Brochage des différents types de connecteurs USB : schéma des connexions micro et mini USB + nuances du câblage

L'interface USB est un type populaire de communication technologique sur les appareils mobiles et autres appareils numériques. Les connecteurs de ce type se trouvent souvent sur les ordinateurs personnels de différentes configurations, les systèmes informatiques périphériques, les téléphones portables, etc.

La particularité de l'interface traditionnelle – le brochage USB de petite surface. Seulement 4 broches (contacts) + 1 ligne de blindage de masse sont utilisées pour le fonctionnement. Cependant, les modifications plus récentes (USB 3.0 Powered-B ou Type-C) se caractérisent par une augmentation du nombre de contacts de travail. C'est ce dont nous allons parler dans ce document. Nous décrirons également la structure de l'interface et les spécificités du câblage du câble sur les contacts des connecteurs.

Types de connecteurs USB

L'abréviation «USB» est une désignation abrégée qui se lit intégralement comme «Universal Series Bus» – un bus série universel, grâce à l'utilisation duquel s'effectue un échange de données numériques à haute vitesse.

L'universalité de l'interface USB se caractérise par :

• une faible consommation d'énergie ;
• l'unification des câbles et des connecteurs ;
• un protocole simple d'échange de données ;
• un haut niveau de fonctionnalité ;
• une large prise en charge des pilotes de différents appareils.

Quelle est donc la structure de l'interface USB et quels sont les types de connecteurs technologiques USB dans le monde moderne de l'électronique ? Essayons de comprendre.

Structure technologique de l'interface USB 2.0

Les connecteurs appartenant aux produits de la groupe de spécifications 1.x – 2.0 (créés avant 2001) se connectent à un câble électrique à quatre conducteurs, dont deux sont des conducteurs d'alimentation et deux autres sont des conducteurs de transmission de données.

De plus, dans les spécifications 1.x – 2.0, le câblage des connecteurs USB de service implique la connexion d'une tresse de blindage – en fait, un cinquième conducteur.

Voici à quoi ressemble la réalisation physique des connecteurs USB normaux de la deuxième spécification. À gauche sont indiqués les modèles de type « mâle », à droite les modèles de type « femelle » et le brochage correspondant pour les deux variantes.

Les modèles existants des connecteurs du bus série universel des spécifications mentionnées sont présentés en trois variantes :

1. Normal – type «A» et «B».
2. Mini – type «A» et «B».
3. Micro – type «A» et «B».

La différence entre les trois types de produits réside dans l'approche de conception. Si les connecteurs standards sont destinés à une utilisation sur des équipements fixes, les connecteurs «mini» et «micro» sont conçus pour être utilisés dans les appareils mobiles.

Voici à quoi ressemble la réalisation physique des connecteurs de la deuxième spécification de la série «mini» et, par conséquent, les repères pour les connecteurs Mini USB – ce que l'on appelle le brochage, sur lequel l'utilisateur se base pour effectuer la connexion du câble.

Par conséquent, les deux derniers types se caractérisent par une conception miniature et une forme de connecteur légèrement modifiée.

Tableau de brochage des connecteurs standard de type «A» et «B»

Outre les connecteurs de type «mini-A» et «mini-B», ainsi que les connecteurs de type «micro-A» et «micro-B», il existe des modifications de connecteurs de type «mini-AB» et «micro-AB».

La particularité de ces conceptions est le brochage des conducteurs USB sur une zone de contact à 10 broches. Cependant, dans la pratique, ces connecteurs sont rarement utilisés.

Tableau de brochage de l'interface Micro USB et Mini USB pour connecteurs de type «A» et «B»

Structure technologique des interfaces USB 3.x

Cependant, l'amélioration des appareils numériques avait déjà rendu obsolètes les spécifications 1.x – 2.0 dès 2008.

Ces types d'interface ne permettaient pas de connecter de nouveaux équipements, par exemple des disques durs externes, de manière à garantir une vitesse de transfert de données plus élevée (supérieure à 480 Mbit/s).

Par conséquent, une interface complètement différente est apparue, marquée par la spécification 3.0. Le développement de la nouvelle spécification se caractérise non seulement par une vitesse accrue, mais également par une intensité de courant augmentée – 900 mA contre 500 mA pour USB 2/0.

Il est clair que l'apparition de tels connecteurs a permis de prendre en charge un plus grand nombre d'appareils, dont certains peuvent être alimentés directement par l'interface du bus série universel.

Modification des connecteurs USB 3.0 de différents types : 1 – version «mini» de type «B» ; 2 – produit standard de type «A» ; 3 – développement de la série «micro» de type «B» ; 4 – version standard de type «C»

Comme on le voit sur l'image ci-dessus, les interfaces de la troisième spécification ont plus de contacts (broches) que la précédente – la deuxième version. Néanmoins, la troisième version est entièrement compatible avec la «deux».

Pour pouvoir transmettre des signaux à une vitesse plus élevée, les concepteurs des connecteurs de la troisième version ont ajouté quatre lignes de données supplémentaires et une ligne de fil de contact zéro. Les broches de contact supplémentaires sont disposées dans une rangée séparée.

