Distribución de pines de diferentes tipos de conectores USB: asignación de contactos de micro y mini USB + detalles de soldadura

El interfaz USB es un tipo popular de comunicación tecnológica en dispositivos móviles y otros dispositivos digitales. Los conectores de este tipo se encuentran a menudo en ordenadores personales de diferentes configuraciones, sistemas informáticos periféricos, teléfonos móviles, etc.

La característica del interfaz tradicional – el pinout USB de pequeña área. Para el funcionamiento se utilizan solo 4 pines (contactos) + 1 línea de tierra blindada. Sin embargo, las modificaciones más modernas (USB 3.0 Powered-B o Type-C) se caracterizan por un aumento del número de contactos activos. De lo que hablaremos en este material. También describiremos la estructura del interfaz y las características del cableado del cable en los contactos de los conectores.

Tipos de conectores USB

La abreviatura «USB» lleva una designación abreviada, que en su forma completa se lee como «Universal Series Bus» – bus serie universal, gracias a cuya aplicación se realiza un intercambio de datos digitales de alta velocidad.

La universalidad del interfaz USB se destaca por:

• bajo consumo de energía;
• unificación de cables y conectores;
• simple protocolización del intercambio de datos;
• alto nivel de funcionalidad;
• amplio soporte de controladores de diferentes dispositivos.

¿Cuál es la estructura del interfaz USB y qué tipos de conectores USB tecnológicos existen en el mundo moderno de la electrónica? Intentemos entenderlo.

Estructura tecnológica del interfaz USB 2.0

Los conectores pertenecientes a los productos que forman parte del grupo de especificaciones 1.x – 2.0 (creados antes de 2001) se conectan mediante un cable eléctrico de cuatro hilos, donde dos conductores son de alimentación y los otros dos son de transmisión de datos.

Además, en las especificaciones 1.x – 2.0, el cableado de los conectores USB de servicio implica la conexión de una trenza de blindaje – en esencia, el quinto conductor.

Así es la realización física de los conectores USB normales pertenecientes a la segunda especificación. A la izquierda se indican las versiones de tipo «macho», a la derecha las versiones de tipo «hembra» y el pinout correspondiente a ambas variantes.

Las versiones existentes de los conectores del bus serie universal de las especificaciones mencionadas se presentan en tres variantes:

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

La diferencia entre los tres tipos de productos radica en el enfoque de diseño. Mientras que los conectores normales están diseñados para su uso en equipos estacionarios, los conectores «mini» y «micro» están diseñados para su aplicación en dispositivos móviles.

Así es el aspecto físico de los conectores de la segunda especificación de la serie «mini» y, en consecuencia, las marcas para los conectores Mini USB – el denominado pinout, en el que el usuario se basa para realizar la conexión del cable.

Por lo tanto, los dos últimos tipos se caracterizan por un diseño miniaturizado y una forma de conector ligeramente modificada.

Tabla de pinout de los conectores estándar tipo «A» y «B»

Además de los conectores tipo «mini-A» y «mini-B», así como los conectores tipo «micro-A» y «micro-B», existen modificaciones de los conectores tipo «mini-AB» y «micro-AB».

La característica distintiva de tales diseños es la realización del cableado de los conductores USB en una almohadilla de 10 pines. Sin embargo, en la práctica, estos conectores se usan raramente.

Tabla de pinout de los conectores Micro USB y Mini USB tipo «A» y «B»

Estructura tecnológica de los interfaces USB 3.x

Mientras tanto, la mejora del equipo digital ya para 2008 condujo a la obsolescencia de las especificaciones 1.x – 2.0.

Estos tipos de interfaz no permitían conectar nuevos equipos, por ejemplo, discos duros externos, de modo que se garantizara una mayor velocidad de transferencia de datos (más de 480 Mbit/s).

En consecuencia, apareció una interfaz completamente diferente, marcada con la especificación 3.0. El desarrollo de la nueva especificación se caracteriza no solo por una mayor velocidad, sino también por una mayor intensidad de corriente – 900 mA frente a 500 mA para USB 2/0.

Es evidente que la aparición de estos conectores permitió atender a un mayor número de dispositivos, algunos de los cuales pueden alimentarse directamente desde la interfaz del bus serie universal.

Modificación de los conectores USB 3.0 de diferentes tipos: 1 – versión «mini» tipo «B»; 2 – producto estándar tipo «A»; 3 – desarrollo de la serie «micro» tipo «B»; 4 – versión estándar tipo «C»

Como se puede ver en la imagen anterior, las interfaces de la tercera especificación tienen más contactos de trabajo (pines) que la anterior – la segunda versión. No obstante, la tercera versión es totalmente compatible con la «versión 2.0».

Para poder transmitir señales a mayor velocidad, los desarrolladores de las estructuras de la tercera versión incorporaron adicionalmente cuatro líneas de datos y una línea de cable de contacto cero. Los pines de contacto adicionales se ubican en una fila separada.

Tabla de designación de pines de conectores de la tercera versión para el cableado del cable USB

Por otro lado, el uso de la interfaz USB 3.0, en particular de la serie «A», presentó un grave defecto en el diseño. El conector tiene una forma asimétrica, pero no se especifica la posición de conexión.

Los desarrolladores tuvieron que modernizar el diseño, como resultado, en 2013 los usuarios tuvieron a su disposición la variante USB-C.

