Grundlegende Unterschiede zu USB 3.0 Der USB-3.1-Stecker unter der Lupe

Steckgesicht und Abmessung des USB3.1-Steckers, Typ C
Steckgesicht und Abmessung des USB3.1-Steckers, Typ C

Am neuen USB-Stecker führt kein Weg vorbei! Daher lohnt ein genauer Blick. Woher rührt z.B. die Verdoppelung der Datenrate im Vergleich zum Vorgängermodell?

von Andreas Aigner, Business Development Manager von Würth Elektronik eiSos

Die jüngste Generation von USB macht dem Namen »Universal Serial Bus« alle Ehre, denn in der Telekommunikation wird sich USB 3.1 sowie der neue Steckverbinder-Typ C breitflächig als Standard etablieren. Aber nicht nur Telekommunikations- und Consumer-Produkte verlangen nach höherer Stromversorgung und schnellerer Datenübertragung. Gleiches trifft auch auf industrielle Applikationen zu, etwa auf tragbare Mess- und Testgeräte.

Daher lohnt ein genauer Blick auf das Stecker-Design: Wie ist zum Beispiel die Verdoppelung der Datenraten auf 10 GBit/s – im Vergleich zu USB 3.0 – umgesetzt und wie unterscheidet sich die Spezifikation USB 3.1 von der Vorgänger-Generation?

Bilder: 4

USB3.1

Der neue USB3.1-Steckverbinder im Detail

Veränderte Schirmung

Erstens wurde durch eine veränderte Schirmung die EMV-Leistung verbessert. Zweitens führen Modifikationen des Protokolls zu ca. 20 Prozent mehr Bandbreite. USB 3.0 verwendet eine 8b/10b-Codierung. Mit USB 3.1 ist man auf ein 128b/132b-Codier-Schema umgestiegen. Gleichzeitig wurde der tolerierbare Jitter von 200 auf 100  ps auf allen Sende- und Empfangsleitungen herabgesetzt, um die Bitfehlerrate (BER) auf 10-12 zu reduzieren.

Auswirkungen auf die Stecker-Typen

  • Beim Stecker-Typ A ändert sich aufgrund der verstärkten Schirmung die Hardware geringfügig, dennoch bleibt der Steckverbinder abwärtskompatibel. Beim Power-Delivery-kompatiblen Stecker kommen zwei Pins für die Stromversorgung und das Erkennen des Steckzustandes hinzu.
  • Weitestgehend mit den Spezifikationen von USB 3.0 stimmen der Steckverbinder-Typ B sowie der Micro-Stecker überein, jedoch verfügen sie über eine zusätzliche Schirmung.
  • Völlig neu dagegen ist der Stecker-Typ C: durch 24 Pins ist er beidseitig steckbar und unterstützt ebenfalls Power Delivery. Auch die Buchse vom Typ C ist beidseitig steckbar. Damit entfällt erstmals das Problem des »Falschherum-Steckens«. Mit einer Steckkraft von 5 bis 8 N benötigt der Typ-C-Steckverbinder nicht nur den geringsten Kraftaufwand, um ihn in die Buchse zu stecken, er ist – ebenso wie der Micro B –, für 10.000 Steckzyklen ausgelegt.

Pin-Belegung beim Typ C

Die Pin-Belegung der Buchse des Typs C ist in der Grafik 1 (Bildergallerie) dargestellt. Die Pins A1 bis A12 entsprechen den Pins B12 bis B1 in absteigender Reihenfolge, wodurch der zugehörige Stecker beliebig herum eingesetzt werden kann. Die Pins A1/B1 und A12/B12 für die Masseanbindung sowie A4/B4 und A9/B9 für die Bus-Spannung gewährleisten zusammen mit den Pins A6/B6 und A7/B7 als Datenpaar und einem entsprechenden Adapter die Abwärtskompatibilität zu USB 2.0. Ebenfalls mit einem Adapter können die Pins A2/B2 und A3/B3 (Super-Speed Transmitter) sowie A10/B10 und A11/B11 (Super-Speed Receiver) kontaktiert werden, um die Kompatibilität zu USB 3.0 zu gewähren. Die Pins A5/B5 dienen als Konfigurationskanal und die Pins A8/B8 zur Seitenbandbenutzung – das ist der wesentliche Unterschied, der USB 3.1 ausmacht.

Ein vollständig bestückter Typ C-Steckverbinder hat nur 22 Pins, da die Kontakte B6 und B7 zur Vermeidung von Übersprechen und Störungen durch zu enge Leiterbahnführung nicht vorhanden sind. Die sechs Flansche im Gehäuse der 5-A-Buchse halten den Stecker sicher fest.