Connecteur USB

Modèle:Infobox Connectique La version initiale de la norme USB a mis en place des connecteurs faciles à utiliser et robustes, des révisions additionnelles ont également ajouté des connecteurs plus petits permettant leur utilisation dans les appareils mobiles. La norme USB a apporté des connecteurs spécifiques et rétro-compatibles permettant des débits plus rapides allant jusqu’à Modèle:Unité. La norme USB inclut également une alimentation électrique disponible pour les périphériques. Au départ limitée à Modèle:Unité, elle s'est adaptée aux besoins des utilisateurs et permet aujourd’hui de délivrer jusqu'à Modèle:Unité.

Grâce à ses fonctionnalités, le connecteur USB s'est rapidement développé et il équipe aujourd'hui de nombreux appareils mobiles tels que les smartphones.

De son côté, l'Union européenne a imposé l'utilisation du connecteur USB Type-C pour les appareils mobiles de petite taille à partir de 2024 et envisage d'étendre cette obligation aux ordinateurs portables, Modèle:Source insuffisante.

Connecteur

Connecteurs USB A, B et C et leurs déclinaisons selon la norme employée.

Contrairement à d'autres bus de communication, l'USB est directionnel, c'est-à-dire que l'un des appareils est considéré comme hôte et l'autre comme périphérique. Cela permet de s'assurer qu'aucune interaction non voulue ne se produise et n'endommage les appareils. L'USB intègre ces protections sous la forme de connecteurs spécifiques selon que l'appareil soit hôte ou périphérique. De par cette différentiation hôte-périphérique, les câbles USB possèdent un connecteur physique spécifique pour l'hôte d'un côté, noté USB A, et un connecteur spécifique au périphérique noté USB B. Les connecteurs peuvent posséder un code couleur permettant d'identifier leurs caractéristiques, par exemple la fonctionnalité SuperSpeed qui est identifiée grâce à la couleur bleue.

Le connecteur hôte est le connecteur USB A, il se décline en trois tailles. La version classique est appelée Type-A. C'est la plus ancienne des trois tailles, mais également la plus grande et la plus résistante. Les deux autres versions ne sont arrivées qu'après, sous la forme de connecteurs plus petits avec les connecteurs dit Mini-A et Micro-A. De manière similaire, le connecteur périphérique est le connecteur USB B et se décline également en trois tailles différentes. La version dite Type-B est la plus grande et les connecteurs supplémentaires Mini-B et Micro-B ont ensuite été introduits. Ce dernier a été particulièrement utilisé par les appareils mobiles avant d'être remplacé par l'USB Type-C. Le connecteur à usage mixte est le connecteur USB Type-C, il n'existe que sous une unique forme et a été créé pour supplanter les connecteurs USB précédents. Il s'agit d'un connecteur réversible de forme oblongue qui possède 24 broches et qui permet de faire transiter de nombreux protocoles de communications tels que Display Port, Thunderbolt ou encore Power delivery.

Propriétés

Durabilité

Étant donné que le connecteur USB est un connecteur dit hot-plug, c'est-à-dire que son utilisation consiste à être branché et débranché fréquemment d'un ordinateur en marche, il a été conçu pour supporter de nombreux cycles de branchement-débranchement. Il s'agit d'une différence majeure avec la plupart des autres connecteurs qui n’étaient pas aussi robustes. Les connecteurs standards doivent pouvoir supporter au moins Modèle:Unité, tandis que les mini-connecteurs doivent supporter Modèle:Unité et les connecteurs micro et Type-C doivent supporter Modèle:Unité. Pour permettre cela, un mécanisme de rétention utilise un ressort au niveau du connecteur chez les connecteurs micro. Dans un connecteur USB normal, la partie métallique qui entoure les connecteurs est insérée avant toutes les autres broches et est généralement mise à la terre, ce qui permet d'éliminer toute électricité statique et de permettre d’isoler les paires du câble contre les interférences extérieures. Les broches transportant des données sont en retrait par rapport aux broches transportant de l'énergie électrique, pour permettre au périphérique de s'allumer avant d'échanger des données.

Compatibilités

La norme USB définit des tolérances minimales, que les connecteurs USB conformes doivent respecter pour éviter les incompatibilités entre les différents câbles et s'assurer qu'un connecteur ne gêne pas les connecteurs adjacents.

Types de connecteurs

Les premiers connecteurs à être définis sont les connecteurs Type A et B standards. Ils étaient de formes différentes pour indiquer clairement à l'utilisateur quel embout insérer. D'autres connecteurs ont ensuite été définis à cause du besoin de connecteurs plus petits et plus résistants.

Connecteurs standards

USB Type-A

Le connecteur USB Type-A dit "plug" est un rectangle de Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut, le réceptacle associé mesure Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut.

USB Type-B

Le connecteur USB Type-B 2.0 dit "plug" est un rectangle de Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut dont les coins supérieurs sont tronqués, le réceptacle associé mesure Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut.

Le connecteur USB Type-B 3.0 dit "plug" est un rectangle de Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut dont l’appendice supérieur est large de Modèle:Unité, le réceptacle associé mesure Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut.

