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usb连接器是什么(连接器与电缆的知识分享)

返回列表 来源:灿科盟 浏览:- 发布日期:2022-05-09 17:57:19【


USB 连接器和 USB 电缆的知识

USB 是通用串行总线的缩写。作为快速复习,“总线”是一种电路布置或通信系统,用于在系统中的组件之间传输数据。在这种情况下,“串行”总线通过单根导线一次一位地传输数据。

然而,USB 连接器不仅可以在组件之间传输数据,还可以传输电力,并且可以容纳许多不同的硬件设备,从打印机和键盘到手机和闪存驱动器。

在开发 USB 协议之前,计算机使用串行和并行端口来完成数据传输,各个设备使用各种专有插头、连接器、电缆、扩展卡和必要的驱动程序。数据传输速率很慢,并行端口以每秒 100 千字节 (kB) 的速度运行,串行端口以每秒 115 到 450 千字节 (kb) 的速度运行。

USB 1.0 规范于 1996 年初首次亮相,经过一个公司联盟的大量工作,最初可以以每秒 1.5 兆比特 (Mbit) 的低速和每秒 12 兆比特的全速传输数据。随着 2000 年以每秒 480 Mbit 发布 USB 2.0 和 2008 年以每秒 4.8 Gbps (Gbps) 发布的 USB 3.0,传输速度进一步提高。USB 3.2 已经接管了 3.1 和 3.0 标准,速度最高可达 20 Gbps,是目前最常用的。最新版本是 USB4,于 2019 年发布,传输速度高达 40 Gbps,并正在慢慢引入普通使用。

USB 标准多年来一直由USB 实施者论坛(USB-IF) 指导和认证,该论坛拥有 700 多家公司作为成员。多年来,USB-IF 的工作导致了一系列标准的发布,规格越来越快。这种通过小巧便宜的接口提高的速度和视频分辨率使 USB 连接器成为当今世界使用的主要信号传输技术。

USB 物理外形尺寸

USB 连接器有多种类型或物理外形,可用于各种应用。这些包括:

A 型– 这是最常见的原始 USB 连接器,也称为 USB 标准 A。它用于将下游外围设备连接到主机设备。扁平的矩形形状通过摩擦固定在适当的位置,以便于插入和移除。它在其中一个引脚上提供 5 V 直流电源,并与所有类型的 USB 协议兼容。

B 型- B 型连接器最常与 USB 计算机外围设备相关联。这个连接器是方形的,顶部有轻微的斜角。与 A 型一样,它通过摩擦固定在适当的位置。它的开发目的是允许连接外围设备,而不会有将两台主机相互连接的风险。这种连接器类型仍在使用,但微型版本更为普遍。

C 型– 这是最新的 USB 接口,具有可逆对称设计,可以任一面朝上插入,并且可以使用电缆的任一端插入任何 USB-C 设备。它可以传输 USB 3.2(以前的 3.1 和 3.0)、2.0 和 1.1 信号,并且可以以高达 20 Gbps 的速度传输数据,双向功率输出高达 100 W(通过USB PD 3.1扩展到 240 W ),并且可以支持 DisplayPort视频和四声道音频。Type C 还支持 USB4 和 Thunderbolt,这是一种硬件接口,允许将外围设备连接到数据传输速度高达 40 Gbps 的计算机。

Micro & Mini A&B – 顾名思义,这些是 A 型和 B 型连接器的较小形式版本,提供物理上更小的连接,同时保持 480 Mbps 的高速传输速率和 On-The-Go (OTG) 功能,允许移动设备和其他外围设备充当 USB 主机。

AB 型- 此连接器允许微型 A 和微型 B 插头连接到这种单一插座类型,提供更大的灵活性。


USB 连接器和 USB 电缆的知识

USB 连接器类型和引脚排列

各个类型的 USB 连接器只能与其相关的公头或母头连接器匹配。没有交叉兼容性。但是,虽然连接器本身是标准的,但使用它们的外壳可以针对不同的应用进行显着更改。这导致了IP 等级(入口保护)USB 连接器的开发,该连接器能够提供强大的保护,防止固体或液体侵入恶劣环境中使用的设备。

大多数 USB 电缆组件的一端也有一种类型的连接器,另一端有不同类型的连接器,A 型到 B 型或 C 型非常常见。由于 C 型专为可互换而设计,因此 C 型更常见于电缆的两端,并且随着 C 型端口被更广泛地采用,其使用量也会增加。USB 3.0 micro B 插头具有更宽的连接以适应更高的数据传输率,不能与 USB 2.0 micro B 插座一起使用。但是,带有 USB 3.0 micro B 端口的设备可以与较旧的 USB 2.0 micro B 型公插头配合使用。


USB 连接器和 USB 电缆的知识

区分micro B 和 USB 3.0 micro B 连接器的混淆

USB 通信标准版本

如前所述,USB 通信标准定义了正在使用的设备之间的数据传输速度、握手协议和电源规格。多年来,该标准已经有了显着的改进,数据传输速度从每秒 1.5 Mbit 的 USB 1.0 到速度高达 20 Gbps 的 USB 3.2。每个后续版本都促进了新一轮的互连硬件。

