Vì sao đầu cắm lại rất nhiều chân pin

Dưới đây sẽ là lý do vì sao những đầu cắm thông dụng như USB, HDMI đều có rất nhiều chân pin và điểm tiếp xúc.

Mấy đầu cắm như USB, HDMI, hay thậm chí là đầu cắm vào khe PCIe của card màn hình đều là những thứ mà dân PC chúng ta đều đã quá quen thuộc rồi. Tuy nhiên, đã bao giờ bạn thắc mắc vì sao nó lại có nhiều điểm tiếp xúc (chân pin) đến như vậy chưa? 

Có nhiều chân pin để chia dòng điện hiệu quả hơn

Lý do đầu tiên, và cũng là lý do hiển nhiên nhất, đó chính là để cấp điện. Việc sắp xếp đường dẫn dữ liệu với đường dẫn điện xài chung 1 chân pin sẽ khiến tín hiệu bị nhiễu. Vì thế cho nên hầu hết các đầu cắm kỹ thuật số ngày nay đều chia nó ra cho nhiều chân pin khác nhau. Đó là chưa kể dòng điện còn phải quay lại thông qua mạch nối đất, nghĩa là chúng ta sẽ cần ít nhất là 2 dây để dẫn điện trong mấy đầu cắm như USB-A chẳng hạn (2 điểm tiếp xúc ở 2 bên rìa).

Tuy nhiên, do các chân pin này rất nhỏ, cho nên khả năng tải điện của nó cũng có hạn; giống như là khi bạn ra cửa hàng điện mua dây điện vậy: tiết diện dây càng dày thì nó càng tải được nhiều điện. Do đó, những thiết bị ngốn điện thường sẽ chia đường điện thành nhiều đường khác nhau để nối với các chân pin. Ví dụ dễ thấy nhất là các chân pin trên CPU. Những vi xử lý ngày nay có hàng ngàn chân pin, và rất nhiều trong số đó là chân pin dùng để truyền điện. Với việc CPU bây giờ có thể ngốn hơn 150W khi chịu tải (tương đương một chiếc TV 75-inch), cũng dễ hiểu khi đường điện được chia ra cho nhiều chân pin chứ không dồn vô 1 chân pin duy nhất.

Sẵn nói về chuyện điện đóm thì một vài cổng cắm sẽ có thêm chân pin để hỗ trợ nhiều mức hiệu điện thế (voltage) khác nhau. Bạn có thể thấy rõ điều này trên cổng nguồn 24-pin dành cho bo mạch chủ hiện nay. Nó vừa phải cấp điện 3,3V, 5V, vừa phải cấp điện 12V. Đúng là hầu hết linh kiện hiện nay đều xài đường 12V rồi, các mức hiệu điện thế còn lại vẫn được hỗ trợ để cho các linh kiện cần mức hiệu điện thế thấp hơn có thể lấy trực tiếp từ cục nguồn.

Các chân pin còn có chức năng “differential signaling” để truyền được nhiều dữ liệu hơn

Lý do khác khiến đầu cắm ngày nay có nhiều đầu tiếp xúc đến như vậy là vì “differential signaling” nhằm tăng tốc độ truyền dữ liệu. Cơ bản mà nói thì mỗi tín hiệu dữ liệu được gửi sẽ sử dụng đến 2 chân pin thay vì là 1, và mỗi tín hiệu đều sẽ như nhau nhưng 1 cái sẽ là dương và 1 cái sẽ là âm. Lợi ích của việc này so với việc chỉ sử dụng 1 chân pin đó là nó chống nhiễu tốt hơn và cần ít điện hơn để hoạt động. Điều đó có nghĩa là kết nối này có thể hoạt động ở tần số cao hơn, dẫn đến kết quả là nó có thể tải được thêm nhiều dữ liệu trong 1 giây. Bạn có thể dễ dàng nhìn thấy 2 chân pin “differential” này trên cổng USB-A (2 điểm tiếp xúc ở giữa).

Những đầu cắm tốc độ cao hơn thường sẽ chia băng thông của nó cho nhiều cặp chân pin “differential” khác nhau nhằm tăng lượng dữ liệu có thể truyền tải trong 1 giây. Đây cũng là 1 phần lý do vì sao đầu cắm USB-C lại có nhiều chân tiếp xúc hơn so với những đầu cắm USB-A. Và đây cũng là chức năng của phần lớn chân tiếp xúc trên đầu cắm PCIe x16.

Một số chức năng khác của các chân pin

Ngoài ra, các chân pin trên đầu cắm còn đóng một số vai trò khác nữa. Chẳng hạn, có một số chân pin được dành riêng cho “clock” – một tín hiệu riêng dùng để giữ cho “dòng chảy” dữ liệu được đồng bộ. Có chân thì được dùng để kích hoạt chức năng đặc biệt nào đó, chẳng hạn như là CEC (consumer electronics control) trên đầu cắm HDMI. CEC là cái cho phép bạn điều khiển những thứ như âm lượng của loa soundbar bằng chính cái remote của TV luôn chứ không cần xài đến remote của soundbar làm chi. Có chân thì được dùng để làm “lá chắn” cho các chân pin lân cận nhằm hạn chế bị nhiễu, hay thậm chí đơn thuần chỉ là cái chân để máy tính biết là có cái gì đó đang cắm vào cổng này.

Bởi mới nói cái gì cũng có lý do của nó, chứ không phải các kỹ sư làm ra đầu cắm có nhiều chân pin như vậy là để cho đẹp đâu. Hi vọng bài viết này sẽ giúp bạn hiểu thêm về các đầu cắm hiện nay. Nếu các bạn có góp ý hoặc bổ sung thì hãy chia sẻ với mình bên dưới phần bình luận nhé. Cảm ơn các bạn đã quan tâm.