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Die richtige Verbindung - Stecker- und Kabel (1/3)

Im Zeitalter der Digitalisierung stehen auch Fortschritte bei den Verbindungssystemen an. Buchsen und Kabel machen schließlich nur Sinn, wenn die Daten möglichst bruchlos und ohne Qualitätsverlust weiter geleitet werden. Auf dem Gebiet haben inzwischen die USB-Familie und andere Standards längst die traditionelle TV-Technik (Scart etc.) oder Funk-Schnittstellen wir Bluetooth oder WLAN abgelöst.

Mit dem Vormarsch von HDTV, das in Deutschland seit 2016 auch terrestrisch gesendet wird, wurden leistungsfähigere digitale Schnittstellen wie HDMI oder DVI (bzw. die passenden Verkabelungen) zwischen Empfangsgeräten bzw. Signalquellen (z.B. Computer, Settopboxen) in RIchtung Fernseher bzw. Displays erforderlich. Die hergebrachten analogen Verbindungen á la Scart waren für die HD-Bildqualität unzureichend und letztlich schädlich.

Dieser Teil des Beitrags gibt einen Überblick über die Eigenschaften der verschiedenen Generationen der USB-Familie.


Digital: USB 2.0 | USB 3.0 | USB C | HDMI | DisplayPort | DVI | Mehrkanalton
Analog: Scart | Cinch | S-Video


USB - Universal Serial Bus 1.0, 1.1, 2.0
Neues (oben) und altes (unten) USB Logo USB-Stecker Typ A, Typ B (oben) und Micro-USB Der 1996 eingeführte „Universal Serial Bus“ verbindet Computer und externe Geräten (Maus, Scanner, Drucker, Speichergeräte usw.) und ersetzte diverse Schnittstellen wie RS-232, Centronics, PS2 etc. USB-Geräte werden vom Computer bzw. dem dessen Betriebssystem automatisch erkannt und eingebunden.

Die Version 2.0 setzte im Jahr 2000 die Übertragungsleistung von 12 auf 480 Megabit pro Sekunde herauf und stellt zusätzlich eine Stromversorgung für angeschlossene Geräte bereit. Die Stromstärke liegt bei 100 mA und kann auf Anforderung auf 500 mA erhöht werden. Das war eine der Voraussetzungen für u.a. die praktischen TV- und Radio-Empfangssticks. Mittels „Polling“ - d.h. permanenter Statusabfrage - wird das USB-Gerät überwacht.

Es gibt verschiedene Steckervarianten (Standard-, Mini- und Micro-USB; jeweils Typ A bzw. Typ B). Micro-USB wird vorwiegend für kleine Geräte (z.B. Smartphones) verwendet und ermöglicht sowohl die Datenübertragung als auch den Anschluß eines Akku-Ladegerätes.

Pinbelegung USB-Standard Typ A und B
Pinbelegung USB A und B. Grafik: Wikipedia Nr.

1
2
3
4
  Name

VCC
D-
D+
GND
  Farbe

Rot
Weiß
Grün
Schwarz
  Beschreibung

+5 Volt
Data -
Data +
Masse

Pinbelegung USB-Mini und Micro Typ A und B
Pinbelegung USB A und B. Grafik: Wikipedia
Pinbelegung USB A und B. Grafik: Wikipedia
Nr.

1
2
3
4
5
  Name

VCC
D-
D+
ID
GND
  Farbe

Rot
Weiß
Grün
Keine
Schwarz
  Beschreibung

+5 Volt
Data -
Data +
Typ A: Masse, Typ B: frei
Masse

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USB - Universal Serial Bus 3.x
USB SuperSpeed 3.0 Logo USB 3.0-Kabel Ab Ende 2009 wurde USB 3.0 („Superspeed“) eingeführt. Damit wird der Datentransfer auf 4,8 Gigabit pro Sekunde verzehnfacht. Es dürfen nur Geräte als „USB 3.0-kompatibel“ beworben werden, die im „Superspeed“-Modus arbeiten. Die Kabel haben eine blaue Markierung des Steckerinneren (siehe Fotos rechts).

Die Stromstärke liegt bei 150 mA und kann auf Anforderung auf 900 mA erhöht werden. Fünf zusätzliche Pins ermöglichen Stromsparfunktionen: Fließen keine Daten, wird ein Gerät abgeschaltet. Wird gar kein Gerät verwendet, kann auch der Hub stromlos gelegt werden.

