Įvairių USB jungčių tipų išvedimas: micro ir mini usb kontaktų išdėstymas + litavimo niuansai

USB sąsaja – populiarus technologinės komunikacijos būdas mobiliuosiuose ir kituose skaitmeniniuose įrenginiuose. Tokio tipo jungtys dažnai sutinkamos įvairios konfigūracijos asmeniniuose kompiuteriuose, periferinėse kompiuterinėse sistemose, mobiliuosiuose telefonuose ir t.t.

Tradicinės sąsajos ypatumas – USB kontaktų išdėstymas mažame plote. Darbui naudojami tik 4 kaiščiai (kontaktai) + 1 įžeminimo ekranavimo linija. Tačiau naujesnėms modifikacijoms (USB 3.0 Powered-B arba Type-C) būdingas padidintas darbo kontaktų skaičius. Apie tai ir kalbėsime šioje medžiagoje. Taip pat aprašysime sąsajos struktūrą ir kabelio litavimo ant jungčių kontaktų ypatumus.

USB jungčių tipai

Santrumpa «USB» reiškia sutrumpintą pavadinimą, kuris pilnai skaitomas kaip «Universal Series Bus» – universali nuoseklioji magistralė, kurios dėka vykdomas didelės spartos skaitmeninių duomenų mainai.

USB sąsajos universalumas pasižymi:

• mažu energijos suvartojimu;
• kabelių ir jungčių unifikavimu;
• paprastu duomenų mainų protokolavimu;
• aukštu funkcionalumo lygiu;
• plačia įvairių įrenginių tvarkyklių palaikymu.

Kokia gi yra USB sąsajos struktūra ir kokie USB technologinių jungčių tipai egzistuoja šiuolaikiniame elektronikos pasaulyje? Pabandykime išsiaiškinti.

USB 2.0 sąsajos technologinė struktūra

Jungtys, priskiriamos gaminiams, priklausantiems 1.x – 2.0 specifikacijų grupei (sukurtos iki 2001 metų), jungiamos prie keturių gyslų elektrinio kabelio, kuriame du laidininkai yra maitinimo, o dar du – duomenų perdavimo.

Taip pat 1.x – 2.0 specifikacijose tarnybinių USB jungčių litavimas numato ekranavimo apvijos prijungimą – iš esmės, penktojo laidininko.

Taip atrodo fizinis įprastų USB jungčių, priklausančių antrajai specifikacijai, įgyvendinimas. Kairėje nurodyti «tėvo» tipo įgyvendinimai, dešinėje – «motinos» tipo įgyvendinimai ir atitinkamas abiem variantams kontaktų išdėstymas

Egzistuojantys universalių nuosekliųjų magistralių jungčių įgyvendinimai minėtų specifikacijų yra trys variantai:

1. Normalus – tipas «A» ir «B».
2. Mini – tipas «A» ir «B».
3. Mikro – tipas «A» ir «B».

Visų trijų gaminių tipų skirtumas slypi konstrukcijos požiūriu. Jei įprastinės jungtys skirtos naudoti stacionarioje technikoje, „mini“ ir „micro“ jungtys pritaikytos naudoti mobiliuosiuose įrenginiuose.

Taip atrodo fizinis antros specifikacijos jungčių iš „mini“ serijos vykdymas ir atitinkamai „Mini USB“ jungčių žymėjimas – vadinamoji kontaktų išdėstymo schema, kuria remdamasis vartotojas atlieka kabelio prijungimą.

Todėl paskutiniai du tipai pasižymi miniatiūriniu vykdymu ir šiek tiek pakeista jungties forma.

Standartinių „A“ ir „B“ tipo jungčių kontaktų išdėstymo lentelė

Be „mini-A“ ir „mini-B“ tipo jungčių, taip pat „mikro-A“ ir „mikro-B“ tipo jungčių, yra „mini-AB“ ir „mikro-AB“ tipo jungčių modifikacijos.

Išskirtinis tokių konstrukcijų bruožas – USB laidininkų išlitavimas ant 10 kontaktų aikštelės. Tačiau praktikoje tokios jungtys naudojamos retai.

Micro USB ir Mini USB sąsajos „A“ ir „B“ tipo jungčių kontaktų išdėstymo lentelė

USB 3.x sąsajų technologinė struktūra

Tuo tarpu skaitmeninės aparatūros tobulėjimas jau 2008 metais lėmė 1.x – 2.0 specifikacijų moralinį senėjimą.

Šios sąsajos neleido prijungti naujos aparatūros, pavyzdžiui, išorinių kietųjų diskų, tokiu būdu, kad būtų užtikrintas didesnis (daugiau nei 480 Mbit/s) duomenų perdavimo greitis.

Atitinkamai pasirodė visiškai kitokia sąsaja, pažymėta 3.0 specifikacija. Naujos specifikacijos kūrimas pasižymi ne tik padidintu greičiu, bet ir didesne srove – 900 mA, palyginti su 500 mA USB 2.0.

Suprantama, kad tokių jungčių atsiradimas užtikrino didesnio skaičiaus įrenginių aptarnavimą, kai kurie iš jų gali būti maitinami tiesiogiai iš universaliosios nuosekliosios magistralės sąsajos.

Įvairių tipų USB 3.0 jungčių modifikacijos: 1 – „mini“ tipo „B“ vykdymas; 2 – standartinis „A“ tipo gaminys; 3 – „micro“ serijos „B“ tipo modelis; 4 – standartinis „C“ tipo vykdymas

Kaip matoma paveikslėlyje aukščiau, trečiosios specifikacijos sąsajos turi daugiau darbinių kontaktų (pinų) nei ankstesnė – antroji versija. Nepaisant to, trečioji versija yra visiškai suderinama su antra versija.

Kad būtų galima perduoti signalus didesniu greičiu, trečiosios versijos konstrukcijų kūrėjai papildomai įrengė keturias duomenų linijas ir vieną nulinio kontaktinio laido liniją. Papildomi kontaktiniai kaiščiai išdėstyti atskiroje eilėje.

Trečiosios versijos USB jungčių kontaktų priskyrimo lentelė, skirta kabelio litavimui

Tuo tarpu USB 3.0 sąsajos, ypač «A» serijos, naudojimas pasireiškė rimtu konstrukciniu trūkumu. Jungtis yra asimetrinės formos, tačiau nėra konkrečiai nurodyta prijungimo pozicija.

Kūrėjams teko modernizuoti konstrukciją, todėl 2013 metais vartotojai gavo USB-C variantą.

Modernizuota USB 3.1 jungties versija

Šio tipo jungties konstrukcija numato darbinių laidų dubliavimą abiejose kištuko pusėse. Be to, sąsajoje yra kelios rezervinės linijos.

Šis jungties tipas plačiai taikomas šiuolaikinėje mobilioje skaitmeninėje technikoje.

USB-C tipo sąsajos, priklausančios trečiosios specifikacijos jungčių serijai, skirtai įvairios skaitmeninės technikos ryšiui, kontaktų (pinų) išdėstymas

Verta paminėti USB Type-C charakteristikas. Pavyzdžiui, šios sąsajos greičio parametrai rodo – 10 Gbit/s lygį.

Jungties konstrukcija sukurta kompaktiškai ir užtikrina simetrišką jungimą, leidžiant jungtį įstatyti bet kurioje padėtyje.

Kontaktų priskyrimo lentelė, atitinkanti 3.1 (USB-C) specifikaciją

Kitas USB 3.2 specifikacijos lygis

Tuo tarpu universaliosios nuosekliosios magistralės tobulinimo procesas aktyviai tęsiasi. Nekomerciniu lygmeniu jau sukurtas kitas specifikacijos lygis – 3.2.

Remiantis turima informacija, USB 3.2 tipo sąsajos greičio charakteristikos žada dvigubai didesnius parametrus nei ankstesnė konstrukcija.

Tokius parametrus kūrėjai pasiekė įdiegę kelių juostų kanalus, per kuriuos perduodama atitinkamai 5 ir 10 Gbit/s greičiu.

Panašiai kaip «Thunderbolt», USB 3.2 naudoja keletą juostų bendram pralaidumui pasiekti, užuot bandę sinchronizuoti ir paleisti vieną kanalą du kartus.

Beje, reikia pažymėti, kad perspektyvios sąsajos suderinamumas su jau esama USB-C yra visiškai palaikomas, nes „Type-C“ jungtis (kaip jau minėta) turi rezervinius kontaktus (kaiščius), užtikrinančius daugiakanalį signalų perdavimą.

Kabelio litavimo ant jungčių kontaktų ypatumai

Kabelio laidininkų litavimas ant jungčių kontaktinių plotelių jokiomis ypatingomis technologinėmis ypatybėmis nepasižymi. Pagrindinis dalykas šiame procese – užtikrinti, kad nuo izoliacijos nuvalytų kabelio laidininkų spalva atitiktų konkretų kontaktą (kaištį).

Spalvinis laidininkų žymėjimas kabelio rinkinyje, naudojamame USB sąsajoms. Iš viršaus į apačią atitinkamai parodytas kabelių laidininkų spalvų kodavimas pagal 2.0, 3.0 ir 3.1 specifikacijas.

Be to, jei atliekamas senesnių versijų modifikacijų litavimas, reikia atsižvelgti į jungčių, vadinamųjų „tėtis“ ir „mama“, konfigūraciją.

Prie „tėčio“ kontakto prilituotas laidininkas turi atitikti litavimą ant „mamos“ kontakto. Paimkime, pavyzdžiui, kabelio litavimo pagal USB 2.0 kontaktus variantą.

Šiame variante naudojami keturi darbiniai laidininkai paprastai žymimi keturiomis skirtingomis spalvomis:

• raudona;
• balta;
• žalia;
• juoda;

Atitinkamai, kiekvienas laidininkas prilituojamas prie kontaktinės aikštelės, pažymėtos tos pačios spalvos jungties specifikacija. Toks požiūris labai palengvina elektroniko darbą, pašalina galimas klaidas litavimo proceso metu.

Panaši litavimo technologija taikoma ir kitų serijų jungtims. Vienintelis skirtumas tokiais atvejais – didesnis laidininkų skaičius, kuriuos reikia lituoti. Kad palengvintų darbą, patogu naudoti specialius įrankius – patikimą lituoklį laidams lituoti namų sąlygomis ir izoliacijos nuėmiklį izoliacijai nuo gyslų galų nuimti.

Nepriklausomai nuo jungčių konfigūracijos, visada naudojamas ekrano laidininko litavimas. Šis laidininkas prilituojamas prie atitinkamo jungties kontakto, Shield – apsauginis ekranas.

Nereti apsauginio ekrano ignoravimo atvejai, kai „specialistai“ nemato prasmės šiame laidininke. Tačiau ekrano nebuvimas smarkiai sumažina USB kabelio charakteristikas.

Todėl nenuostabu, kai esant dideliam kabelio ilgiui be ekrano vartotojas susiduria su trikdžių problemomis.

Jungties litavimas dviem laidininkais, siekiant organizuoti maitinimo liniją donoriniam įrenginiui. Praktikoje naudojami įvairūs litavimo variantai, remiantis techniniais poreikiais.

USB kabelį lituoti galima įvairiais variantais, priklausomai nuo konkretaus įrenginio prievado linijų konfigūracijos.

Pavyzdžiui, norint sujungti vieną įrenginį su kitu, siekiant gauti tik maitinimo įtampą (5V), pakanka ant atitinkamų kaiščių (kontaktų) sulituoti tik dvi linijas.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Toliau pateiktas vaizdo įrašas paaiškina pagrindinius 2.0 serijos ir kitų jungčių kontaktų išdėstymo momentus, vizualiai paaiškina atskiras litavimo procedūrų gamybos detales.

Turint visą informaciją apie universaliosios nuosekliosios magistralės jungčių kontaktų išdėstymą, visada galima susidoroti su technine problema, susijusia su laidininkų defektais. Ši informacija taip pat tikrai pravers, jei reikės nestandartiškai sujungti kokius nors skaitmeninius įrenginius.

Ar norite papildyti aukščiau pateiktą medžiagą naudingomis pastabomis ar vertingais patarimais dėl savarankiško litavimo? Rašykite komentarus žemiau esančiame bloke, pridėkite, jei reikia, unikalių nuotraukų.

Gal Jums liko klausimų perskaičius straipsnį? Užduokite juos čia – mūsų ekspertai ir kompetentingi svetainės lankytojai pasistengs išaiškinti nesuprantamus momentus.