Интерфейс USB начали широко применять около 20-ти лет назад, если быть точным, с весны 1997 года. Именно тогда универсальная последовательная шина была аппаратно реализована во многих системных платах персональных компьютеров. На текущий момент данный тип подключения периферии к ПК является стандартом, вышли версии, позволившие существенно увеличить скорость обмена данных, появились новые типы коннекторов. Попробуем разобраться в спецификации, распиновки и других особенностях USB.

В чем заключаются преимущества универсальной последовательной шины?

Внедрение данного способа подключения сделало возможным:

• Оперативно выполнять подключение различных периферийных устройств к ПК, начиная от клавиатуры и заканчивая внешними дисковыми накопителями.
• Полноценно использовать технологию «Plug&Play», что упростило подключение и настройку периферии.
• Отказ от ряда устаревших интерфейсов, что положительно отразилось на функциональных возможностях вычислительных систем.
• Шина позволяет не только передавать данные, а и осуществлять питание подключаемых устройств, с ограничением по току нагрузки 0,5 и 0,9 А для старого и нового поколения. Это сделало возможным использовать USB для зарядки телефонов, а также подключения различных гаджетов (мини вентиляторов, подсветки и т.д.).
• Стало возможным изготовление мобильных контролеров, например, USB сетевой карты RJ-45, электронных ключей для входа и выхода из системы

Виды USB разъемов – основные отличия и особенности

Существует три спецификации (версии) данного типа подключения частично совместимых между собой:

1. Самый первый вариант, получивший широкое распространение – v 1. Является усовершенствованной модификацией предыдущей версии (1.0), которая практически не вышла из фазы прототипа ввиду серьезных ошибок в протоколе передачи данных. Эта спецификация обладает следующими характеристиками:

• Двухрежимная передача данных на высокой и низкой скорости (12,0 и 1,50 Мбит в секунду, соответственно).
• Возможность подключения больше сотни различных устройств (с учетом хабов).
• Максимальная протяженность шнура 3,0 и 5,0 м для высокой и низкой скорости обмена, соответственно.
• Номинальное напряжение шины – 5,0 В, допустимый ток нагрузки подключаемого оборудования – 0,5 А.

Сегодня данный стандарт практически не используется в силу невысокой пропускной способности.

1. Доминирующая на сегодняшний день вторая спецификация.. Этот стандарт полностью совместим с предыдущей модификацией. Отличительная особенность – наличие высокоскоростного протокола обмена данными (до 480,0 Мбит в секунду).

Благодаря полной аппаратной совместимости с младшей версией, периферийные устройства данного стандарта могут быть подключены к предыдущей модификации. Правда при этом пропускная способность уменьшиться до 35-40 раз, а в некоторых случаях и более.

Поскольку между этими версиями полная совместимость, их кабели и коннекторы идентичны.

Обратим внимание что, несмотря на указанную в спецификации пропускную способность, реальная скорость обмена данными во втором поколении несколько ниже (порядка 30-35 Мбайт в секунду). Это связано с особенностью реализации протокола, что ведет к задержкам между пакетами данных. Поскольку у современных накопителей скорость считывания вчетверо выше, чем пропускная способность второй модификации, то есть, она не стала удовлетворять текущие требования.

1. Универсальная шина 3-го поколения была разработана специально для решения проблем недостаточной пропускной способности. Согласно спецификации данная модификация способно производить обмен информации на скорости 5,0 Гбит в секунду, что почти втрое превышает скорость считывания современных накопителей. Штекеры и гнезда последней модификации принято маркировать синим для облегчения идентификации принадлежности к данной спецификации.

Еще одна особенность третьего поколения – увеличение номинального тока до 0,9 А, что позволяет осуществлять питание ряда устройств и отказаться от отдельных блоков питания для них.

Что касается совместимости с предыдущей версией, то она реализована частично, подробно об этом будет расписано ниже.

Классификация и распиновка

Коннекторы принято классифицировать по типам, их всего два:

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.

Распиновка usb 2.0 разъёма (типы A и B)

Поскольку физически штекеры и гнезда ранних версий 1.1 и 2.0 не отличаются друг от друга, мы приведем распайку последней.

Обозначение:

• А – гнездо.
• В – штекер.
• 1 – питание +5,0 В.
• 2 и 3 сигнальные провода.
• 4 – масса.

На рисунке раскраска контактов приведена по цветам провода, и соответствует принятой спецификации.

Теперь рассмотрим распайку классического гнезда В.

Обозначение:

• А – штекер, подключаемый к гнезду на периферийных устройствах.
• В – гнездо на периферийном устройстве.
• 1 – контакт питания (+5 В).
• 2 и 3 – сигнальные контакты.
• 4 – контакт провода «масса».

Цвета контактов соответствует принятой раскраске проводов в шнуре.

Распиновка usb 3.0 (типы A и B)

В третьем поколении подключение периферийных устройств осуществляется по 10 (9, если нет экранирующей оплетки) проводам, соответственно, число контактов также увеличено. Но они расположены таким образом, чтобы имелась возможность подключения устройств ранних поколений. То есть, контакты +5,0 В, GND, D+ и D-, располагаются также, как в предыдущей версии. Распайка гнезда типа А представлена на рисунке ниже.