Tableau de désignation des broches des connecteurs de la troisième version pour le câblage du câble USB

Cependant, l'utilisation de l'interface USB 3.0, en particulier de la série «A», a révélé un inconvénient majeur sur le plan de la conception. Le connecteur a une forme asymétrique, mais la position de connexion n'est pas spécifiquement indiquée.

Les développeurs ont dû moderniser la conception, ce qui a abouti à l'apparition de la variante USB-C à la disposition des utilisateurs en 2013.

Version modernisée du connecteur USB 3.1

La conception de ce type de connecteur prévoit le doublement des conducteurs actifs des deux côtés de la fiche. L'interface dispose également de plusieurs lignes de réserve.

Ce type de connecteur est largement utilisé dans les appareils numériques mobiles modernes.

Disposition des contacts (broches) pour l'interface de type USB-C, appartenant à la troisième série de spécifications des connecteurs destinés aux communications de divers appareils numériques.

Il convient de noter les caractéristiques de l'USB Type-C. Par exemple, les paramètres de vitesse de cette interface affichent un niveau de – 10 Gbit/s.

La conception du connecteur est compacte et assure une symétrie de connexion, permettant d'insérer le connecteur dans n'importe quelle orientation.

Tableau de brochage correspondant à la spécification 3.1 (USB-C)

Niveau suivant de la spécification USB 3.2

Cependant, le processus d'amélioration du bus série universel se poursuit activement. Au niveau non commercial, le niveau de spécification suivant – 3.2 – a déjà été développé.

Selon les informations disponibles, les caractéristiques de vitesse de l'interface USB 3.2 promettent des paramètres deux fois supérieurs à ceux que la conception précédente peut offrir.

Les développeurs ont réussi à atteindre ces paramètres en introduisant des canaux multi-bandes, à travers lesquels la transmission s'effectue à des vitesses de 5 et 10 Gbit/s, respectivement.

À l'instar de Thunderbolt, l'USB 3.2 utilise plusieurs voies pour atteindre une bande passante totale, au lieu de tenter de synchroniser et d'activer un seul canal deux fois.

Il convient de noter que la compatibilité de l'interface prospective avec l'USB-C existant est entièrement prise en charge, car le connecteur « Type-C » (comme déjà mentionné) est doté de contacts de réserve (broches) assurant une transmission multi-voies des signaux.

Particularités du câblage du câble sur les contacts des connecteurs

Il n'y a pas de nuances technologiques particulières dans le soudage des conducteurs du câble sur les plots de contact des connecteurs. L'essentiel dans ce processus est d'assurer la correspondance de la couleur des conducteurs du câble, préalablement dénudés, avec la broche spécifique (pin).

Marquage coloré des conducteurs à l'intérieur du câble utilisé pour les interfaces USB. De haut en bas sont montrées respectivement les couleurs des conducteurs des câbles pour les spécifications 2.0, 3.0 et 3.1.

De même, si l'on effectue le câblage de modifications de versions obsolètes, il faut prendre en compte la configuration des connecteurs dits « mâle » et « femelle ».

Le conducteur soudé sur la broche « mâle » doit correspondre à la soudure sur la broche « femelle ». Prenons, par exemple, le cas du câblage du câble selon les broches USB 2.0.

Les quatre conducteurs actifs utilisés dans cette variante sont généralement marqués de quatre couleurs différentes :

• rouge ;
• blanc ;
• vert ;
• noir.

En conséquence, chaque conducteur est soudé sur la plage de contact marquée par la spécification du connecteur de couleur similaire. Cette approche facilite considérablement le travail du technicien en électronique et élimine les erreurs possibles lors du câblage.

Une technologie de soudage similaire est également appliquée aux connecteurs d'autres séries. La seule différence dans ces cas est le plus grand nombre de conducteurs à souder. Pour vous simplifier le travail, il est pratique d'utiliser un outil spécial – un fer à souder fiable pour le soudage des fils à la maison et un dénudeur pour retirer l'isolant des extrémités des brins.

Quelle que soit la configuration des connecteurs, la soudure du conducteur de blindage est toujours utilisée. Ce conducteur est soudé à la broche correspondante sur le connecteur, Shield – blindage de protection.

Il n'est pas rare de voir des cas où le blindage de protection est ignoré, lorsque des « spécialistes » ne voient pas l'intérêt de ce conducteur. Cependant, l'absence de blindage réduit considérablement les performances du câble USB.

Il n'est donc pas surprenant que, lorsque le câble est long et sans blindage, l'utilisateur rencontre des problèmes sous forme d'interférences.

Câblage du connecteur avec deux conducteurs pour organiser une ligne d'alimentation pour un appareil donneur. En pratique, différentes variantes de câblage sont utilisées, en fonction des besoins techniques.

Il est possible de souder un câble USB de différentes manières, selon la configuration des lignes du port sur l'appareil spécifique.

Par exemple, pour relier un appareil à un autre dans le seul but d'obtenir une tension d'alimentation (5V), il suffit de souder seulement deux lignes sur les broches (contacts) correspondantes.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La vidéo ci-dessous explique les points essentiels du brochage des connecteurs de la série 2.0 et autres, et illustre visuellement certains détails des procédures de soudure.

En possédant des informations complètes sur le brochage des connecteurs du bus série universel, on peut toujours faire face à un problème technique lié à des défauts de conducteurs. Ces informations seront également utiles si vous devez connecter des appareils numériques de manière non standard.

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