Руководство по распиновке и особенностям usb-c

Альтернативные режимы

Этот режим работы позволяет реализовывать сторонние протоколы, такие как DisplayPort и HDMI, используя стандарт USB Type-C. Все альтернативные режимы должны как минимум поддерживать соединение USB 2.0 и USB Power Delivery.

Разъём USB Type-C может работать и в альтернативных режимах, когда его контакты используются для передачи данных по другим протоколам:

1. DisplayPort — опубликован VESA в сентябре 2014 года, поддерживает стандарт DisplayPort 1.3.
2. Mobile High-Definition Link (MHL) — анонсирован в ноябре 2014 года, поддерживает стандарт MHL 1.0-3.0 и superMHL.
3. Thunderbolt — поддержка стандарта Thunderbolt 3.
4. HDMI — объявлен в сентябре 2016 года, поддерживает HDMI 1.4b.

Для реализации альтернативных режимов DisplayPort и HDMI используется кабель-переходник на вилку своего физического интерфейса. Для режимов MHL и Thunderbolt (20 Gbps) используется стандартный Type-C кабель; высокоскоростной режим Thunderbolt 3 (40 Gbps), как и высокомощные режимы USB Power Delivery 2.0, требует специальных кабелей, маркированных электронным чипом как совместимые.

Для работы съёмных кабелей в альтернативном режиме могут использоваться четыре высокоскоростные (SuperSpeed) пары и два контакта Sideband. В случае док-станций, съёмных устройств и несъёмных (постоянных) кабелей, можно также использовать два контакта D+/D- и один конфигурационный контакт. Режимы настраиваются через конфигурационный контакт с использованием сообщений, определяемых вендором (VDM).

Не все альтернативные режимы реализуются в каждом устройстве с разъёмом USB Type-C; поддерживаемые альтернативные режимы обозначаются соответствующими логотипами рядом с разъёмом.

Изучаются возможности использования этого коннектора другими последовательными высокоскоростными протоколами, например PCI Express и Base-T Ethernet.

USB Type-C не означает поддержку быстрой передачи данных

Второе заблуждение о USB Type-C – это поддержка быстрой передачи данных, чуть ли не со скоростью света. Опять же, это не так. С таким разъемом мы можем работать, но это будет USB 2.0, 3.0 или 3.1. Так что не ждите от смартфона с таким разъемом, что он будет затрачивать меньше времени на загрузку фильма или огромного количества фотографий.

Теоретически возможно получить скорость 10 Гбит/с, но при условии, что это будет кабель USB 3.1 Type-C. Если на вашем ноутбуке или компьютере установлен более старый разъем USB, то тут точно не о чем говорить. Для вас будет несбыточной мечтой скачать фильм в 4k разрешении за несколько секунд.

Что такое USB Type-C в телефонах и смартфонах

Логотип интерфейса USB.

Для того чтобы разобраться с тем, что такое USB Type-C нужно сделать небольшой экскурс в историю данного интерфейса. USB или Universal Serial Bus – это компьютерный интерфейс, который появился в середине 1990-х годов и с тех пор активно применяется для подключения периферийных устройств к компьютеру. С появлением смартфонов данный интерфейс начал применяться и в них, немного позже USB начали использовать и в обычных мобильных телефонах с кнопками.

Изначально стандарт USB включал только два типа разъемов: Type-A и Type-B. Разъем Type-A использовался для подключения к устройству, на стороне которого использовался концентратор или контроллер USB интерфейса. Разъем Type-A наоборот, использовался на стороне периферийного устройства. Таким образом, обычный USB кабель включал в себя два разъема Type-A, который подключался к компьютеру или другому управляющему устройству, и Type-B, который подключался к периферийному устройству.

Кроме этого, как Type-A, так и Type-B имеют уменьшенные версии разъёмов, которые обозначаются как Mini и Micro. В результате получается достаточно большой список различных разъемов: обычный USB Type-A, Mini Type-A, Micro Type-A, обычный Type-B, Mini Type-B и Micro USB Type-B, который обычно использовался в телефонах и смартфонах и больше известен под названием Micro USB.

Сравнение разных разъемов.

С выходом третьей версии стандарта USB появилось еще несколько дополнительных разъемов, которые поддерживали USB 3.0, это: USB 3.0 Type-B, USB 3.0 Type-B Mini и USB 3.0 Type-B Micro.

Весь этот зоопарк разъемов уже не отвечал современным реалиям, в которых популярность набирали простые в использованию разъемы, такие как Lightning от Apple. Поэтому, вместе со стандартом USB 3.1 был представлен новый тип разъема под названием USB Type-C (USB-C).

Появление USB Type-C решило сразу несколько проблем. Во-первых, USB Type-C был изначально компактным, поэтому нет необходимости в использовании Mini и Micro версий разъема. Во-вторых, USB Type-C можно подключать как к периферийным устройствам, так и к компьютерам. Это позволяет отказаться от схемы, в которой Type-A подключался к компьютеру, а Type-B к периферийному устройству.

Кроме этого, USB Type-C поддерживает массу других нововведений и полезных функций:

• Скорость передачи данных от 5 до 10 Гбит/с, а с внедрением USB 3.2 эта скорость может вырасти до 20 Гбит/с.
• Обратная совместимость с предыдущими стандартами USB. Используя специальный переходник, устройство с USB Type-C разъемом можно подключить к обычному USB предыдущих версий.
• Симметричный дизайн разъема, который позволяет подключать кабель любой стороной (также как в Lightning от Apple).
• Кабель USB Type-C может использоваться для быстрой зарядки мобильных телефонов, смартфонов, а также компактных ноутбуков.
• Поддержка альтернативных режимов работы, в которых кабель USB Type-C может использоваться для передачи информации по другим протоколам (DisplayPort, MHL, Thunderbolt, HDMI, VirtualLink).

Устройство и назначение USB

Первые порты этого типа появились еще в девяностых годах прошлого века. Через некоторое время эти разъемы обновились до модели USB 2.0. Скорость их работы возросла более чем в 40 раз. В настоящее время в компьютерах появился новый интерфейс USB 3.0 со скоростью, в 10 раз превышающей предыдущий вариант.

распайку

Разъем USB 2.0 выполнен в виде плоского коннектора, в котором установлено четыре контакта. В зависимости от назначения он маркируется как AF (BF) и AM (BM), что соответствует обиходному названию «мама» и «папа». В мини- и микро- устройствах имеется такая же маркировка. От обычных шин они отличаются пятью контактами. Устройство USB 3.0 внешне напоминает модель 2.0, за исключением внутренней конструкции, имеющей уже девять контактов.

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.

Распиновка USB 3.0 type C

USB Power Delivery

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

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

USB Power Delivery

Важно отметить, что «USB Power Delivery» — это не только переговоры, связанные с питанием, но и другие, например, связанные с альтернативным режимом, выполняются с использованием протокола Power Delivery на линии CC стандарта

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

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:

1. +5V (power) отвечает за питание.
2. -D: передача данных.
3. +D: аналогично -D.
4. 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:

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.

По цветам

Цветовая маркировка для USB 2.0 схемы А:

Маркировка по цветам USB 2.0 схемы А

Для квадратного USB типа B:

Маркировка по цветам USB типа B

Для USB 3.0:

Распиновка USB 3.0 по цветам

Виды разъемов

Виды USB-разъемов зависят от выполняемой функции и скорости с который передаются данные. Благодаря существованию нескольких типов ЮСБ-разъемов охватывается расширенный функционал, который позволяет пользователю упрощать связь компьютера с устройством (мышка, клавиатура, iPad, МФУ, сканер и другие).

При выборе ЮСБ необходимо обращать внимание на тип USB-кабеля, выполняемую и функцию скорость передачи

Type-A

Этот разъем USB все еще занимает лидирующее место среди других типов. Пользователь сталкивается с такими кабелями каждый день. К ним относятся накопители (флешки), ЮСБ-кабели от зарядок. Большинство камер и роутеров оснащены этим видом ЮСБ-кабеля. Отличается надежностью и безопасностью в использовании. Его тяжелее сломать и вывести из строя.

