Распиновка usb-разъема на компьютерной материнской плате

Распиновка USB разъема разных видов советы по распайке

В наш век компьютерных технологий, смартфонов и гаджетов трудно найти такого человека, который бы не знал, что такое разъемы USB. Также практически каждый понимает и такие слова, как mini- и micro-USB разъем. Ведь подобными вещами мы пользуемся практически ежедневно, что естественно. Подобные разъемы стоят и на зарядном устройстве, и на всех периферийных устройствах компьютера.

Но что делать, если распайка отошла у основания, и нет возможности даже понять, какой цвет и на какой контакт был припаян? Вот тут уже следует применить знания, а какие, сейчас попробуем разобраться.

Распайка подобного штекера, или, иными словами, распиновка USB провода, по своей сути ничего сверхсложного в себе не несет. Разобравшись с последовательностью и цветами любой, кто может держать в руках паяльник, сможет справиться с подобной работой.

Но для начала необходимо понять, что представляет собой USB штекер.

Что такое разъем USB?

По своей сути это коннектор со множеством возможностей, начиная от USB питания до передачи сложных информационных данных. Подобный кабель заменил ранее использовавшиеся варианты соединения с компьютером (порты PS/2 и т.п.). Применяется он на сегодняшний день для всех устройств, подключаемых к персональному компьютеру, будь то мышь, флешки, принтер, камера или модем, джойстик или клавиатура — кабели USB стали действительно универсальными.

Различают три вида подобных разъемов:

• 1.1 — его предназначение — устаревшие уже периферийные устройства с возможностью передачи информации лишь в полтора мегабита в секунду. Конечно, после небольшой доработки производителем скорость передачи поднялась до 12 Мбит/сек, но с более высокоскоростными вариантами все же конкуренции он не выдержал. Еще бы, когда у компании Apple уже был разъем, поддерживающий 400 Мбит/сек. Сейчас такие виды тоже есть, но их очень мало, так как давно появились более быстрые USB провода, мини USB, да и вообще, скорость USB в жизни человека занимает особое место. Все куда-то торопятся, спешат жить, есть люди, которые практически не спят, а потому, чем быстрее скачивается информация, тем предпочтительнее коннектор, не так ли?
• 2.0. В конце прошлого века в свет вышло второе поколение подобных разъемов. Вот тут уже производитель постарался — скорость передачи выросла почти до 500 Мбит/сек. А предназначался он, в основном, для усложненных гаджетов, вроде цифровой видеокамеры.
• 3.0 — вот это уже действительно высокие технологии. Предельная скорость передачи данных в 5 Гбит/сек обеспечила этому USB разъему спрос, который практически свел на ноль первую и вторую версию. В третьей серии увеличено количество проводов до девяти против четырех. Однако сам коннектор не видоизменен, а потому с ним можно по-прежнему использовать виды первой и второй серий.

Обозначения при распиновке

Рассматривая схему распиновки, необходимо понимать все обозначения, которые на ней присутствуют. Обычно указываются:

• Вид соединителя — он может быть активным (А) и пассивным (В). Пассивным называют соединение принтера, сканера и т.п. В общем разъем, который работает только на принятие информации. Через активный возможен и прием и передача данных.
• Форма соединителя — «мама», то есть гнездо (F), и «папа» — штекер (M).
• Размеры соединителя — обычный, mini и micro.

К примеру USB AM, то есть активный штекер USB.

Располагаться провода по цветам должны следующим образом (слева направо):

• Провод красного цвета — плюсовой, постоянного напряжения в 5В. с максимальным током 500 миллиампер.
• Провод белого цвета — data-
• Провод зеленого цвета — data+
• Провод черного цвета — этот провод является общим, «землей», «минусом». Напряжения на нем нет.

А вот mini и micro разъем включают в себя 5 проводов с таким расположением:

• Провода красного, белого и зеленого цветов — расположены аналогично первому варианту.
• ID — этот провод в коннекторах «В» свободен. В «А» его необходимо замкнуть на провод черного цвета.

Иногда в разъеме может присутствовать отдельный провод без изоляции — это так называемая «масса», которая припаивается к корпусу.

По представленным схемам — здесь видна внешняя сторона. Для того, чтобы самостоятельно спаять штекер необходимо взять зеркальное отображение рисунка, и как наверное стало понятно, microUSB-распиновка нисколько не сложнее, чем у обычных USB-разъемов.

Кстати, если испорченные части кабеля предполагается использовать только для зарядки мобильных, удобнее будет, посмотрев на цвета проводов, припаять только черный и красный. Такого разъема вполне достаточно для телефона, заряжать его он будет. Что делать с остальными проводами? С ними не нужно производить никаких действий.

