Shield – beschermende afscherming.

Het komt vaak voor dat de beschermende afscherming wordt genegeerd, wanneer 'specialisten' geen nut zien in deze geleider. Echter, het ontbreken van de afscherming vermindert de prestaties van de USB-kabel drastisch.

Daarom is het niet verwonderlijk dat bij een aanzienlijke kabellengte zonder afscherming de gebruiker problemen ondervindt in de vorm van storingen.

Soldeerverbinding van de connector met twee geleiders voor het organiseren van een voedingslijn voor het donorapparaat. In de praktijk worden verschillende soldeeropties gebruikt, gebaseerd op technische vereisten.

Het is mogelijk om een USB-kabel op verschillende manieren te solderen, afhankelijk van de configuratie van de poortlijnen van het specifieke apparaat.

Als voorbeeld: om het ene apparaat met het andere te verbinden met als enige doel het verkrijgen van voedingsspanning (5V), volstaat het om op de betreffende pinnen (contacten) slechts twee lijnen te solderen.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

De onderstaande video legt de belangrijkste punten uit van de pin-out van connectoren van de serie 2.0 en andere, en visualiseert afzonderlijke details van het productieproces van soldeerprocedures.

Met volledige kennis van de pin-out van connectoren van de universele seriële bus kunt u altijd een technisch probleem oplossen dat verband houdt met defecten in de geleiders. Ook zal deze informatie van pas komen als u op een niet-standaard manier digitale apparaten moet verbinden.

Wilt u het bovenstaande materiaal aanvullen met nuttige opmerkingen of waardevolle tips over het zelf solderen? Schrijf uw reacties in het onderstaande blok, voeg indien nodig unieke fotomateriaal toe.

Heeft u nog vragen na het lezen van het artikel? Stel ze hier – onze experts en deskundige bezoekers van de site zullen proberen onduidelijke punten te verduidelijken.