Lors de l'arrivée de la norme USB 3.0, l'USB Implementer Forum introduit deux types de connecteurs USB Type-B SuperSpeed, La première version avec 9 broches qui est aujourd'hui utilisée ainsi qu'une version "Powered" permettant à un périphérique d'alimenter le hub auquel il serait branché grâce à deux broches supplémentaires. Cette version ne s'est cependant jamais développée et les versions suivantes de la norme USB l'ont abandonné.

USB Type-C

Modèle:Article détailléLe connecteur USB Type-C dit "plug" est un connecteur de forme oblongue, de Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut. Le réceptacle associé mesure Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut.

Mini connecteurs

USB Mini-A

Le connecteur Mini-A et le réceptacle associé dit réceptacle AB ont été abandonnés par l'USB Implementer Forum en mai 2007 en faveur de l'USB Micro-A.

USB Mini-B

Le connecteur USB 2.0 Mini-B dit "plug" est un connecteur de Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut dont les coins inférieurs sont tronqués, le réceptacle associé mesure Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut.

Micro connecteurs

USB Micro-A

Le connecteur USB 2.0 Micro-A dit "plug" est un rectangle de Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut, le réceptacle associé, dit réceptacle AB (c'est-à-dire qui accepte les connecteurs Micro-A et Micro-B) mesure Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut.

Le connecteur USB 3.0 Micro-A dit "plug" est un rectangle de Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut, le réceptacle associé, dit réceptacle AB (c'est-à-dire qui accepte les connecteurs Micro-A et Micro-B) mesure Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut.

USB Micro-B

Le connecteur USB 2.0 Micro-B dit "plug" est un connecteur de Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut dont les coins inférieurs sont tronqués, le réceptacle associé mesure Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut.

Le connecteur USB 3.0 Micro-B dit "plug" est un connecteur de Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut dont les coins inférieurs sont tronqués, le réceptacle associé mesure Modèle:Unité de large et Modèle:Unité de haut.

Câblage

Les connecteurs USB possèdent des câblages différents selon qu'ils sont de haute vitesse jusqu’à la norme USB 2.0 ou de très haute vitesse après la norme USB 3.0.

USB 2.0

Connecteurs standards

Câblage USB standard

Broche	Fonction	Couleur	Description
1	VBUS	Rouge	+5 V ; +5 V ; +9 V ; +15 V ; +20 V avec l'USB Power Delivery
2	D-	Blanc	Paire différentielle pour les données -
3	D+	Vert	Paire différentielle pour les données +
4	GND	Noir	Masse

Connecteurs Mini

Câblage USB Mini

Broche	Fonction	Couleur	Description
1	VBUS	Rouge	+5 V ; +5 V ; +9 V ; +15 V ; +20 V avec l'USB Power Delivery
2	D-	Blanc	Paire différentielle pour les données -
3	D+	vert	Paire différentielle pour les données +
4	ID	pas de câble	connecteur On-The-go, permet de différencier hôte et périphérique : Hôte : connecté à la masse Périphérique : non connecté
5	GND	Noir	Masse

Connecteurs Micro

Câblage USB Micro

Broche	Fonction	Couleur	Description
1	VBUS	Rouge	+5 V ; +5 V ; +9 V ; +15 V ; +20 V avec l'USB Power Delivery
2	D-	Blanc	Paire différentielle pour les données -
3	D+	vert	Paire différentielle pour les données +
4	ID	pas de câble	connecteur On-The-go, permet de différencier hôte et périphérique : Hôte : connecté à la masse Périphérique : non connecté
5	GND	Noir	Masse

USB 3.0

Connecteurs standards A et B

Câblage USB SuperSpeed Standard

Broche	Fonction			Couleur	Description
	USB Type-A	USB Type-B	USB Type-B "Powered"
1	VBUS			Rouge	+5 V ; +5 V ; +9 V ; +15 V ; +20 V avec l'USB Power Delivery
2	D-			Blanc	Paire différentielle pour les données -
3	D+			Vert	Paire différentielle pour les données +
4	GND			Noir	Masse
5	SSRX-	SSTX-		Bleu	Paire différentielle SuperSpeed
6	SSRX+	SSTX+		Jaune
7	GND_DRAIN				Masse pour le signal
8	SSTX-	SSRX-		Violet	Paire différentielle SuperSpeed
9	SSTX+	SSRX+		Orange
10			DPWR		Alimentation fournie par le périphérique
11			DGND		Masse pour DPWR

Connecteur standard C

USB Type-C SuperSpeed

Câblage USB Type-C SuperSpeed

Broche	A12	A11	A10	A9	A8	A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1
Fonction	GND	SSRX2+	SSRX2-	VBUS	SBU1	D-	D+	CC1	VBUS	SSTX1-	SSTX1+	GND
Description	Masse	Paire différentielle SuperSpeed	Paire différentielle SuperSpeed	Alimentation	Canal auxiliaire	Paire différentielle pour les données -	Paire différentielle pour les données +	Canal de configuration	Alimentation	Paire différentielle SuperSpeed	Paire différentielle SuperSpeed	Masse
Description	Masse	Paire différentielle SuperSpeed	Paire différentielle SuperSpeed	Alimentation	Canal de configuration	Paire différentielle pour les données +	Paire différentielle pour les données -	Canal auxiliaire	Alimentation	Paire différentielle SuperSpeed	Paire différentielle SuperSpeed	Masse
Fonction	GND	SSTX2+	SSTX2-	VBUS	CC2	D+	D-	SBU2	VBUS	SSRX1-	SSRX1+	GND
Broche	B1	B2	B3	B4	B5	B6	B7	B8	B9	B10	B11	B12

Connecteurs Micro

Câblage USB SuperSpeed Micro

Broche	Fonction		Couleur	Description
	USB Micro-A	USB Micro-B
1	VBUS		Rouge	+5 V ; +5 V ; +9 V ; +15 V ; +20 V avec l'USB Power Delivery
2	D-		Blanc	Paire différentielle pour les données -
3	D+		vert	Paire différentielle pour les données +
4	ID		pas de câble	connecteur On-The-go, permet de différencier hôte et périphérique : Hôte : connecté à la masse Périphérique : non connecté
5	GND		Noir	Masse
6	SSRX-	SSTX-	Bleu	Paire différentielle SuperSpeed
7	SSRX+	SSTX+	Jaune
8	GND_DRAIN			Masse pour le signal
9	SSTX-	SSRX-	Violet	Paire différentielle SuperSpeed
10	SSTX+	SSRX+	Orange

Débit et puissance

Résumé des débits

Nom	Année	Encodage	Paires	topologie du lien	fonctionnement du lien	Débit théorique par paire	Débit théorique descendant	Débit théorique montant	Logo
Modèle:Nobr "low speed"	1996	NRZI	1	paire unique	Half-Duplex	Modèle:Unité	Modèle:Unité
Modèle:Nobr "full speed"	1998					Modèle:Unité	Modèle:Unité
Modèle:Nobr "high speed"	2000					Modèle:Unité	Modèle:Unité
USB 3.2 Modèle:Nobr	2008	8b/10b	Modèle:Nobr	symétrique	Full-Duplex (multi-simplex)	Modèle:Unité	Modèle:Unité	Modèle:Unité
USB 3.2 Modèle:Nobr	2017		Modèle:Nobr	symétrique agrégé			Modèle:Unité	Modèle:Unité
USB 3.2 Modèle:Nobr	2013	128b/132b	Modèle:Nobr	symétrique		Modèle:Unité	Modèle:Unité	Modèle:Unité
USB 3.2 Modèle:Nobr	2017		Modèle:Nobr	symétrique agrégé			Modèle:Unité	Modèle:Unité
USB4 Modèle:Nobr	2019	64b/66b	Modèle:Nobr	symétrique		Modèle:Unité	Modèle:Unité	Modèle:Unité
USB4 Modèle:Nobr			Modèle:Nobr	symétrique agrégé			Modèle:Unité	Modèle:Unité
USB4 Modèle:Nobr		128b/132b	Modèle:Nobr	symétrique		Modèle:Unité	Modèle:Unité	Modèle:Unité
USB4 Modèle:Nobr			Modèle:Nobr	symétrique agrégé			Modèle:Unité	Modèle:Unité
USB4 Modèle:Nobr	2022	PAM3 11b / 7t	Modèle:Nobr	symétrique agrégé		Modèle:Unité	Modèle:Unité	Modèle:Unité	Modèle:Note
			Modèle:Nobr	asymétrique agrégé			Modèle:Unité	Modèle:Unité
			Modèle:Nobr				Modèle:Unité	Modèle:Unité

Depuis la version 2.0 de la norme USB4, les configurations de paires asymétriques ont été définies. Dans une configuration de type asymétrique, l'un des côtés du lien opère avec trois paires pour la transmission et une paire pour la réception, tandis que l'autre côté du lien opère avec trois paires pour la réception et une paire pour la transmission. Cette configuration asymétrique n'est supportée que par les liens Modèle:Nobr qui peuvent donc être soit symétrique soit asymétriques, en effet les liens Modèle:Nobr et Modèle:Nobr ne supportent pas cette configuration et sont donc toujours symétriques. Les liens Modèle:Nobr ne peuvent opérer que de façon agrégée, il n'existe donc pas de mode Modèle:Nobr pour l' USB4 Modèle:Nobr.

Dans le cas des liens Modèle:Nobr, le signal est transmis grâce à un encodage PAM3 (Modulation d'impulsions en amplitude ou Pulse Amplitude Modulation (PAM) en anglais à 3 niveaux) à une vitesse de Modèle:Unité par paire où chaque symbole encode 11/7 bits (environ Modèle:Unité) grâce à un mappage 11 bits à 7 trits (2048 codes à 2187 codes), cela représente une efficacité de plus de 99 % par rapport à l'efficacité maximale de ${\log }_2(3)$ bits.

Annexes

Articles Connexes

• USB
• USB Type-C
• Transmission série