Pinagem de diferentes tipos de conectores USB: disposição dos contatos micro e mini USB + nuances da soldagem

A interface USB é um tipo popular de comunicação tecnológica em dispositivos móveis e outros dispositivos digitais. Conectores deste tipo são frequentemente encontrados em computadores pessoais de diferentes configurações, sistemas de computação periféricos, telefones celulares, etc.

Uma característica da interface tradicional – a pinagem USB de pequena área. Para o funcionamento, são utilizados apenas 4 pinos (contatos) + 1 linha de aterramento de blindagem. No entanto, as modificações mais recentes (USB 3.0 Powered-B ou Type-C) são caracterizadas pelo aumento do número de contatos de trabalho. É sobre isso que falaremos neste material. Também descreveremos a estrutura da interface e as características da soldagem do cabo nos contatos dos conectores.

Tipos de conectores USB

A abreviação «USB» traz a designação abreviada, que na forma completa é lida como «Universal Series Bus» – barramento serial universal, graças ao qual é realizada a troca de dados digitais em alta velocidade.

A universalidade da interface USB é destacada por:

• baixo consumo de energia;
• unificação de cabos e conectores;
• protocolo simples de troca de dados;
• alto nível de funcionalidade;
• amplo suporte de drivers para diferentes dispositivos.

Qual é a estrutura da interface USB e quais são os tipos de conectores tecnológicos USB no mundo moderno da eletrônica? Vamos tentar entender.

Estrutura tecnológica da interface USB 2.0

Os conectores pertencentes aos produtos do grupo de especificações 1.x – 2.0 (criados antes de 2001) são conectados a um cabo elétrico de quatro condutores, onde dois condutores são de alimentação e os outros dois são de transmissão de dados.

Também nas especificações 1.x – 2.0, a soldagem dos conectores USB de serviço envolve a conexão de uma blindagem trançada – na prática, um quinto condutor.

Assim se parece a execução física dos conectores USB normais pertencentes à segunda especificação. À esquerda são mostradas as versões tipo «macho», à direita são mostradas as versões tipo «fêmea» e a pinagem correspondente para ambas as variantes.

As execuções existentes dos conectores do barramento serial universal das especificações mencionadas são apresentadas em três variantes:

1. Normal – tipo «A» e «B».
2. Mini – tipo «A» e «B».
3. Micro – tipo «A» e «B».

A diferença entre todos os três tipos de produtos está na abordagem de design. Enquanto os conectores normais são destinados ao uso em equipamentos estacionários, os conectores «mini» e «micro» são feitos para aplicação em dispositivos móveis.

É assim que se parece a implementação física dos conectores da segunda especificação da série «mini» e, consequentemente, as marcações para os conectores Mini USB – a chamada pinagem, na qual o usuário se baseia para realizar a conexão dos cabos.

Portanto, os dois últimos tipos são caracterizados por uma execução miniaturizada e um formato de conector ligeiramente modificado.

Tabela de pinagem dos conectores padrão tipo «A» e «B»

Além dos conectores tipo «mini-A» e «mini-B», bem como dos conectores tipo «micro-A» e «micro-B», existem modificações dos conectores tipo «mini-AB» e «micro-AB».

A característica distintiva de tais construções é a realização da soldagem dos condutores USB em uma plataforma de contato de 10 pinos. No entanto, na prática, tais conectores são usados raramente.

Tabela de pinagem dos conectores Micro USB e Mini USB tipo «A» e «B»

Estrutura tecnológica das interfaces USB 3.x

Entretanto, o aperfeiçoamento dos equipamentos digitais já em 2008 levou à obsolescência das especificações 1.x – 2.0.

Esses tipos de interface não permitiam a conexão de novos equipamentos, por exemplo, discos rígidos externos, de modo a proporcionar uma velocidade de transferência de dados mais alta (acima de 480 Mbit/s).

Consequentemente, surgiu uma interface completamente diferente, marcada pela especificação 3.0. O desenvolvimento da nova especificação é caracterizado não apenas pela maior velocidade, mas também fornece uma corrente aumentada – 900 mA contra 500 mA para USB 2.0.

É evidente que o surgimento desses conectores permitiu atender a um maior número de dispositivos, alguns dos quais podem ser alimentados diretamente pela interface do barramento serial universal.

Modificação dos conectores USB 3.0 de diferentes tipos: 1 – versão «mini» tipo «B»; 2 – produto padrão tipo «A»; 3 – desenvolvimento da série «micro» tipo «B»; 4 – versão padrão tipo «C»

Como pode ser visto na imagem acima, as interfaces da terceira especificação têm mais contatos de trabalho (pinos) do que a anterior – a segunda versão. No entanto, a terceira versão é totalmente compatível com a «segunda».

Para ter a capacidade de transmitir sinais com maior velocidade, os desenvolvedores das construções da terceira versão adicionaram quatro linhas de dados e uma linha de fio de contato zero. Os pinos de contato adicionados são dispostos em uma fileira separada.