Обозначение:

• А – штекер.
• В – гнездо.
• 1, 2, 3, 4 – коннекторы полностью соответствуют распиновки штекера для версии 2.0 (см. В на рис. 6), цвета проводов также совпадают.
• 5 (SS_TХ-) и 6 (SS_ТХ+) коннекторы проводов передачи данных по протоколу SUPER_SPEED.
• 7 – масса (GND) для сигнальных проводов.
• 8 (SS_RX-) и 9(SS_RX+) коннекторы проводов приема данных по протоколу SUPER_SPEED.

Цвета на рисунке соответствуют общепринятым для данного стандарта.

Как уже упоминалось выше в гнездо данного порта можно вставить штекер более раннего образца, соответственно, пропускная способность при этом уменьшится. Что касается штекера третьего поколения универсальной шины, то всунуть его в гнезда раннего выпуска невозможно.

Теперь рассмотрим распайку контактов для гнезда типа В. В отличие от предыдущего вида, такое гнездо несовместимо ни с каким штекером ранних версий.

Обозначения:

А и В – штекер и гнездо, соответственно.

Цифровые подписи к контактам соответствуют описанию к рисунку 8.

Цвет максимально приближен к цветовой маркировки проводов в шнуре.

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 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.

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).

Распиновка мини USB

Данный вариант подключения применяется только в ранних версиях интерфейса, в третьем поколении такой тип не используется.

Как видите, распайка штекера и гнезда практически идентична микро ЮСБ, соответственно, цветовая схема проводов и номера контактов также совпадают. Собственно, различия заключаются только в форме и размерах.

В данной статье мы привели только стандартные типы соединений, многие производители цифровой техники практикуют внедрение своих стандартов, там можно встретить разъемы на 7 pin, 8 pin и т.д. Это вносит определенные сложности, особенно когда встает вопрос поиска зарядника для мобильного телефона. Также необходимо заметить, что производители такой «эксклюзивной» продукции не спешат рассказывать, как выполнена распиновка USB в таких контакторах. Но, как правило, эту информацию несложно найти на тематических форумах.

Привет, друзья! Думаю, у некоторых случалось, когда вы, что-то воткнули в передний вход USB, оставили и ушли. В один прекрасный день, после таких забываний вы возвращаетесь и видите, что USB-порт выломан. Ну выломан и выломан, ничего не поделаешь. А вот, если компьютер не включается? Уже не так приятно, правда? Приходится залазить во внутрь, выключать передний USB-порт, вытаскивая при этом провода из материнки.

И вот спустя какое-то время вы подумали - мне всё-таки нужен этот передний USB-вход, он удобен, надо что-то делать. А, что? В этой статье мы разберём как перепаять USB-порт и сделать его функциональным. Конечно, если ваш порт выломали всмятку, придётся заказать новый USB-порт.

Нам понадобится:

• Один или два USB порта
• Немного кабеля
• Паяльник, припой, кусачки
• Клей пистолет (по ситуации)
• Старые кабеля подключаемые к материнке или новые для ЮСБ портов

Итак, приступим. Для начала отключаем провода от старого, сломанного порта, при этом другие концы проводов, можно оставить воткнутыми в материнскую плату, этим вы сэкономите себе время. Так же, нужно извлечь сам юсб порт из корпуса и посмотреть в каком состоянии корпусное крепление. Далее, я достал новый порт и залудил контакты на нём, после нам надо отрезать четыре кусочка провода, не большой длинны, зачистить их и залудить.

После, надо определится, что куда припаиваем. В интернете, я нашел очень хорошую схему, найденную на сайте rones.su.

На фото, мы видим: четыре цвета – красный, белый, зелёный, чёрный. Эти цвета скорее всего совпадут с цветами кабеля, который у вас уже воткнут в материнскую плату.
Красный – напряжение + 5 Вольт, белый, - «минус» контакта для передачи данных, зелёный + контакта для данных и чёрный, GND = минус, земля.

Далее, я просто припаял кусочки кабеля, желтого и коричневого цвета к порту. После этого нам надо разобраться с контактами от материнки, они могу быть целые и вам не придётся, всё это припаивать, а вы сможете просто воткнуть их в соответствующие им контакты.

После, нам надо зачистить и залудить контакты, идущие от материнской платы. После этого внимательно припаиваем красный провод от усб кабеля с проводом, идущим на красный контакт усб-порта. Так же, припаиваем и остальные, белый с белым, зелёный с зелёным, черный с чёрным, или соединяем их вместе, это уже как вам удобно.

Когда всё припаяно, надо разобраться с подключением этого всего к материнской плате, если у вас были отключены, выдернуты контакты из материнки. Лучше всего найти инструкцию – datasheet к вашей материнской плате. В моей инструкции, я нашел такую разпиновку контактов.

Притащили китайский планшет со словами «не заряжается».