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.

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 о – 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

Под зарядку

Любая стандартная зарядка, которая основывается на использовании USB, предусматривает использование всего лишь двух проводов — это +5В, а также общий контакт. Именно поэтому, если вам нужно припаять первый и пятый выводы, и самое главное в данном случае, при подаче напряжения — это сделать все в соответствии с полярностью вашего оборудования.

Самое главное: вне зависимости от того, под что именно вами осуществляется распиновка разъема USB, делать все надо предельно аккуратно и со знанием технологии. Всегда старайтесь заранее предусматривать различные ошибки и размеренно выполнять каждое действие, ведь в том случае, если какие-то разъемы будут подключены вами неправильно или же вы не так что-то припаяете, есть вероятность того, что кабель вообще не сможет нормально работать и использоваться для соединения нескольких устройств.

В данной статье приведена общая информация о стандарте USB, а также распиновкаUSB разъемапо цветам всех видов (USB, mini-USB, micro-USB, USB-3.0).

Разъем USB (Universal Serial Bus)
– это последовательная шина универсального назначения, современный способ подсоединения внешних устройств к персональному компьютеру. Заменяет ранее используемые способы подключения (последовательный и параллельный порт, PS/2, Gameport и т.д.) для обычных видов периферийных устройств — принтеры, мыши, клавиатуры, джойстики, камеры, модемы и т.д. Также данный разъем позволяет организовывать обмен данными между компьютером и видеокамерой, карт-ридером, MP3 — плеером, внешним жестким диском.

Преимуществом USB разъема перед иными разъемами заключается в возможности подключения Plug&Play устройств без необходимости перезагрузки компьютера или ручной установке драйверов. Устройства Plug&Play могут быть подключены во время работы компьютера и в течение нескольких секунд приступить к работе.

При подключении нового устройства сначала хаб (кабельный концентратор) получает высокий уровень по линии передачи данных, которое сообщает, что появилось новое оборудование. Затем следуют следующие шаги:

1. Хаб сообщает Хост-компьютеру о том, что было подключено новое устройство.
2. Хост-компьютер запрашивает хаб, на какой порт было подключено устройство.
3. После получения ответа компьютер выдает команду об активации данного порта и выполняет обнуление (сброс) шины.
4. Концентратор формирует сигнал сброса (RESET) длительностью 10 мсек. Выходной ток питания устройства составляет 100 мА. Устройство теперь готово к работе и имеет адрес по умолчанию.

Создание USB — результат сотрудничества таких компаний как Compaq, NEC, Hewlett-Packard, Philips, Intel, Lucent и Microsoft. USB стандарт был призван заменить широко используемый последовательный порт RS-232. USB в целом облегчает работу пользователю и имеет большую пропускную способность, чем последовательный порт RS-232. Первая спецификация USB была разработана в 1995 году, как недорогой универсальный интерфейс для подсоединения внешних устройств, которые не требовали большую пропускную способность данных.

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.

Необходимые детали, инструменты и расходники

Для качественной работы и улучшения навыков нужно пробовать все доступные методы и инструменты. Поэтому для начала определитесь какой из методов для вас будет проще, а уже затем приступайте к выбору инструментов и расходников.

Разъемы USB

Производители выпускают различные типы разъемов по креплению и количеству контактов. Какой именно неисправен в вашем устройстве можно узнать только после вскрытия. Новые разъемы продаются в радиомагазинах и магазинах по продаже запчастей для телефонов поштучно. Лучше всего купить целый набор разъемов в интернет магазина, например, AliExpress. Продавцы продают наиболее популярные типы целыми пачками, так что лучше купить сразу оптом, тем более если планируете и дальше заниматься такими ремонтами.

Инструменты

Собственно, для замены USB нам пригодится сам паяльник или паяльная станция. Отлично подойдет Lukey 702 и ему подобные аналоги. Можно обойтись и одним паяльником, но об этом чуть ниже. Так же могут понадобиться пассатижи и кусачки, если у вас нет в наличии необходимого по корпусным контактам разъема. Еще необходим самый простой пинцет для снятия деталей.

Расходные материалы

Термоскотч (или алюминиевый), оплетка для снятия припоя, флюс (подойдет простой RMA223), припой ПОС, а также сплав Розе. И чистящее средство (например, бензин калоша, изопропиловый спирт или же FLUX OFF).

Схема коннекторов для USB 2.0

На схеме можно увидеть несколько коннекторов, различающихся между собой по определенному признаку. К примеру, активное (питающее) устройство обозначается буквой А, а пассивное (подключаемое) устройство – буквой В. К активным относятся компьютеры и хосты, а пассивные составляют принтеры, сканеры и другие приборы. Принято также разделять коннекторы по полу: M (male) или «папа» представляет из себя штекер, а F(female) или «мама» – гнездо разъема. По размеру бывают форматы: mini, micro и без маркировки. К примеру, если встретится обозначение «USB micro-ВМ», то это значит, что штекер предназначен для подключения к пассивному устройству по формату micro.

Для распиновки гнезд и штекеров понадобятся знания о назначении проводов в USB-кабеле:

1. по красному VBUS («плюс») проходит постоянное напряжение 5 Вольт относительно GND. Минимальное значение силы электрического тока для него равно 500 mА;
2. белый провод подсоединяют к «минусу» (D-);
3. зеленый провод крепится к «плюсу» (D+);
4. черный цвет провода означает, что напряжение в нем 0 Вольт, он несет минусовой заряд и используется для заземления.

В mini и micro форматах разъемы содержат по пять контактов: красный, черный, белый и зеленый провода, а также ID (который в разъемах типа А замкнут на GND, а в разъемах В – не задействован совсем).

Иногда в кабеле USB можно встретить и оголенный провод Shield. Этот провод не имеет номера.

Если в работе использовать таблицу, то разъем в ней показан с внешней (рабочей) стороны. Светло-серый цвет имеют изолирующие детали разъема, темно-серый цвет у металлических частей, а полости обозначены белым.

Для того, чтобы провести правильную распайку USB, нужно зеркально отобразить изображение лицевой части коннектора.

Разъемы у форматов mini и micro на USB состоят из пяти контактов. Поэтому четвертый контакт в разъемах типа В в работе использовать не придется. Этот контакт в разъемах типа А замыкается с GND, а для самого GND используют – пятый.

В результате не хитрых манипуляций можно самостоятельно сделать распиновку для портов USB разного формата.

Usb распайка версии 3.0 отличается добавлением четырех цветных проводов и дополнительного заземления. За счет этого кабель USB 3.0 заметно толще своего младшего собрата.

Схемы подключения USB девайсов друг к другу и распайка штекеров устройств:

• PS/2 К USB порту
• Джойстик Defender Game Racer Turbo USB-AM
• Распайка usb am и micro usb bm, для зарядки и передачи данных на компьютер
• USB-OTG
• Распайка USB SAMSUNG GALAXY TAB 2

Что делать, если плохо паяются контакты

Если же во время пайки контактных выводов возникают проблемы (например, припой не убирается или появляются сплошные «сопли») то можно помогать феном. То есть, сверху подогреваем плату на 100 — 150 °C, чтобы плата прогрелась и припой легче убирался. А температура паяльника не должна быть выше 350 °C, иначе можно перегреть контактные выводы.

Восстановление контактов

Если контактные площадки были сорваны или перегреты во время процедуры замены, то можно их восстановиться при помощи тонких проволок. Для этого необходимо найти контрольные точки на плате или дорожки и к ним подпаять проволоку. В качестве проволоки можно использовать оплетку от коаксиального кабеля мобильного устройства или катушку со сломанного динамика

Важно подпаивать не слишком толстую проволоку, но и не слишком тонкую и чтобы она ни в ком случае не была как струна у гитары

После восстановления контактов лучше всего укрепить место пайки. Это можно сделать при помощи так называемого красного клея или по-простому — компаунд.

Технические характеристики каждой модели

Первая модель — USB 1.0. В такой спецификации выделяют два режима работы:

1. С низкой пропускной способностью.
2. С высокой пропускной способностью.

Максимальная кабельная длина допускается в этой модели для первого рабочего режима – три метра, а для второго рабочего состояния достигает пяти метров. Если пожелаете подключить несколько устройств, то их можно подключить до 127.

Технические характеристики модели USB 1.1 соответствуют первой, но вот только все проблемы и ошибки, которые возникли во время ее использования, были исправлены. Кстати, это первая модель, которая получила широкую популярность

и быстро распространилась.

Третья модель – это USB 2.0. Для него есть три режима работы, где могут быть задействованы и мыши, и джойстик, и геймпады, и клавиатура, а также видеоустройства и такие устройства, которые хранят информацию.

Распиновка микро usb разъёма

Для начала приведем распайку для данной спецификации.

Распайка разъема микро USB v 2.0

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

Описание разъема микро ЮСБ для версии 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 отказала от этой идеи или пока не осуществили ее

Разводка разъема микроUSB для версии 3.0

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

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).

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.

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.