Данный тип оснащен встроенной системой безопасности. Кабель возможно вставить в компьютер только 1 стороной. Если перевернуть шнур, то он попросту не зайдет в разъем. Что является преимуществом. Особенно при использовании кабеля неопытными пользователями.

Type-B

Тип B используется для подключения периферии – МФУ, сканеров, факсов и так далее. Кабель типа B не всегда поставляется в комплекте с устройством и часто его приходится докупать самостоятельно. Отличают 2 вида ЮСБ кабелей типа b: micro- и mini-USB.

Разновидность мини ЮСБ представляет собой устаревший USB-порт. Это ранняя версия микро типа. Использование мини ЮСБ сведено к минимуму. Но все-таки иногда встречаются устройства, использующие этот вид соединения. Как выглядит micro ЮСБ можно смотреть на фото. 

Разъем Micro USB типа B — уменьшенный вариант разъема b (существует аналогичный вид и разъема А — Micro ЮСБ Type A). Разъем Micro USB используются в большинстве мобильных устройств (за исключением Apple). У Apple собственный разъем.

Type-С

Был придуман сравнительно недавно (первое появление на рынке в 2014 году). Разъем USB Type C находится в начале своего развития и активно не используется. Обладает уменьшенными размерами обоих входов. Впервые использован компанией Apple, которая и сегодня продолжает совершенствовать эту разработку.

USB-C и USB 3.1: номера портов

Протокол по умолчанию, используемый разъёмом USB-C, – это USB 3.1, который при теоретической скорости 10 Гбит/с в два раза быстрее, чем USB 3.0. Небольшая проблема заключается в том, что порты USB 3.1 также могут существовать в оригинальной, более крупной форме; эти порты (прямоугольники, которые мы все знаем) называются USB 3.1 Type-A. Но, исключая настольные компьютеры, чаще можно видеть порты USB 3.1 с физическими разъемами USB-C.

USB-IF определил стандарт USB 3.1 Gen 1 как отвечающий тем же интерфейсам и скорости передачи данных, что и USB 3.0. Когда вы видите USB 3.1 Gen 1, это значит, что он будет работать на тех же максимальных скоростях 5 Гбит/с, что и USB 3.0. USB 3.1 Gen 2, с другой стороны, относится к скоростям передачи данных до 10 Гбит/с, вдвое превышающим скорость USB 3.0 и соответствует пиковым теоретическим скоростям одноканального Thunderbolt (требуется, чтобы и устройство, и порт поддерживали стандарт Gen 2, чтобы достичь этих высот скорости).

Впрочем, в будущем USB 3 станет еще более запутанным. Предстоящая спецификация USB 3.2, которая также будет заменой всей существующей номенклатуры, включает в себя все предыдущие спецификации 3.x. Это означает, что более старый стандарт USB 3.0, который предлагает скорость до 5 Гбит/с, теперь будет называться USB 3.2 Gen 1. Тем временем USB 3.1 будет переименован в USB 3.2 Gen 2.

Порты USB 3.2 будут поддерживать в некоторых случаях максимальную скорость 20 Гбит/с, и эта итерация порта будет называться USB 3.2 Gen 2×2. USB-IF выбрал «2×2», потому что новый стандарт удваивает линии передачи данных в кабеле USB-C для достижения скорости передачи 20 Гбит/с. Первые порты USB 3.2 Gen 2×2 могут появиться на устройствах в конце этого года.

Виды разъёмов

Судя по всему, производители старались максимально запутать пользователей целой гаммой различных форм-факторов и их модификаций. Более того, алгоритмы, по которым работают интерфейсы, постоянно улучшаются, меняются и дополняются. Стоит подробнее разобраться со всем этим. Существуют понятия форм-фактора и версии спецификации. Форм-фактор — это форма разъёма, то есть то, как он выглядит внешне. Их принято обозначать типами «A», «B», «C». Первые два имеют свои micro и mini-версии.

