Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- hardware:usb_kabel [2025/08/06 07:43] – [USB 3.0] dominik
+++ hardware:usb_kabel [2025/08/06 16:59] (current) – [YouTube Video #xxx] dominik
@@ Line 3: / Line 3: @@
 Stell dir eine Welt ohne USB vor – ein Kabelsalat aus unzähligen verschiedenen Anschlüssen für jedes einzelne Gerät. Glücklicherweise hat der Universal Serial Bus (USB) seit seiner Einführung 1996 für eine Revolution in der Konnektivität gesorgt. In diesem Video tauchen wir tief in die Materie ein: vom inneren Aufbau und der Pinbelegung der verschiedenen USB-Standards bis hin zu den Kabeln, die du für High-Speed-Datenübertragung und schnelles Laden wirklich brauchst. Zum Schluss sehen wir uns an, wie du mit einfachen Testern die Spreu vom Weizen trennen kannst.
-===== YouTube Video #xxx =====
+===== YouTube Video #138 =====
-{{youtube>xxx?half}}
+{{youtube>_wcKflajVTw?half}}
 \\
 ===== Die Evolution – Von USB 1.0 bis USB 4.0 V2 =====
-^ Standard       ^ Bezeichnung(-en)                                 ^ Eingeführt   ^ Datenübertragungsrate    ^ Max. Spannung                    ^ Max. Strom                                                                    ^ max. Leistung                          ^ Wichtige Neuerungen                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               ^
+^ Standard       ^ Bezeichnung(-en)                                   ^ Eingeführt   ^ Datenübertragungsrate    ^ Max. Spannung                    ^ Max. Strom                                                                    ^ max. Leistung                          ^ Wichtige Neuerungen                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               ^
-| USB 1.0 / 1.1  | USB 1.0 / 1.1                                    | 1996 / 1998  | 12 Mbit/s (Full Speed)   | 5V                               | 500 mA                                                                        | 2,5W                                   | - Einführung eines universellen Standards für Peripheriegeräte (Maus, Tastatur, Drucker).\\ - Zwei Geschwindigkeiten: Low-Speed (1.5 Mbps) und Full-Speed (12 Mbps).\\ - Stromversorgung: 5 V bei bis zu 500 mA (2.5 W).\\ - Plug-and-Play-Unterstützung für einfache Geräteerkennung.                                                                                                            |
+| USB 1.0 / 1.1  | USB 1.0 / 1.1                                      | 1996 / 1998  | 12 Mbit/s (Full Speed)   | 5V                               | 500 mA                                                                        | 2,5W                                   | - Einführung eines universellen Standards für Peripheriegeräte (Maus, Tastatur, Drucker).\\ - Zwei Geschwindigkeiten: Low-Speed (1.5 Mbps) und Full-Speed (12 Mbps).\\ - Stromversorgung: 5 V bei bis zu 500 mA (2.5 W).\\ - Plug-and-Play-Unterstützung für einfache Geräteerkennung.                                                                                                            |
-| USB 2.0        | USB 2.0                                          | 2000         | 480 Mbit/s (High Speed)  | 5V                               | 500 mA (Standard) \\ 1.5 A (BC 1.2) \\ (BC = Battery Charging Specification)  | 2.5 W (Standard) \\ 7.5 W (BC 1.2)     | - Neue Geschwindigkeit: High-Speed (480 Mbps, 40x schneller als Full-Speed).\\ - Battery Charging Specification (BC 1.1/1.2): Bis zu 1.5 A bei 5 V (7.5 W) für schnellere Ladung.\\ - Rückwärtskompatibilität zu USB 1.x.\\ - Unterstützung für Massenspeicher (z. B. USB-Sticks).                                                                                                                |