Versión modernizada del conector USB 3.1

La construcción de este tipo de conector implica la duplicación de los conductores de trabajo en ambos lados del enchufe. También hay varias líneas de reserva en la interfaz.

Este tipo de conector ha encontrado una amplia aplicación en la tecnología digital móvil moderna.

Ubicación de los contactos (pines) para la interfaz tipo USB-C, perteneciente a la serie de la tercera especificación de conectores, destinada a comunicaciones de diversos dispositivos digitales.

Vale la pena señalar las características de USB Type-C. Por ejemplo, los parámetros de velocidad para esta interfaz muestran un nivel de – 10 Gbit/seg.

La construcción del conector es compacta y proporciona simetría en la conexión, permitiendo insertar el enchufe en cualquier posición.

Tabla de asignación de pines correspondiente a la especificación 3.1 (USB-C)

El siguiente nivel de la especificación USB 3.2

Mientras tanto, el proceso de mejora del bus serie universal continúa activamente. A nivel no comercial, ya se ha desarrollado el siguiente nivel de especificación: 3.2.

Según la información disponible, las características de velocidad de la interfaz USB 3.2 prometen parámetros dos veces mayores que los que puede ofrecer el diseño anterior.

Los desarrolladores lograron estos parámetros mediante la implementación de canales de múltiples bandas, a través de los cuales se realiza la transmisión a velocidades de 5 y 10 Gbit/seg, respectivamente.

Al igual que Thunderbolt, USB 3.2 utiliza varios carriles para lograr un ancho de banda total, en lugar de intentar sincronizar y ejecutar un solo canal dos veces

Por cierto, cabe señalar que la compatibilidad del interfaz prospectivo con el ya existente USB-C está totalmente respaldada, ya que el conector Tipo C (como ya se ha mencionado) cuenta con contactos (pines) de reserva que permiten la transmisión de señales de múltiples carriles.

Características del cableado del cable en los contactos de los conectores

La soldadura de los conductores del cable en las almohadillas de contacto de los conectores no se destaca por ningún matiz tecnológico especial. Lo principal en este proceso es asegurar que el color de los conductores del cable previamente pelados del aislamiento coincida con el contacto (pin) específico.

Marcado por colores de los conductores dentro del conjunto de cables utilizado para interfaces USB. De arriba abajo se muestra, respectivamente, la coloración de los conductores de los cables para las especificaciones 2.0, 3.0 y 3.1

Además, si se realiza el cableado de modificaciones de versiones obsoletas, se debe tener en cuenta la configuración de los conectores, denominados 'macho' y 'hembra'.

El conductor soldado en el contacto 'macho' debe corresponder a la soldadura en el contacto 'hembra'. Tomemos, por ejemplo, la variante del cableado de un cable según los contactos USB 2.0.

Los cuatro conductores activos utilizados en esta variante suelen estar designados con cuatro colores diferentes:

• rojo;
• blanco;
• verde;
• negro.

En consecuencia, cada conductor se suelda a la superficie de contacto marcada por la especificación del conector de color similar. Este enfoque facilita significativamente el trabajo del técnico en electrónica y elimina posibles errores durante el proceso de cableado.

La misma tecnología de soldadura se aplica también a los conectores de otras series. La única diferencia en estos casos es el mayor número de conductores que hay que soldar. Para simplificar el trabajo, es conveniente utilizar una herramienta especial – un soldador confiable para soldar cables en casa y un pelacables para quitar el aislamiento de los extremos de los hilos.

Independientemente de la configuración de los conectores, siempre se utiliza la soldadura del conductor de blindaje. Este conductor se suelda al contacto correspondiente en el conector, Shield – blindaje protector.

Son frecuentes los casos de ignorar el blindaje protector, cuando 'especialistas' no ven el sentido de este conductor. Sin embargo, la ausencia del blindaje reduce drásticamente el rendimiento del cable USB.

Por lo tanto, no es sorprendente que, con una longitud considerable de cable sin blindaje, el usuario experimente problemas en forma de interferencias.

Cableado del conector con dos conductores para organizar una línea de alimentación para un dispositivo donante. En la práctica se utilizan diferentes variantes de cableado, basándose en las necesidades técnicas.

Es posible soldar el cable USB de diferentes maneras, dependiendo de la configuración de las líneas del puerto en el dispositivo específico.

Por ejemplo, para conectar un dispositivo a otro con el objetivo de obtener solo el voltaje de alimentación (5V), basta con soldar únicamente dos líneas en los pines (contactos) correspondientes.

Conclusiones y video útil sobre el tema

El video que se muestra a continuación explica los aspectos principales de la distribución de pines de los conectores de la serie 2.0 y otros, y visualiza algunos detalles del proceso de soldadura.

Conociendo la información completa sobre la distribución de pines de los conectores del bus serie universal, siempre se puede resolver un problema técnico relacionado con defectos en los conductores. Además, esta información será útil si se necesita conectar de manera no estándar algunos dispositivos digitales.

¿Desea complementar el material expuesto anteriormente con observaciones útiles o valiosos consejos sobre el soldado por cuenta propia? Escriba comentarios en el bloque inferior y añada, si es necesario, materiales fotográficos únicos.

¿Quizás le hayan quedado preguntas después de leer el artículo? Formúlelas aquí – nuestros expertos y visitantes competentes del sitio tratarán de aclarar los puntos confusos.