Tabela de designação dos pinos dos conectores da terceira versão para soldagem do cabo USB

No entanto, o uso da interface USB 3.0, particularmente da série 'A', revelou uma séria deficiência no design. O conector possui formato assimétrico, mas a posição de conexão não é especificada.

Os desenvolvedores tiveram que modernizar o design, resultando na disponibilização da variante USB-C para os usuários em 2013.

Versão modernizada do conector USB 3.1

O design deste tipo de conector prevê a duplicação dos condutores de trabalho em ambos os lados do plugue. A interface também possui várias linhas de reserva.

Este tipo de conector encontrou ampla aplicação em dispositivos digitais móveis modernos.

Disposição dos contatos (pinos) para a interface USB-C, pertencente à terceira especificação de conectores, destinados à comunicação de diversos equipamentos digitais.

Vale destacar as características do USB Type-C. Por exemplo, os parâmetros de velocidade para esta interface mostram um nível de – 10 Gbit/s.

O conector possui design compacto e garante simetria de conexão, permitindo a inserção do plugue em qualquer posição.

Tabela de pinagem correspondente à especificação 3.1 (USB-C)

Próximo nível da especificação USB 3.2

Enquanto isso, o processo de aprimoramento do barramento serial universal continua ativamente. Em nível não comercial, o próximo nível de especificação – 3.2 – já foi desenvolvido.

De acordo com informações disponíveis, as características de velocidade da interface USB 3.2 prometem parâmetros duas vezes maiores do que a construção anterior pode oferecer.

Os desenvolvedores conseguiram alcançar esses parâmetros através da implementação de canais de múltiplas faixas, através dos quais a transmissão ocorre a velocidades de 5 e 10 Gbit/s, respectivamente.

Semelhante ao 'Thunderbolt', o USB 3.2 usa várias faixas para atingir a largura de banda total, em vez de tentar sincronizar e executar um único canal duas vezes.

A propósito, deve-se notar que a compatibilidade da interface promissora com o USB-C existente é totalmente suportada, pois o conector 'Type-C' (como já mencionado) possui contatos (pinos) reservados que garantem a transmissão de sinais em múltiplas bandas.

Características da soldagem do cabo nos contatos dos conectores

Não há nuances tecnológicas especiais na soldagem dos condutores do cabo nas áreas de contato dos conectores. O principal nesse processo é garantir que a cor dos condutores do cabo previamente protegidos da isolação corresponda ao contato (pino) específico.

Marcação por cores dos condutores dentro do conjunto de cabos usado para interfaces USB. De cima para baixo, é mostrada, respectivamente, a coloração dos condutores dos cabos para as especificações 2.0, 3.0 e 3.1

Além disso, se for realizada a soldagem de modificações de versões antigas, deve-se levar em conta a configuração dos conectores, os chamados – 'macho' e 'fêmea'.

O condutor soldado no contato 'macho' deve corresponder à soldagem no contato 'fêmea'. Tomemos, por exemplo, a opção de soldagem do cabo nos contatos USB 2.0.

Os quatro condutores de trabalho usados nesta opção geralmente são designados por quatro cores diferentes:

• vermelho;
• branco;
• verde;
• preto.

Respectivamente, cada condutor é soldado na área de contato marcada pela especificação do conector com a mesma coloração. Essa abordagem facilita significativamente o trabalho do eletricista, eliminando possíveis erros no processo de soldagem.

Tecnologia de soldagem semelhante é aplicada também aos conectores de outras séries. A única diferença nesses casos é o maior número de condutores que precisam ser soldados. Para simplificar o trabalho, é conveniente usar ferramentas especiais – um ferro de solda confiável para soldar fios em casa e um stripper para remover o isolamento das extremidades dos fios.

Independentemente da configuração dos conectores, a soldagem do condutor de blindagem é sempre utilizada. Este condutor é soldado ao contato correspondente no conector, Shield – blindagem de proteção.

Não são raros os casos de ignorar a blindagem de proteção, quando 'especialistas' não veem sentido nesse condutor. No entanto, a ausência de blindagem reduz drasticamente o desempenho do cabo USB.

Portanto, não é surpreendente que, com um cabo longo sem blindagem, o usuário obtenha problemas na forma de interferências.

Soldagem do conector com dois condutores para organizar a linha de alimentação para o dispositivo doador. Na prática, diferentes opções de soldagem são usadas, com base nas necessidades técnicas.

A soldagem do cabo USB pode ser feita de diferentes maneiras, dependendo da configuração das linhas da porta no dispositivo específico.

Por exemplo, para conectar um dispositivo a outro com o objetivo de obter apenas a tensão de alimentação (5V), basta soldar apenas duas linhas nos pinos (contatos) correspondentes.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo abaixo explica os principais pontos da pinagem dos conectores da série 2.0 e outros, ilustrando visualmente detalhes específicos dos procedimentos de soldagem.

De posse de informações completas sobre a pinagem dos conectores do barramento serial universal, é sempre possível lidar com problemas técnicos relacionados a defeitos nos condutores. Além disso, essas informações certamente serão úteis se for necessário conectar de forma não padronizada alguns dispositivos digitais.

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