+| USB 2.0        | USB 2.0                                            | 2000         | 480 Mbit/s (High Speed)  | 5V                               | 500 mA (Standard) \\ 1.5 A (BC 1.2) \\ (BC = Battery Charging Specification)  | 2.5 W (Standard) \\ 7.5 W (BC 1.2)     | - Neue Geschwindigkeit: High-Speed (480 Mbps, 40x schneller als Full-Speed).\\ - Battery Charging Specification (BC 1.1/1.2): Bis zu 1.5 A bei 5 V (7.5 W) für schnellere Ladung.\\ - Rückwärtskompatibilität zu USB 1.x.\\ - Unterstützung für Massenspeicher (z. B. USB-Sticks).                                                                                                                |
-| USB 3.0        | USB 3.1 Gen 1\\ USB 3.1 Gen 2                    | 2008         | 5 Gbit/s (SuperSpeed)    | 5V                               | 900 mA                                                                        | 4.5 W                                  | - SuperSpeed-Modus: 5 Gbps (10x schneller als USB 2.0).\\ - Erhöhte Stromversorgung: 900 mA bei 5 V (4.5 W).\\ - Neue Steckerfarbe (blau) für einfache Erkennung.\\ - Zusätzliche Pins (5 statt 4) für bidirektionale Datenübertragung.\\ - Rückwärtskompatibilität zu USB 2.0.                                                                                                                   |
+| USB 3.0        | USB 3.2 Gen 1x1 \\ USB 3.1 Gen 1\\ USB 3.1 Gen 2   | 2008         | 5 Gbit/s (SuperSpeed)    | 5V                               | 900 mA                                                                        | 4.5 W                                  | - SuperSpeed-Modus: 5 Gbps (10x schneller als USB 2.0).\\ - Erhöhte Stromversorgung: 900 mA bei 5 V (4.5 W).\\ - Neue Steckerfarbe (blau) für einfache Erkennung.\\ - Zusätzliche Pins (5 statt 4) für bidirektionale Datenübertragung.\\ - Rückwärtskompatibilität zu USB 2.0.                                                                                                                   |
-| USB 3.1        | USB 3.2 Gen 1 \\ USB 3.2 Gen 2                   | 2013         | 10 Gbit/s (SuperSpeed+)  | 5 V (Standard) \\ 20 V (PD)      | 3 A (mit USB-C) \\ 5 A (PD 2.0)                                               | 15 W (Standard) \\ 100 W (PD)          | - SuperSpeed+: 10 Gbps (doppelt so schnell wie USB 3.0).\\ - Einführung von USB-C: Reversible Stecker, kompakter Formfaktor.\\ - USB Power Delivery (PD 2.0): Bis zu 5 A bei 20 V (100 W).\\ - Unterstützung für Alternate Modes (z. B. DisplayPort, HDMI über USB-C).\\ - E-Marker-Kabel für Leistungen >3 A oder >USB 2.0-Speed.                                                                |
+| USB 3.1        | USB 3.2 Gen 2x1 \\ USB 3.2 Gen 1 \\ USB 3.2 Gen 2  | 2013         | 10 Gbit/s (SuperSpeed+)  | 5 V (Standard) \\ 20 V (PD)      | 3 A (mit USB-C) \\ 5 A (PD 2.0)                                               | 15 W (Standard) \\ 100 W (PD)          | - SuperSpeed+: 10 Gbps (doppelt so schnell wie USB 3.0).\\ - Einführung von USB-C: Reversible Stecker, kompakter Formfaktor.\\ - USB Power Delivery (PD 2.0): Bis zu 5 A bei 20 V (100 W).\\ - Unterstützung für Alternate Modes (z. B. DisplayPort, HDMI über USB-C).\\ - E-Marker-Kabel für Leistungen >3 A oder >USB 2.0-Speed.                                                                |
-| USB 3.2        | USB 3.2 Gen2x2 \\ 	USB 4 Gen2x2                  | 2017         | Bis zu 20 Gbit/s         | 5 V (Standard) \\ 20 V (PD)      | 3 A (mit USB-C) \\ 5 A (PD 3.0)                                               | 15 W (Standard) \\ 100 W (PD)          | - SuperSpeed+ 2x2: Bis zu 20 Gbps durch Multi-Lane-Operation (zwei 10-Gbps-Lanes).\\ - Gleiche Stromspezifikationen wie USB 3.1 (100 W mit PD 3.0).\\ - Verbesserte Kabel- und Steckerstandards für höhere Bandbreite.\\ - Rückwärtskompatibilität zu USB 3.1/3.0/2.0.\\ - Exklusiv für USB-C (keine USB-A-Unterstützung für 2x2).                                                                |