Воткнув зарядку в разъем, сразу понял, что разъем просто-напросто вырван от платы. Самая частая поломка. Ну что же, приступаем к препарированию нашего клиента. Для этого цепким взглядом всматриваемся по периметру планшета и ищем винты, которые его скрепляют. Долго не думая, эти винты вывинчиваем

Вуаля!

Разбирать где находится микросхема памяти, проц и другие различные микрухи не вижу смысла, так как в основном ремонт планшета подразумевает собой замену тачскрина, дисплея и разъемов.

А вот и разъем для зарядки micro-USB. Его то нам и надо заменить.

Теперь нам надо достать плату. Отвинчиваем все болты, которые ее держат. Также убираем все шлейфы, которые идут на плату. Для этого поднимаем застежку пальчиком вверх

Если мешают провода, их тоже отпаиваем. Я отпаял только батарею. Так как у нас разъем вырван с мясом и раздолбан, его сразу выкидываем. Начинаем чистить посадочное место под новый разъем. Чтобы убрать припой в сквозных отверстиях, нам понадобится легкоплавкий сплав Вуда или Розе. Для начала обильно лудим этим сплавом отверстия, не забываем также мазать гелевым флюсом . Нагреваем сквозное отверстие вместе со сплавом с помощью паяльника и потом резко с помощью оловоотсоса вытягиваем весь припой из отверстия

Резиновый кончик на оловоотсос я взял со старой CD-шной автомагнитолы. Не знаю, что они там делают, но их там даже две штуки.

Теперь убираем весь лишний припой с контактных площадок (пятачков) с помощью медной оплетки и разогретого паяльника

После этой процедуры на сигнальных контактах с помощью паяльника, припоя и гелевого флюса нам надо оставить бугорки припоя на каждой контактной площадке. Хотя эта фота с другого ремонта, но на примере должно получиться как-то так:

Теперь берем новый разъем и мажем его контакты с помощью флюса ЛТИ-120

Немного о разъемах… Этих микро USB разъемов туева куча! Почти каждый производитель планшетов, телефонов и другой фигни использует свои микро USB разъемы. Но я все таки нашел выход;-). Зашел на Алиэкспресс и прикупил себе сразу целый набор. Вот ссылка . Зато теперь у меня есть любые виды разъемов на китайские телефоны и планшеты;-)

Как только помазали разъем, лудим его контакты припоем. Тут главное не переборщить, иначе разъем не залезет в сквозные отверстия на плате.

Далее все просто. Вставляем разъем, запаиваем сквозные контакты с другой стороны,а потом уже обильно смазываем гелевым флюсом сигнальные контакты разъема и кончиком жала придавливаем каждый контакт. (Извините, фото делать неудобно, так как у меня только две руки, а рядом никого не было)

и потом зачищаем разъем от какашек и нагара

Делаем все как было и проверяем планшет:

Зарядка идет. На этом ремонт планшета окончен.

Разъём USB является универсальной последовательной шиной. Сегодня этот разъём в различных форм-фактора присутствует практически на любом электронном гаджете или устройстве. Однако в виду длительной эксплуатации может возникнуть негативная ситуация – разъём либо отламывается, либо отпаивается (при учёте присутствия высоких температур).

Подробнее о том, как осуществить замену разъёма читайте в нижеприведённой статье. Следует помнить, что вся приводимая методика если будет применяться Вами, то только на свой страх и риск! Как правило, когда непрофессионал старается самостоятельно починить сложную электронику, всё заканчивается крайне плачевно.

Многие профессионалы в случае возникновения вышеописанной ситуации советуют приобрести новый разъём. По цене он стоит сущие копейки. Продаётся в любом компьютерном салоне.

Чтобы не перепутать разъём ни с чем, лучше отправиться за покупкой со старым разъёмом (который отвалился). Приобрести нужно точно такой же. Далее представлен комплект инструментов, который обязательно потребуется для выполнения замены разъема:

• флюс для пайки;
• паяльник с тонким жалом;
• канифоль;
• припой.

У стандартно UBS-разъёма имеется несколько выводов. Крайне важно, чтобы эти выводы попали в переходные отверстия, которые предназначены именно для них. Но перед тем, как помещать разъём на плату, рекомендуется зачистить контакты.

Выполняется это при помощи обыкновенного резинового ластика, который используется для удаления простого карандаша с бумаги. Это исключит возможность плохого контакта после пайки.

Следует сразу отметить, что запаивать выводы рекомендуется таким образом, чтобы не торчало лишнего припоя. Ведь он проводит электричество, а значит, может замкнуть на массу в случае некорректной установки платы в ноутбук (или любое другое устройство).

Чтобы непрофессионалу выполнить пайку корректным образом, рекомендуется использовать флюс или канифоль. Это даст возможность припою не прилипать к жалу паяльника.

В результате пайка будет выполнена аккуратной и прочной.

Крайне важно не перегревать саму плату во время пайки. Ведь в ней находятся дорожки. При перегреве они могут подняться, что нарушит всю работу устройства.

В видео будет продемонстрировано, как можно самостоятельно заменить разъём USB на ноутбуке: