Universelle Schnittstelle Was ist USB (Universal Serial Bus)?

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USB (Universal Serial Bus) ist eine standardisierte, universelle Schnittstelle. Über die USB-Schnittstelle lassen sich Geräte mit einem Computer verbinden und Daten mit hoher Geschwindigkeit austauschen. Auch die Energieversorgung der angeschlossenen Geräte ist über USB möglich.

USB ist das Akronym für Universal Serial Bus und die Bezeichnung für eine standardisierte, universell einsetzbare Computerschnittstelle. Sie ermöglicht den Anschluss externer Geräte wie Festplatten, Speichersticks, Drucker, Tastaturen, Monitore, Smartphones und anderer an einen Computer. Über die Schnittstelle können die Geräte Daten mit hoher Geschwindigkeit übertragen. Gleichzeitig lassen sich die angeschlossenen Geräte mit der für ihren Betrieb benötigten elektrischen Energie versorgen.

Das Verbinden und Trennen der Geräte ist während des laufenden Betriebs möglich. Der Typ und die Eigenschaften des verbundenen Geräts werden in der Regel automatisch erkannt und die Verbindungen selbständig eingerichtet.

Eingeführt wurde USB in der Version 1.0 im Jahr 1996. Über die Jahre wurde die USB-Schnittstelle stetig weiterentwickelt, und die Datenübertragungsraten wurden kontinuierlich gesteigert. Die aktuelle Version der Schnittstelle ist USB4. Mit wenigen Ausnahmen sind die USB-Spezifikationen abwärtskompatibel mit den älteren Versionen. Auch die Stecker, Buchsen und Kabel für die USB-Verbindungen sind standardisiert.

Prinzipielle Funktionsweise des Universal Serial Bus

Die Bitübertragung erfolgt bei USB in serieller Form. Die Bits werden nicht auf mehreren Leitungen parallel, sondern über ein verdrilltes Adernpaar seriell mithilfe eines symmetrischen, differentiellen Datensignals nacheinander gesendet und empfangen. Bis USB 2.0 wurde für die Datenübertragung in beide Richtungen ein Adernpaar genutzt. Seit USB 3.0 kommen weitere Adernpaare zum Einsatz. Durch das Prinzip der symmetrischen, differentiellen Datensignale sind eine zuverlässige Eliminierung elektrischer Störsignale und gute EMV-Eigenschaften (elektromagnetische Verträglichkeit) gegeben.

Die Energieversorgung erfolgt über weitere Leitungen des Universal Serial Bus. Abhängig von der jeweiligen Spezifikation lassen sich ab einer Spannung von 5 Volt verschiedene weitere Spannungen, Stromstärken und damit maximale Leistungen realisieren. Über einen Hub können an einer USB-Schnittstelle bis zu 127 verschiedene Geräte angeschlossen werden.

Verschiedene USB-Spezifikationen

Für die USB-Schnittstelle wurden über die Jahre verschiedene Spezifikationen erarbeitet. Die wichtigsten sind:

• USB 1.0: maximale Datenübertragungsrate 12 Mbit/s,

• USB 2.0: maximale Datenübertragungsrate 480 Mbit/s,

• USB 3.0: maximale Datenübertragungsrate 5 Gbit/s,

• USB 3.1: maximale Datenübertragungsrate 10 Gbit/s,

• USB 3.2: maximale Datenübertragungsrate 20 Gbit/s,

• USB4 (teilweise auch als USB 4.0 bezeichnet): maximale Datenübertragungsrate 40 Gbit/s,

• USB4v2 (USB4 2.0): maximale Datenübertragungsrate 80 Gbit/s.

Die maximale per USB übertragbare elektrische Leistung wurde von 0,5 Watt bei USB 1.0 über 15 Watt bei USB 3.2 auf bis zu 240 Watt bei aktuellen USB-Versionen gesteigert.

Verschiedene USB-Steckverbindertypen

Neben den USB-Versionen gibt es auch zahlreiche unterschiedliche USB-Steckverbindertypen. Spezifizierte Steckverbindertypen sind USB-A-Steckverbinder, USB-B-Steckverbinder, USB-C-Steckverbinder, USB-Mini-A- und -Mini-B-Steckverbinder sowie USB-Micro-A- und -Micro-B-Steckverbinder. Mittlerweile setzt sich mehr und mehr der miniaturisierte, beidseitig einsteckbare USB-Typ-C-Steckverbinder als universeller Verbindungsstandard für die unterschiedlichsten Geräte und Anwendungen durch. Er ist seit 2024 als einheitlicher EU-Standard für Ladestecker von Geräten wie Smartphones, Tablets, eBook-Readern, Computertastaturen, Mäusen oder Digitalkameras und anderen elektrischen Consumer-Kleingeräten definiert.

USB-Stecker und -Buchsen

Was sind USB Typ A, USB Typ B und USB Typ C?

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