Типа «А» знаком каждому — это стандартный USB-порт любого компьютераФОТО: images-na.ssl-images-amazon.com

Регламент гласит, что тип «А» предназначен для подключения к контроллеру или концентратору, то есть к ПК, а тип «B» – для периферии. Любой современный ноутбук или стационарный ПК обязательно имеет на борту хотя бы один разъём USB обычного типа «A». А, например, принтеры, оснащаются разъёмом типа «B». Из уменьшенных версий разъёмов наиболее прижились версии micro и mini типа «B».

Обычный тип «B» мало распространён, а вот его micro-брат встречается практически в каждом телефонеФОТО: countrysale.ru

Они чаще всего используются в смартфонах и на внешних жёстких дисках. «B» mini встречается всё реже, а вот micro до сих пор актуален. Его можно встретить даже на самых последних версиях мобильных телефонов. Но и его вскоре может вытеснить более перспективный тип «C». В общем, обычный USB типа «А» — это стандартный прямоугольный разъём с 4-мя контактами на ноутбуке или ПК, обычный тип «B» – более «квадратный» разъём, встречающийся у принтеров. Micro-USB типа «B» – это маленький 5-ти контактный штекер, служащий для зарядки и передачи данных на мобильных телефонах.

Тип «C» на сегодняшний день является самым современным и перспективным видом USBФОТО: vladtime.ru

Спецификация USB типа «C» была впервые опубликована в августе 2014 года. Несмотря на это, устройства начали поставляться с этим разъёмом относительно недавно. Стандарт наконец-то стал симметричным, то есть вставлять штекер в разъём можно любой стороной. Более того, он может работать в альтернативных режимах — DisplayPort, HDMI и Thunderbolt с подключением соответствующих переходников.

Спецификации путают пользователей не меньше. Число, указанное после аббревиатуры USB – и есть обозначение версии спецификации. По сути, спецификация — это свод алгоритмов, правил и инструкций для разработчиков, которые должны использовать их при производстве устройств и кабелей. Актуальная на сегодняшний день версия — 3.2. С выходом очередной спецификации добавлялись новые возможности, и увеличивалась скорость передачи данных. Например, самая первая — 1.0 имела скорость до 1,5 Мбит/с, а 3.2 поколения 2×2 – до 20 Гбит/с. На глаз тип спецификации можно определить по цвету разъёма. Синий — 3.0 и выше, чёрный — 2.0, серый или белый — 1.0. Также у разъёма типа «А» 3.0 и выше 9 контактов, тогда как у 2.0 и ниже — 4. Особой связи между типом разъёма и спецификацией нет, но есть небольшие особенности. Например, обычный тип «А» и «B» может использовать все виды спецификаций — от 1.0 до 3.2. Вот только среди разъёмов типа «А» ревизии 3.0 и выше отсутствуют версии micro и mini.

Линии CC1 и CC2 разъема USB Type-C

Эти линии являются контактами конфигурации канала. Они выполняют ряд функций, таких как обнаружение подключения и извлечения кабеля, определение ориентации разъема / штекера и текущие извещения. Эти контакты могут также использоваться для связи, необходимой для подачи питания и альтернативного режима.

На рисунке ниже показано, как выводы CC1 и CC2 определяют ориентацию разъема / штекера. На этом рисунке DFP обозначает нисходящий выходной порт, который является портом, действующим либо в качестве хоста при передаче данных, либо в качестве источника питания. UFP обозначает восходящий выходной порт, который является устройством, подключенным к хосту или потребителю энергии. Flipped здесь означает перевернутый разъем, Unflipped – неперевернутый.

DFP подтягивает выводы CC1 и CC2 через резисторы Rp, но UFP подтягивает их через Rd. Если кабель не подключен, источник видит высокий логический уровень на выводах CC1 и CC2. При подключении кабеля USB Type-C создается токовый путь от источника питания 5 В до земли. Поскольку в кабеле USB-C имеется только один провод CC, формируется только один путь тока. Например, на верхнем рисунке вывод CC1 DFP подключен к выводу CC1 UFP. Следовательно, вывод DFP CC1 будет иметь напряжение ниже 5 В, но на выводе DFP CC2 будет по-прежнему высокий логический уровень. Поэтому, отслеживая напряжение на выводах DFP CC1 и CC2, мы можем определить подключение кабеля и его ориентацию в пространстве.