+| USB 3.2        | USB 3.2 Gen2x2 \\ 	USB 4 Gen2x2                    | 2017         | Bis zu 20 Gbit/s         | 5 V (Standard) \\ 20 V (PD)      | 3 A (mit USB-C) \\ 5 A (PD 3.0)                                               | 15 W (Standard) \\ 100 W (PD)          | - SuperSpeed+ 2x2: Bis zu 20 Gbps durch Multi-Lane-Operation (zwei 10-Gbps-Lanes).\\ - Gleiche Stromspezifikationen wie USB 3.1 (100 W mit PD 3.0).\\ - Verbesserte Kabel- und Steckerstandards für höhere Bandbreite.\\ - Rückwärtskompatibilität zu USB 3.1/3.0/2.0.\\ - Exklusiv für USB-C (keine USB-A-Unterstützung für 2x2).                                                                |
-| USB 4.0        | USB 4 Gen3 \\ USB 4 Gen3x2 \\ USB 4 Version 1.0  | 2019         | Bis zu 40 Gbit/s         | 5 V (Standard) \\ 20 V (PD)      | 3 A (mit USB-C) \\ 5 A (PD 3.0)                                               | 15 W (Standard) \\ 100 W (PD)          | - Bis zu 40 Gbps durch Tunneling-Technologie (ähnlich Thunderbolt 3).\\ - Thunderbolt 3-Kompatibilität (optional) für kompatible Geräte.\\ - Verbesserte Bandbreitenzuweisung für Video (DisplayPort) und Daten (PCIe-Tunneling).\\ - Gleiche Stromspezifikationen wie USB 3.2 (100 W mit PD 3.0).\\ - Pflicht für USB-C, keine USB-A-Unterstützung.\\ - Rückwärtskompatibilität zu USB 3.x/2.0.  |
+| USB 4.0        | USB 4 Gen3 \\ USB 4 Gen3x2 \\ USB 4 Version 1.0    | 2019         | Bis zu 40 Gbit/s         | 5 V (Standard) \\ 20 V (PD)      | 3 A (mit USB-C) \\ 5 A (PD 3.0)                                               | 15 W (Standard) \\ 100 W (PD)          | - Bis zu 40 Gbps durch Tunneling-Technologie (ähnlich Thunderbolt 3).\\ - Thunderbolt 3-Kompatibilität (optional) für kompatible Geräte.\\ - Verbesserte Bandbreitenzuweisung für Video (DisplayPort) und Daten (PCIe-Tunneling).\\ - Gleiche Stromspezifikationen wie USB 3.2 (100 W mit PD 3.0).\\ - Pflicht für USB-C, keine USB-A-Unterstützung.\\ - Rückwärtskompatibilität zu USB 3.x/2.0.  |
-| USB4 v2        | USB 4 Version 2.0                                | 2022         | Bis 80 Gbps              | 5 V (Standard) \\ 48 V (PD 3.1)  | 3 A (mit USB-C) \\ 5 A (PD 3.1)                                               | 15 W (Standard) \\ 240 W (PD 3.1 EPR)  | - Bis zu 80 Gbps durch erweiterte Tunneling-Technologie (z. B. asymmetrisches 120/40 Gbps für Displays).\\ - USB Power Delivery 3.1 mit Extended Power Range (EPR): Bis zu 48 V bei 5 A (240 W).\\ - Verbesserte Unterstützung für hochauflösende Displays (z. B. 8K@120 Hz).\\ - Rückwärtskompatibilität zu USB4/3.x/2.0.\\ - Strengere Anforderungen an E-Marker-Kabel für Hochleistungsmodi.   |
+| USB4 v2        | USB 4 Gen 4x2 \\ USB 4 Version 2.0                 | 2022         | Bis 80 Gbps              | 5 V (Standard) \\ 48 V (PD 3.1)  | 3 A (mit USB-C) \\ 5 A (PD 3.1)                                               | 15 W (Standard) \\ 240 W (PD 3.1 EPR)  | - Bis zu 80 Gbps durch erweiterte Tunneling-Technologie (z. B. asymmetrisches 120/40 Gbps für Displays).\\ - USB Power Delivery 3.1 mit Extended Power Range (EPR): Bis zu 48 V bei 5 A (240 W).\\ - Verbesserte Unterstützung für hochauflösende Displays (z. B. 8K@120 Hz).\\ - Rückwärtskompatibilität zu USB4/3.x/2.0.\\ - Strengere Anforderungen an E-Marker-Kabel für Hochleistungsmodi.   |
 ===== USB Stecker =====
@@ Line 29: / Line 29: @@
 Für USB PD bis 100 Watt (20V bei 5A) oder sogar 240 Watt sind dickere Kabel mit 20 bis 23 AWG für die Stromadern erforderlich, um die Wärmeentwicklung zu minimieren und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Solche Kabel sind oft als "5A-fähig" gekennzeichnet und enthalten einen speziellen E-Marker-Chip, der dem Ladegerät und dem Gerät mitteilt, dass das Kabel für diese hohe Leistung ausgelegt ist.