USB 2.0 Geräte können an USB 3.0-Anschlüssen verwendet werden, umgekehrt geht das nicht. Die Vermarktung wurde mit externen Festplatten begonnen, denn USB 3.0 mit seinem hohen Datendurchsatz beschleunigt die Übertragung großer Datenmengen - zum Beispiel für HDTV-Videos - erheblich.

Pinbelegung USB 3.0

Pinbelegung USB 3.0. Grafik: Wikipedia
Nr.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
  Name

VCC
D-
D+
GND
SSTX+
SSTX-
GND
SSRX+
SSRX-
  Farbe

Rot
Weiß
Grün
Schwarz
  Beschreibung

+5 Volt
Data -
Data +
Masse
Daten von Host +
Daten von Host -
Masse
Daten an Host +
Daten an Host -
USB 3.0 ist ebenso wie 2.0 für eine Vielzahl von Geräten - nicht nur der Computerwelt - geeignet und wird im TV-Bereich u.a. für den Anschluß von Speichern (Festplatten, USB-Sticks) mit Mediendaten an Fernsehgeräte sowie als Schnittstelle für Software-Upgrades verwendet. Seit etwa 2012 dient USB auch zur Aufladung der Akkus von Mediengeräten wie MP3-Playern, Digitalradios oder Smartphones.

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USB - Universal Serial Bus C

Die 2016 standardisierte miniaturisierte Variante USB-C wurde mit dem Blick auf mobile Geräte als einheitliche Schnittstelle konzipiert. Dabei dachte man nicht nur an die Verbindung mit Ladegeräten und Computern.Möglich sind u.a. auch der Anschluß von mehreren Displays und das Musikhören.

Pinbelegung USB-C

  Nr.

A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
A11
A12
  Name

GND
SSTXp1
SSTXn1
Vbus
CC1
Dp1
Dn1
SBU1
Vbus
SSRXn2
SSRXp2
GND
  Beschreibung

Masse
SuperSpeed Paar #1, TX, positiv
SuperSpeed Paar #1, TX, negativ
Spannung
Konfiguration
USB 2.0 Paar 1, positiv
USB 2.0 Paar 1, negativ
Seitenbandbenutzung1
Spannung
SuperSpeed Paar #4, RX, negativ
SuperSpeed Paar #4, RX, positiv
Masse
  Nr.

B12
B11
B10
B9
B8
B7
B6
B5
B4
B3
B2
B1
  Name

GND
SSRXp1
SSRXn1
Vbus
SBU2
Dn2
Dp2
CC2
Vbus
SSTXn2
SSTXp2
GND
  Beschreibung

Masse
SuperSpeed Paar #2, RX, positiv
SuperSpeed Paar #2, RX, negativ
Spannung
Seitenbandnutzung2
USB 2.0 Paar 2, negativ
USB 2.0 Paar 2, positiv
Konfiguration
Spannung
SuperSpeed Paar #3, TX, negativ
SuperSpeed Paar #3, TX, positiv
Masse
Sie Bauform ist mit 2x12 Polen verpolungssicher. Die oberere Reihe wird von links gezählt, die untere von rechts (Grafik klicken für Belegungsschema).

Die Ladeleistung ist mit bis zu 100 Watt (5 Ampere bei 20 Volt) angegeben. Künftig sollen bis 240 Watt (5 Ampere bei 48 Volt - „Extended Power Range“ EPR) möglich werden. USB-C Kabel sind in drei Leistungs- und Preisstufen erhältlich: Die Eignung für maximal 5, 10 oder 20 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) soll auf den Verpackungen vermerkt sein.

EU-Ziel: USB-C für alle Mobilgeräte

Die EU-Gremien schlugen im Juni 2022 auf USB-C als Standard für Ladeanschlüsse für Mobilgeräte aller Art vor. Die offizielle Beschlußfassung - und damit die Einführung ab 2024 - gilt als sicher. Betroffen ist eine Vielzahl von Mobilgeräten - Mobiltelefone, Tablets, Laptops, E-Bookreader, Kameras, Kopfhörer, tragbare Lautsprecher, Navis, Smartwatches usw. Dem waren jahrelange Debatten vorausgegangen. Vor allem Apple wollte nicht auf seinen proprietären Lightning-Standard verzichten, um das Monopol auf eigene (teure) Ladetechnk zu bewahren.

Mehr Infos: Homepage des USB Implementers Forum, USB-Übersicht (Wikipedia).

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