В дополнение к ориентации кабеля, путь Rp-Rd используется как способ передачи информации о текущих возможностях источника. 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 питание по умолчанию USB, которое составляет 500 мА и 900 мА для USB 2.0 и USB 3.0 соответственно. Когда напряжение в линии CC составляет около 0,92 В, источник может выдавать ток 1,5 А. Максимальное напряжение в линии CC, которое составляет около 1,68 В, соответствует допустимому току источника 3 А.

Распиновка микро USB разъёма

Для начала приведем распайку для данной спецификации:

Как видно из рисунка, это соединение на 5 pin. Как в штекере (А), так и гнезде (В) задействованы четыре контакта. Их назначение, цифровое и цветовое обозначение соответствует принятому стандарту, который приводился выше.

Описание разъема микро USB 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 отказались от этой идеи или пока не осуществили ее. На рисунке представлена распиновка штекера (А) и внешний вид гнезда (В) микро USB.Контакты с 1-го по 5-й полностью соответствуют микро коннектору второго поколения

Назначение других контактов следующее:

На рисунке представлена распиновка штекера (А) и внешний вид гнезда (В) микро USB.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).

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.

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

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.

Watch this video on YouTube

Классификация и распиновка

Коннекторы принято классифицировать по типам, их всего два:

• А – это штекер, подключаемый к гнезду «маме», установленном на системной плате ПК или USB хабе. При помощи такого типа соединения производится подключение USB флешки, клавиатуры, мышки и т.д. Данные соединения полностью совместимы в между начальной версией и вторым поколением. С последней модификацией совместимость частичная, то есть устройства и кабели с ранних версий можно подключать к гнездам третьего поколения, но не наоборот. Разъемы типа А
• B – штекер для подключения к гнезду, установленному на периферийном устройстве, например, принтере. Размеры классического типа В не позволяют его использовать для подключения малогабаритных устройств (например, планшетов, мобильных телефонов, цифровых фотоаппаратов и т.д.). Чтобы исправить ситуации были приняты две стандартные уменьшенные модификации типа В: мини и микро ЮСБ.

Заметим, что такие конвекторы совместимы только между ранними модификациями.

Помимо этого, существуют удлинители для портов данного интерфейса. На одном их конце установлен штекер тип А, а на втором гнездо под него, то есть, по сути, соединение «мама» — «папа». Такие шнуры могут быть весьма полезны, например, чтобы подключать флешку не залезая под стол к системному блоку.

Теперь рассмотрим, как производится распайка контактов для каждого из перечисленных выше типов.

Активные кабели

В спецификациях определение active cable (активный кабель) отличается. Так, в спецификации для протокола PD прописано, что активным считается тот кабель, который имеет поддержку SOP (Start of packet), то есть способен отвечать на запросы, отправленные ему протоколом PD, и сообщать свои характеристики (какие интерфейсы и варианты питания он способен поддерживать).

В соответствии со спецификацией на Type-C активным кабелем является тот, который имеет внутри себя различные повторители, необходимые для улучшения передаваемого сигнала.

Так как на данный момент по спецификации все кабели Type-C должны иметь электронную маркировку (Emark), то есть иметь поддержку SOP, правильнее будет считать активными кабелями только те, которые имеют различные ретаймеры и редрайверы.

ReTimer (ретаймер) и ReDriver (редрайвер) – микросхемы, установленные в линиях данных. Они обеспечивают улучшение проходящего сигнала. Ретаймеры и редрайверы могут устанавливаться на всем пути передачи сигнала: и в кабеле, и на печатных платах источника/получателя (если это необходимо).