+^ AWG Nummer  ^ Kabel-Querschnitt mm²  ^ Außen-Durchmesser Ø mm  ^ Leiter-Widerstand in Ohm  ^
+| 20          | 0,5190                 | 0,8120                  | 0,0345                    |
+| 21          | 0,4120                 | 0,7230                  | 0,0440                    |
+| 22          | 0,3240                 | 0,6440                  | 0,0548                    |
+| 23          | 0,2590                 | 0,5730                  | 0,0701                    |
+| 24          | 0,2050                 | 0,5110                  | 0,0892                    |
+| 25          | 0,1630                 | 0,4550                  | 0,111                     |
+| 26          | 0,1280                 | 0,4050                  | 0,146                     |
+**Beispiel 2m Kabel mit AWG26** \\
+m Kabel = 4m Leitung \\
+''4m * 0,146Ω = 0,584Ω \\
+U = R * I = 0,584Ω * 0,5A = **0,292V** \\
+P = U * I = 0,292V * 0,5A = **0,146W**''
 ===== Pinbelegung =====
 Hier ist eine Übersicht der Pinbelegungen der gängigsten USB-Steckertypen.
+Mehr ins Detail geht dann noch Wikipedia: \\ https://de.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bus#Kontaktbelegung_und_Adernfarben
 ==== USB-A und USB-B ====
 (Standard, bis USB 2.0) \\
@@ Line 56: / Line 68: @@
 USB 3.0 Typ-B (9 Pins)
 Der USB 3.0 Typ-B Stecker wird oft für Geräte wie Drucker oder externe Festplatten verwendet. Die Pinbelegung ist wie folgt:
-^ PinNameFunktionBeschreibung1VBUSStromversorgung+5 V, bis 900 mA (4.5 W) für USB 3.0 Geräte.2D-USB 2.0 Daten -Datenleitung für USB 2.0 (bis 480 Mbps, rückwärtskompatibel).3D+USB 2.0 Daten +Datenleitung für USB 2.0 (Differential Pair mit D-).4GNDMasseErdung für Strom- und Datenleitungen.5SSTX-SuperSpeed Transmit -SuperSpeed-Datenübertragung (5 Gbps), Sender-Negativleitung.6SSTX+SuperSpeed Transmit +SuperSpeed-Datenübertragung, Sender-Positivleitung.7GND_DRAINMasse (SuperSpeed)Separate Masse für SuperSpeed-Datenleitungen, reduziert Störungen.8SSRX-SuperSpeed Receive -SuperSpeed-Datenübertragung, Empfänger-Negativleitung.9SSRX+SuperSpeed Receive +SuperSpeed-Datenübertragung, Empfänger-Positivleitung.  ^   ^
+^ Pin  ^ Name       ^ Funktion               ^ Beschreibung                                                       ^
-|                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    |   |
+| 1    | VBUS       | Stromversorgung        | +5 V, bis 900 mA (4.5 W) für USB 3.0 Geräte                        |
+| 2    | D-         | USB 2.0 Daten -        | Datenleitung für USB 2.0 (bis 480 Mbps, rückwärtskompatibel)       |
+| 3    | D+         | USB 2.0 Daten +        | Datenleitung für USB 2.0 (Differential Pair mit D-)                |
+| 4    | GND        | Masse                  | Erdung für Strom- und Datenleitungen.                              |
+| 5    | SSTX-      | SuperSpeed Transmit -  | SuperSpeed-Datenübertragung (5 Gbps), Sender-Negativleitung        |
+| 6    | SSTX+      | SuperSpeed Transmit +  | SuperSpeed-Datenübertragung, Sender-Positivleitung                 |
+| 7    | GND_DRAIN  | Masse (SuperSpeed)     | Separate Masse für SuperSpeed-Datenleitungen, reduziert Störungen  |
+| 8    | SSRX-      | SuperSpeed Receive -   | SuperSpeed-Datenübertragung, Empfänger-Negativleitung              |
+| 9    | SSRX+      | SuperSpeed Receive +   | SuperSpeed-Datenübertragung, Empfänger-Positivleitung              |
 ==== USB-C ====
 Der USB-C-Stecker ist symmetrisch und hat 24 Pins. Das macht ihn verdrehsicher und extrem vielseitig.
