Ponte entre aparelhos: como cabos USB conseguem transmitir dados e energia?
Hoje é quase impossível passarmos um dia sequer sem usarmos um cabo USB. E isso vale mesmo para quem não mexe no computador, já que essa interface é comum a diversos tipos de aplicações, como os fios de carregadores de celular.
Por trás dessa engenhoca versátil, criada em 1995 para facilitar a "conversa" entre aparelhos distintos conectados, está um design simples feito para transportar, basicamente, duas coisas: dados e energia elétrica.
Boa parte da proposta do USB e de seu funcionamento está no seu nome. Trata-se de uma sigla para Universal Serial Bus, ou barramento serial universal. Barramento, no caso, é a série de linhas de comunicação usadas para conectar diversos aparelhos.
É possível ver esse barramento quando olhamos na ponta de um cabo USB, dentro de um conector. Fica mais fácil se for um do tipo A, aquele retangular, com um "lado certo" para ser conectado e comum nos aparelhos mais antigos.
Dentro do conector há quatro contatos metálicos, que são o barramento em questão. Os dois contatos mais externos servem para a alimentação elétrica dos aparelhos, enquanto os dois mais centrais são as vias por onde os dados são enviados e recebidos. Nas duas duplas, a tensão transmitida é de 0 e 5 volts.
Já o "Serial" da sigla tem a ver com a forma usada para transmitir dados. Neste caso, há uma "fila indiana" de bits, que são transportados um a um.
Como os conectores de dados funcionam de maneira independente dos de energia elétrica, é possível transmitir dados de um dispositivo para o outro enquanto um deles é carregado.
Há quantos padrões de conectores USB?
Existem três tipos principais: os chamados USB Tipo A, USB Tipo B e USB Tipo C. Os dois primeiros têm variação mini e micro, criadas para conexões em aparelhos menores e smartphones. Já o USB Tipo C é o mais moderno deles e entre suas vantagens está a facilidade de conexão: ao contrário dos demais padrões, não existe um lado certo para plugar o conector. Ele também apresenta mais contatos metálicos e tem funcionamento mais complexo.
Qual é a velocidade máxima de transmissão de dados de um cabo USB?
No caso dos cabos USB Tipo A, a velocidade máxima ocorre quando se usa o padrão USB 3.2, que pode chegar aos 20 Gigabits por segundo, valor muito maior do que os 1,5 Megabits por segundo do padrão USB 1.0, dos anos 1990. No caso dos cabos USB Tipo B, a velocidade máxima são os 10 Gb/s do padrão USB 3.1. Já no caso dos USB Tipo C, o padrão USB 4 permite transferências de até 40 Gb/s.
Qual é a energia máxima transmitida pelos cabos USB?
Isso depende do padrão utilizado, mas seguindo a especificação Power Delivery 3.0, um cabo pode chegar a transmitir até 20 V de tensão e 5 ampères de corrente. Isso pode ser usado, por exemplo, para carregadores extremamente rápidos de baterias de celular.
Fontes:
Angelo Sebastião Zanini, professor e coordenador do curso de Engenharia de Computação do Instituto Mauá de Tecnologia
Rudolf Bühler, professor do departamento de engenharia elétrica da FEI
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