众所周知,USB 通信标准与频繁的追溯命名更改混淆,但目前 USB 3.2 是最容易获得的与 A 型和 C 型连接器兼容的 USB 标准,尽管它可以从 5 Gbps 到 20 Gbps 不等。20 Gbps 标准也可以称为“SuperSpeed USB 20 Gbps”或“USB 3.2 Gen 2x2”,其中 10 Gbps 标准也可以称为“SuperSpeed USB 10 Gbps”或“USB 3.2 Gen 2”。最后,5 Gbps 标准目前称为“SuperSpeed USB 5 Gbps”或“USB 3.2 Gen 1”。但是,可以在整个 Internet 上找到旧命名约定的使用,手动检查设备或连接器的速度等级并将其用作基线可能是最简单的。

姓名最大速度备用名称曾用名

USB 3.2 Gen 2x220 Gbps超高速 USB 20 GbpsUSB 3.2

USB 3.2 第 2 代10 Gbps超高速 USB 10 GbpsUSB 3.1 第 2 代

USB 3.2 第 1 代5 Gbps超高速 USB 5 GbpsUSB 3.1 Gen 1 或 USB 3.0

USB 3.2 命名约定和规范

但是,与许多安装的情况一样,同一系统中经常使用不同的版本。如果使用较新 USB 版本和较旧版本的设备正在通信,它们将默认使用较旧版本和速度。这是软件的功能,但与标准的兼容性也与硬件有关。

所有 C 型连接器都与 USB 3.2 兼容,但某些 C 型连接器仍符合早期标准。A 型和 B 型取决于电缆,不同的连接器颜色通常表示不同的版本以供快速参考。在查看物理连接器标准和通信标准之间的关系时,经常会出现混淆。我们的博客文章USB Type C 和 USB 3.2 – 阐明连接对此进行了更详细的讨论。

使用原始标准,需要主机。A 型连接器通常表示主机设备,B 型连接器通常连接到外围设备。对于 USB OTG(On The GO),这不是必需的。USB OTG 是一种允许 USB 设备(如智能手机)充当主机,允许连接其他 USB 设备的规范。基本上,它允许 USB 设备在不需要计算机的情况下从其他设备读取数据。

USB 供电标准

USB 标准最初是作为一种数据接口协议来简化设备之间的互连,并提供了一些电力。从那时起,它已经从向包含数据接口的重要电力管道提供有限电力的数据接口发展成熟。许多设备现在能够通过连接充电或接收电力。

各方共同努力实现电力传输的标准化,并以 USB 电力传输 (USB PD) 标准的形式增加功能集。使用 Type C,USB PD 可以提供高达 20 V 的可变电压和高达 5 A 的最大电流,总功率传输限制高达 100 W。2021 年发布的USB PD 3.1 标准此后将该功率传输能力扩展到了 240 W。此外,电源的方向不再是固定的,由主机或外围设备供电。电源管理也可以跨多个外设进行优化。

USB PD 需要数字设备握手才能达到这些更高的额定值。如果所需的芯片不可用且未发生握手,系统将恢复为 5 V/1 A 标准。这与 USB 版本和类型无关,但确实需要支持 USB PD 标准的类型。例如,支持 2.0 和更新版本的 A 型到 C 型电缆可以使用 PD。

规格最大功率最大电压最大电流

USB 2.02.5 瓦5伏500毫安

USB 3.0 和 3.14.5 瓦5伏900毫安

USB BC 1.27.5 瓦5伏1.5A

USB Type-C 1.215 瓦5伏3个

USB PD 3.0100 瓦5/9/15/20 伏5个

USB PD 3.1240 瓦28/36/48 伏5个

USB Power Delivery 规范的进展

PD 也可以与不传输数据的设备一起使用,纯粹利用 USB 供电。它确实需要单独的通信线路进行电源协商,因此设计和制造比许多非 USB 格式稍微复杂一些。PD 为大量设备创建了充电标准,简化和整合了充电器,这一事实可以抵消这种复杂性。这可以减少电子垃圾以及不同设备需要多根电缆的不便。要了解更多信息,请阅读我们的仅供电 USB C 型连接器简介博客文章。

USB 应用继续扩展

通过提供小尺寸、易于设计和使用、高通信速度以及更高的功率传输,USB 连接器可用于非常广泛且不断增长的应用列表。这些用途的简短列表包括:

台式机和笔记本电脑

磁盘驱动器

打印机

扫描仪

操纵杆和控制器

摄像机

手机、智能电视

游戏机

由于不需要数据传输,USB 连接器也可以单独用于为可充电手电筒、充电板和许多其他便携式消费设备等设备供电。


USB 连接器和 USB 电缆的知识

USB 的潜在应用持续增长

最新 USB 标准的稳健性和速度也开启了更多应用。它现在具有带宽、可靠性和电力传输能力,可用于数据采集和监控、机器视觉和过程控制等工业应用。基本上,任何使用 240 W 或更低功率的应用都可以成为 USB 电源的候选者。

概括

USB 是一种非常灵活的标准,在需要数据传输和电源的领域几乎得到普遍采用。USB 连接器和电缆组件将易用性与智能技术规格相结合,使产品或系统设计人员能够降低布线需求和杂乱、减少占用空间、确保向后兼容性并削减总体成本。无论是为未来设计还是与传统产品连接,了解 USB 的功能都将帮助设计人员创造出可供地球上几乎任何人使用的产品。


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