Connettore USB Type‑A
Definizione
USB Standard‑A, comunemente chiamato USB Type‑A, è il connettore rettangolare usato storicamente sul lato host: computer, hub, caricabatterie e altre apparecchiature host. Non è reversibile. USB 1.x/2.0 usa 4 contatti; la versione SuperSpeed ne aggiunge 5, per un totale di 9 contatti, mantenendo la compatibilità meccanica con le spine USB 2.0.
Versioni e capacità
| Specifica | Nome commerciale comune | Velocità lorda massima | Type‑A |
|---|---|---|---|
| USB 1.0 / 1.1 | Low‑Speed / Full‑Speed | 1.5 / 12 Mbit/s | 4 contatti |
| USB 2.0 | Hi‑Speed | 480 Mbit/s | 4 contatti |
| USB 3.0 / USB 3.1 Gen 1 | SuperSpeed USB 5Gbps | 5 Gbit/s | 9 contatti |
| USB 3.1 Gen 2 / USB 3.2 Gen 2x1 | SuperSpeed USB 10Gbps | 10 Gbit/s | 9 contatti |
Piedinatura USB 1.x / USB 2.0 — 4 contatti
I numeri dei pin sono elettricamente identici sulla spina e sulla presa. Le posizioni appaiono specchiate quando entrambe sono disegnate frontalmente, pronte a essere accoppiate.
| Pin | Nome | Colore comune | Funzione |
|---|---|---|---|
| 1 | VBUS | Rosso | Alimentazione nominale +5 V |
| 2 | D− | Bianco | Dati differenziali, polo negativo |
| 3 | D+ | Verde | Dati differenziali, polo positivo |
| 4 | GND | Nero | Massa e ritorno dell'alimentazione |
| Involucro | Schermatura | Treccia / filo di drenaggio | Schermatura del cavo e telaio |
Piedinatura SuperSpeed USB 3.x — 9 contatti
I quattro contatti USB 2.0 restano presenti. Cinque contatti aggiuntivi trasportano le coppie SuperSpeed e la relativa massa di riferimento.
| Pin | Nome | Funzione sintetica |
|---|---|---|
| 1 | VBUS | Alimentazione nominale +5 V |
| 2 | D− | Dati USB 2.0, polo negativo |
| 3 | D+ | Dati USB 2.0, polo positivo |
| 4 | GND | Ritorno dell'alimentazione |
| 5 | SSRX− | Ricezione SuperSpeed, polo negativo |
| 6 | SSRX+ | Ricezione SuperSpeed, polo positivo |
| 7 | GND_DRAIN | Riferimento / drenaggio SuperSpeed |
| 8 | SSTX− | Trasmissione SuperSpeed, polo negativo |
| 9 | SSTX+ | Trasmissione SuperSpeed, polo positivo |
| Involucro | Schermatura | Schermatura e telaio |
I nomi RX/TX sono dati dal punto di vista della porta host. Nel cavo, le coppie di trasmissione e ricezione si incrociano verso il dispositivo opposto.
Tensione e corrente
| Modalità di alimentazione | Tensione nominale | Corrente massima dichiarata |
|---|---|---|
| USB 2.0, prima della configurazione | 5 V | 100 mA per unità di carico |
| USB 2.0, dispositivo configurato | 5 V | 500 mA |
| USB 3.x, prima della configurazione | 5 V | 150 mA per unità di carico |
| USB 3.x, dispositivo configurato | 5 V | 900 mA |
| USB Battery Charging 1.2 | 5 V | fino a 1.5 A su una porta compatibile |
I caricabatterie Type‑A proprietari possono dichiarare correnti più elevate, ma non bisogna presumerle senza identificazione o documentazione esplicita. Per un progetto interoperabile, rispettare i limiti della modalità USB o Battery Charging effettivamente rilevata.
Scelta del cavo e lunghezza consigliata
Conduttori dati
- USB 1.1 / 2.0: usare una coppia intrecciata schermata da 90 Ω differenziali, comunemente 28 AWG, con una lunghezza pratica massima Hi‑Speed di 5 m.
- USB 3.x 5 Gbit/s: usare un cavo SuperSpeed con impedenza controllata di 90 Ω e coppie schermate; la lunghezza pratica massima tipica è circa 3 m.
- USB 3.x 10 Gbit/s: preferire un cavo certificato corto, tipicamente 1 m e fino a circa 2 m secondo la costruzione. Il solo valore AWG non garantisce l'integrità del segnale.
Conduttori di alimentazione
La tabella seguente è una raccomandazione progettuale, calcolata per il rame a 20 °C e una caduta di tensione massima di circa 5% (0.25 V) sull'intero circuito VBUS + GND. La lunghezza finale deve rispettare anche il limite imposto dalla trasmissione dati.
| Conduttore di alimentazione | Resistenza tipica per conduttore | 500 mA | 900 mA | 1.5 A |
|---|---|---|---|---|
| 28 AWG | 0.213 Ω/m | 1.2 m | 0.65 m | 0.39 m |
| 26 AWG | 0.134 Ω/m | 1.9 m | 1.0 m | 0.62 m |
| 24 AWG | 0.084 Ω/m | 3.0 m | 1.65 m | 0.99 m |
| 22 AWG | 0.053 Ω/m | 4.7 m | 2.6 m | 1.57 m |
| 20 AWG | 0.033 Ω/m | 7.5 m | 4.2 m | 2.50 m |
Consiglio pratico: per un cavo USB 2.0 lungo 3–5 m che alimenta effettivamente un dispositivo, usare conduttori di alimentazione 22–24 AWG e una coppia dati 28 AWG. Per 900 mA o 1.5 A, accorciare il cavo oppure usare 20–22 AWG. Verificare la tensione sul dispositivo sotto carico.