Сигнал может затухать или ослабевать при передаче на большие расстояния. Для его восстановления используются данные микросхемы. Они имеют достаточно сложный принцип работы, мы не будем описывать его в данной статье. Следует отметить, что редрайвер – это более простое устройство, которое усиливает проходящий сигнал. Ретаймер – более сложное устройство, которое ретранслирует копию сигнала. Ниже приведен пример глазковой диаграммы ослабленного сигнала, проходящего через редрайвер и ретаймер соответственно.

С появлением новых интерфейсов увеличивается скорость передачи данных, тем самым уменьшается и расстояние, на которое можно передать эти данные

Это видно, если обратить внимание на длину стандартных кабелей:

• USB2.0 (480 Мбит/c) ~ до 4 м;
• USB3.2 Gen1 (10 Гбит/c) ~ 2 м;
• USB3.2 Gen2 (20 Гбит/c) ~ 1 м;
• USB4/TBT3 (40 Гбит/c) ~ 0.8 м.

И это с учетом того, что длина 0,8 м достижима только с использованием активных кабелей. Пассивные кабели (без использования различных повторителей) имеют длину только ~ 0,3 м.

Кабель Optically Isolated Active (OIA). За счет своей внутренней структуры данный кабель способен передавать данные на расстояние более чем 50 м, тем самым увеличивая границу использования таких интерфейсов, как USB3.2/TBT3. Этот кабель электрически изолирован между двумя штекерами и должен иметь поддержку SOP с каждой из сторон. Но нужно учитывать, что кабель передает данные только дифференциальных пар RX/TX, поэтому питание и интерфейс USB2.0 не поддерживаются данным интерфейсом. Также необходимо, чтобы каждый из двух подключаемых устройств имел поддержку Vconn для питания внутренних интегральных схем кабеля. Уже в этом году ожидается разработка OIA-кабелей для интерфейса USB4.

Также необходимо помнить, что не все кабели способны поддерживать все интерфейсы, поэтому лучшим на данный момент решением будет использовать кабель для TBT3-устройств, так как он поддерживает и максимальную передачу данных, и максимальную мощность питания (имеются в виду короткие кабели до 0,8 м).

Обратная совместимость с разъемами предыдущего поколения. Для поддержки подключения устройств с Type-C к устройствам с разъемами предыдущего поколения существуют следующие типы кабелей:

• кабели USB Type-C – USB3.1 Type-A / Type-B / Type micro-B;
• кабели USB Type-C – USB2.0 Type-A / Type-B / Type mini-B / Type micro-B.

Описание структуры и подробная информация обо всех вышеперечисленных кабелях приведена в спецификации на кабель и разъем Type-C.

Основные отличия структуры штекера (plug) от разъема (receptacle):

На штекере дифференциальная пара USB2.0 (D+/D-) присутствует только на пинах A6–A7, на пинах B6–B7 – отсутствует. Это связано с тем, что дважды передавать один и тот же сигнал не требуется. В зависимости от ориентации кабеля пины A6–A7 на штекере будут соединяться с одной из двух пар пинов коннектора.
На штекере пины CC1/CC2 отсутствуют, но вместо них присутствуют пины CC (A5) и Vconn (B5). CC отвечает за ориентацию кабеля и передачу данных по протоколу PD. Vconn является источником питания для внутренних интегральных схем кабеля

Важно запомнить, что в отличие от всех остальных линий в кабеле пины Vconn не соединены между собой напрямую.

Выводы и полезное видео по теме

Представленный ниже видеоролик поясняет основные моменты распиновки соединителей серии 2.0 и других, визуально поясняет отдельные детали производства процедур пайки.

Владея полной информацией по распиновке соединителей универсальной последовательной шины, всегда можно справиться с технической проблемой, связанной с дефектами проводников. Также эта информация обязательно пригодится, если потребуется нестандартно соединять какие-то цифровые устройства.

Хотите дополнить изложенный выше материал полезными замечаниями или ценными советами по самостоятельной распайке? Пишите комментарии в блоке ниже, добавляйте, при необходимости, уникальные фотоматериалы.

Может у вас остались вопросы после прочтения статьи? Задавайте их здесь – наши эксперты и компетентные посетители сайта постараются прояснить непонятные моменты.

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине