Különböző USB-csatlakozók érintkezőkiosztása: micro és mini USB érintkezők elrendezése + forrasztás finomságai

Az USB interfész népszerű technológiai kommunikációs forma mobil és más digitális eszközökön. Az ilyen típusú csatlakozók gyakran megtalálhatók különböző konfigurációjú személyi számítógépeken, perifériás számítógépes rendszereken, mobiltelefonokon stb.

A hagyományos interfész jellemzője – az USB kis területű lábkiosztása. A működéshez mindössze 4 pin (érintkező) + 1 földelő árnyékoló vezeték használatos. Igaz, az újabb, fejlettebb módosításokra (USB 3.0 Powered-B vagy Type-C) jellemző a munkaérintkezők számának növekedése. Erről fogunk beszélni ebben az anyagban. Leírjuk továbbá az interfész szerkezetét és a kábel bekötésének jellemzőit a csatlakozók érintkezőin.

USB csatlakozók típusai

Az «USB» rövidítés egy rövidített megjelölést hordoz, amely teljes egészében «Universal Series Bus»-ként olvasandó – univerzális soros busz, melynek alkalmazásával nagy sebességű digitális adatcsere valósítható meg.

Az USB interfész univerzalitását a következők jellemzik:

• alacsony energiafogyasztás;
• a kábelek és csatlakozók egységesítése;
• az adatcsere egyszerű protokollálása;
• magas szintű funkcionalitás;
• a különböző eszközök illesztőprogramjainak széles körű támogatása.

Milyen is az USB interfész felépítése, és milyen típusú USB technológiai csatlakozók léteznek a modern elektronika világában? Próbáljunk meg eligazodni.

Az USB 2.0 interfész technológiai felépítése

Az 1.x – 2.0 specifikációs csoportba tartozó termékek csatlakozói (2001 előtt készültek) négyeres elektromos kábelre csatlakoznak, ahol két vezeték tápellátó, és további kettő adatátviteli.

Továbbá az 1.x – 2.0 specifikációkban a szerviz USB-csatlakozók bekötése feltételezi az árnyékoló fonat csatlakoztatását – ami lényegében az ötödik vezeték.

Így néz ki a második specifikációhoz tartozó normál USB-csatlakozók fizikai kivitele. Bal oldalon a «dugó» típusú kivitelek, jobb oldalon az «aljzat» típusú kivitelek láthatók, valamint a mindkét változathoz tartozó lábkiosztás.

A megjelölt specifikációk univerzális soros buszának meglévő csatlakozókivitelei három változatban jelennek meg:

1. Normál – «A» és «B» típus.
2. Mini – «A» és «B» típus.
3. Micro – «A» és «B» típus.

Mindhárom terméktípus közötti különbség a konstrukciós megközelítésben rejlik. Míg a normál csatlakozók álló berendezésekben való használatra készültek, addig a „mini” és „micro” csatlakozók mobil eszközökhöz lettek kialakítva.

Így néz ki a „mini” sorozat második specifikációjának csatlakozói fizikai kivitele, valamint a Mini USB csatlakozók jelölései – az úgynevezett lábkiosztás, amely alapján a felhasználó elvégzi a kábelcsatlakoztatást.

Ezért a két utóbbi típust miniatűr kivitel és némileg módosított csatlakozóforma jellemzi.

Az „A” és „B” típusú szabványos csatlakozók lábkiosztási táblázata

A „mini-A” és „mini-B”, valamint a „micro-A” és „micro-B” típusú csatlakozók mellett léteznek a „mini-AB” és „micro-AB” típusú csatlakozók módosított változatai is.

Az ilyen konstrukciók jellegzetessége az USB vezetékek 10 tűs érintkezőfelületre történő bekötése. A gyakorlatban azonban az ilyen csatlakozókat ritkán használják.

A Micro USB és Mini USB „A” és „B” típusú csatlakozók lábkiosztási táblázata

Az USB 3.x interfészek technológiai felépítése

Eközben a digitális berendezések fejlődése már 2008-ra az 1.x – 2.0 specifikációk elavulásához vezetett.

Ezek az interfésztípusok nem tették lehetővé új berendezések, például külső merevlemezek csatlakoztatását oly módon, hogy az nagyobb (480 Mbit/s feletti) adatátviteli sebességet biztosítson.

Ennek megfelelően egy teljesen más interfész jelent meg, amelyet a 3.0 specifikációval jelöltek. Az új specifikáció kifejlesztését nemcsak a megnövelt sebesség jellemzi, hanem nagyobb áramerősséget is biztosít – 900 mA-t az USB 2.0 500 mA-ével szemben.

Nyilvánvaló, hogy az ilyen csatlakozók megjelenése lehetővé tette több eszköz kiszolgálását, amelyek közül néhány közvetlenül az univerzális soros busz interfészéről táplálható.

Különböző típusú USB 3.0 csatlakozók módosításai: 1 – „mini” „B” típusú kivitel; 2 – szabványos „A” típusú termék; 3 – „micro” „B” típusú sorozat fejlesztése; 4 – szabványos „C” típusú kivitel

Amint a fenti képen látható, a harmadik specifikáció interfészei több működő érintkezővel (pinnel) rendelkeznek, mint az előző – a második verzió. Ennek ellenére a harmadik verzió teljesen kompatibilis a „kettővel”.

Annak érdekében, hogy nagyobb sebességgel lehessen jeleket továbbítani, a harmadik verzió konstrukcióinak fejlesztői további négy adatvonalat és egy nulla érintkezővezetéket szereltek be. A kiegészítő érintkezőpinek egy külön sorban helyezkednek el.

USB harmadik verziójú csatlakozók pin-kiosztásának táblázata a kábel forrasztásához

Mindazonáltal a USB 3.0 interfész, különösen az „A” sorozat használata súlyos tervezési hibának bizonyult. A csatlakozó aszimmetrikus alakú, de nem jelöli pontosan a csatlakoztatási pozíciót.

A fejlesztőknek korszerűsíteniük kellett a konstrukciót, aminek eredményeként 2013-ban a felhasználók rendelkezésére bocsátották a USB-C változatot.

Az USB 3.1 csatlakozó modernizált kivitele

Az ilyen típusú csatlakozó konstrukciója a munkaérintkezők megkettőzését feltételezi a csatlakozódugó mindkét oldalán. Továbbá az interfészen több tartalék vonal is található.

Ez a típusú csatlakozó széles körben elterjedt a modern mobil digitális eszközökben.

A harmadik specifikációs sorozatba tartozó USB-C típusú interfész érintkezőinek (pin-jeinek) elhelyezkedése, amelyek különféle digitális eszközök kommunikációjára szolgálnak.

Érdemes megjegyezni a USB Type-C jellemzőit. Például ennek az interfésznek a sebességparaméterei 10 Gbit/s szintet mutatnak.

A csatlakozó konstrukciója kompakt kivitelű, és biztosítja a szimmetrikus csatlakozást, lehetővé téve a csatlakozódugó bármilyen helyzetben történő behelyezését.

A 3.1 specifikációnak (USB-C) megfelelő pin-kiosztási táblázat

Az USB 3.2 specifikáció következő szintje

Mindazonáltal az univerzális soros busz tökéletesítésének folyamata aktívan folytatódik. Nem kereskedelmi szinten már kidolgozták a következő specifikációs szintet – a 3.2-t.

A rendelkezésre álló információk szerint a USB 3.2 típusú interfész sebességjellemzői kétszer akkora paramétereket ígérnek, mint amit az előző konstrukció képes nyújtani.

Ezen paraméterek elérését a fejlesztők a több sávos csatornák bevezetésével érték el, amelyeken keresztül az adatátvitel 5, illetve 10 Gbit/s sebességgel történik.

A „Thunderbolt”-hoz hasonlóan a USB 3.2 több sávot használ az összesített sávszélesség eléréséhez, ahelyett, hogy megpróbálná szinkronizálni és kétszer futtatni egyetlen csatornát.

Egyébként meg kell jegyezni, hogy a korszerű interfész kompatibilitása a már meglévő USB-C-vel teljes mértékben támogatott, mivel a „Type-C” csatlakozó (ahogy már említettük) tartalék érintkezőkkel (tűkkel) van ellátva, amelyek több sávos jelátvitelt biztosítanak.

A kábel bekötésének jellemzői a csatlakozók érintkezőin

A kábelvezetők csatlakozók érintkezőfelületeire történő forrasztása nem jár különösebb technológiai finomságokkal. A legfontosabb ebben a folyamatban az, hogy az előzőleg szigetelésétől megfosztott kábelvezetők színe megegyezzen az adott érintkezővel (tűvel).

Az USB interfészekhez használt kábelszerelvényen belüli vezetékek színjelölése. Felülről lefelé látható a 2.0, 3.0 és 3.1 specifikációjú kábelek vezetékeinek színezése.

Továbbá, ha régebbi verziók módosításainak forrasztása történik, figyelembe kell venni az úgynevezett „apa” és „anya” csatlakozók konfigurációját.

Az „apa” érintkezőjére forrasztott vezetőnek meg kell felelnie az „anya” érintkezőjén lévő forrasztásnak. Vegyük például az USB 2.0 érintkezői szerinti kábelforrasztás változatát.

Az ebben a változatban használt négy munkavezeték általában négy különböző színnel van jelölve:

• piros;
• fehér;
• zöld;
• fekete.

Ennek megfelelően minden vezetőt a csatlakozó specifikációja által azonos színűre jelölt érintkezőfelületre kell forrasztani. Ez a megközelítés jelentősen megkönnyíti az elektronikus szakember munkáját, és kiküszöböli a lehetséges hibákat a forrasztási folyamat során.

Hasonló forrasztási technológiát alkalmaznak más sorozatok csatlakozóinál is. Az egyetlen különbség ilyen esetekben a nagyobb számú vezeték, amelyeket forrasztani kell. A munka egyszerűsítése érdekében célszerű speciális szerszámokat használni: – egy megbízható forrasztópákát a vezetékek otthoni forrasztásához és egy huzalcsupaszítót a vezetékvégek szigetelésének eltávolításához.

A csatlakozók konfigurációjától függetlenül mindig használják az árnyékoló vezető forrasztását. Ezt a vezetőt a csatlakozó megfelelő érintkezőjére forrasztják, Shield – védőárnyékolás.

Nem ritkák azok az esetek, amikor figyelmen kívül hagyják a védőárnyékolást, mivel a „szakemberek” nem látják értelmét ennek a vezetőnek. Az árnyékolás hiánya azonban drasztikusan csökkenti az USB kábel teljesítményét.

Ezért nem meglepő, hogy jelentős kábelhossz esetén az árnyékolás nélküli kábelnél a felhasználó interferencia formájában jelentkező problémákkal szembesül.

A csatlakozó forrasztása két vezetővel a donor eszköz tápellátási vonalának kialakításához. A gyakorlatban a technikai igényektől függően különböző forrasztási változatokat használnak.

Az USB kábel forrasztása többféle változatban is megengedett, az adott eszköz portvonalainak konfigurációjától függően.

Például, ha két eszközt csak a tápfeszültség (5V) elérése érdekében kell összekötni, elegendő csupán két vonalat forrasztani a megfelelő tűkre (érintkezőkre).

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Az alábbi videó bemutatja a 2.0 sorozatú és más csatlakozók érintkezőkiosztásának főbb pontjait, vizuálisan szemlélteti a forrasztási eljárások egyes részleteit.

Ha Ön rendelkezik a teljes információval az univerzális soros busz csatlakozóinak érintkezőkiosztásáról, mindig meg tud birkózni a vezetékhibákkal kapcsolatos technikai problémával. Emellett ez az információ minden bizonnyal hasznos lesz, ha szokatlan módon kell összekötnie valamilyen digitális eszközöket.

Szeretné kiegészíteni a fent ismertetett anyagot hasznos megjegyzésekkel vagy értékes tanácsokkal az önálló forrasztáshoz? Írjon megjegyzéseket az alábbi mezőbe, és szükség esetén adjon hozzá egyedi fotóanyagokat.

Esetleg maradtak Önnek kérdései a cikk elolvasása után? Tegye fel őket itt – szakértőink és a weboldal hozzáértő látogatói megpróbálják tisztázni a homályos részeket.