-{{.:pasted:20250806-064120.png}}
 ^ Pin     ^ Name       ^ Funktion             ^ Pin     ^ Name       ^ Funktion                ^
 | A1/B12  | GND        | Masse                | A12/B1  | GND        | Masse                   |
@@ Line 73: / Line 92: @@
 **Wichtig:** Nicht alle USB-C Kabel sind gleich! Ein reines Ladekabel hat möglicherweise nur die VBUS, GND und CC-Pins belegt. Ein voll ausgestattetes USB4-Kabel nutzt hingegen alle High-Speed-Datenpaare.
+==== ID Pin (Identification) ====
+**Funktion**: Der ID-Pin ist der Schlüssel für USB On-The-Go (OTG). Er ist hauptsächlich bei Mini- und Micro-USB-Steckern zu finden (Pin 4).
+**Kontext:** Normalerweise ist ein Gerät wie ein Smartphone ein "Peripheriegerät" (Slave), das von einem Host (Master) wie einem PC gesteuert wird. USB OTG erlaubt es diesem Smartphone, selbst zum Host zu werden. So kannst du zum Beispiel einen USB-Stick, eine Maus oder eine Tastatur direkt an dein Handy anschließen.
+**Wie es funktioniert:** Die Magie liegt in der Verkabelung des Kabels oder Adapters.
+  * Standard-Kabel: Im normalen Kabel ist der ID-Pin im Stecker unbelegt (er "schwebt"). Das Gerät erkennt dies und verhält sich als normales Peripheriegerät.
+  * OTG-Kabel/Adapter: In einem OTG-Kabel wird der ID-Pin intern mit dem GND-Pin (Masse) kurzgeschlossen. Wenn das Smartphone erkennt, dass der ID-Pin auf Masse gezogen ist, weiß es: "Ich muss jetzt der Host sein!". Daraufhin aktiviert es die Stromausgabe auf dem VBUS-Pin und versucht, mit dem angeschlossenen Gerät zu kommunizieren.
+  * USB C Kabel: Bei USB-C Kabeln wird OTG über die CC Pins ausgehandelt.
 ==== CC Pins ====
 Die entscheidende Rolle der CC-Pins
@@ Line 103: / Line 131: @@
 Zusammenfassend ist der CC-Pin der Dirigent des USB-C-Orchesters: Er stellt sicher, dass alle Komponenten – Host, Gerät und Kabel – korrekt miteinander kommunizieren, um die bestmögliche Leistung sicher und zuverlässig bereitzustellen.
-==== ID Pin (Identification) ====
-**Funktion**: Der ID-Pin ist der Schlüssel für USB On-The-Go (OTG). Er ist hauptsächlich bei Mini- und Micro-USB-Steckern zu finden (Pin 4).
-**Kontext:** Normalerweise ist ein Gerät wie ein Smartphone ein "Peripheriegerät" (Slave), das von einem Host (Master) wie einem PC gesteuert wird. USB OTG erlaubt es diesem Smartphone, selbst zum Host zu werden. So kannst du zum Beispiel einen USB-Stick, eine Maus oder eine Tastatur direkt an dein Handy anschließen.
-**Wie es funktioniert:** Die Magie liegt in der Verkabelung des Kabels oder Adapters.
-  * Standard-Kabel: Im normalen Kabel ist der ID-Pin im Stecker unbelegt (er "schwebt"). Das Gerät erkennt dies und verhält sich als normales Peripheriegerät.
-  * OTG-Kabel/Adapter: In einem OTG-Kabel wird der ID-Pin intern mit dem GND-Pin (Masse) kurzgeschlossen. Wenn das Smartphone erkennt, dass der ID-Pin auf Masse gezogen ist, weiß es: "Ich muss jetzt der Host sein!". Daraufhin aktiviert es die Stromausgabe auf dem VBUS-Pin und versucht, mit dem angeschlossenen Gerät zu kommunizieren.
-  * USB C Kabel: Bei USB-C Kabeln wird OTG über die CC Pins ausgehandelt.
 ==== SBU Pins (Sideband Use) ====
@@ Line 191: / Line 211: @@
   * https://usbchargingblog.wordpress.com/2021/01/20/fnirsi-fnb48-usb-meter-tester-upm-review/
   * All About USB-C: Talking Low-Level PD (FUSB302) \\ https://hackaday.com/2023/02/14/all-about-usb-c-talking-low-level-pd/ \\ https://hackaday.com/2023/02/22/all-about-usb-c-replying-low-level-pd/
+  * Auswertung mit Bildern \\ https://www.smartzone.de/anleitung-usb-2-0-usb-3-x-und-ladekabel-identifizieren/