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为何大多数MCU单片机工作电压为5V?

菜鸟
2020-12-15 15:54:36    评分

5V来自于TTL电平,5为True,0即为False,之后用了压降更低的PN节,衍生出3.3这个电平。
 
12V和24V来自于汽车电瓶,早年乘用车又12V和24V两个系统,现在一般小型车12V,商用车24V,再究其由来应该是铅酸电池。
 
所以3v和5v一般出现在信号电路或者单片机等vcc供电,而12v/24v一般出现在低压动力电,例如主板、显卡、轴流风机、监控器。
 
硬件决定系统基础,如果锂电池早点应用的话估计还会有3.7/7.4这个系统。
 
因为大多数芯片都是5V的TTL电平,要做到电平兼容,电平匹配,避免要电平转换操作,所以很多MCU单片机的工作电压都是5V。

早期(196x)的晶体管电路(TTL)单管的压降是0.7v,一个电路里经常有多个晶体管串联,比如4管串联,电源至少保证0.7x4=2.8v才能保证电路正常工作。
 
所以最早有3v、5v等标准,后来LM7805(197x)电源IC出来以后,5V成了事实标准。
 
TTL指的是TTL电平,0~5V之间,小于0.2V输出低电平,高于3.4V输出高电平,全称Transistor-Transistor Logic,即BJT-BJT逻辑门电路,是数字电子技术中常用的一种逻辑门电路,应用较早,技术已比较成熟。
 
TTL主要有BJT(Bipolar Junction Transistor 即双极结型晶体管,晶体三极管)和电阻构成,具有速度快的特点。
 
最早的TTL门电路是74系列,后来出现了74H系列、74L系列、74LS、74AS、74ALS等系列,但是由于TTL功耗大等缺点,正逐渐被CMOS电路取代。
 
为什么很多都是5V,而且有大量电源芯片支持的也是5V,电压浮动为5%,而电压标准,在A/D当中使用,标准应该是5.12V。
 

 
因为512是2的N次方,这样A/D的每一个字都是一个整数,当作为无符号计算的时候更简单,但是没见到哪个成品用这个电压的,大部分都是5V,为什么不用呢?
 
因为做5.12的标准电压的成本会成倍增长,5V与5.12V精度差别在百倍,小数点后0.12V,基本很难做到高精度标准电压,市场通用电压为5V,上浮一定百分比。
 
2008年11月发布的STC12系列单片机数据手册中,STC12C系列的单片机电压范围是3.3~5.5V;STC12L系列的单片机电压范围是2.2~3.6V。
 
如果选择STC12C系列的单片机,只要单片机的工作频率不是太高,使用3.7V供电是没有任何顾虑的,官方声称MCU单片机的抗干扰能力可以达到4000V,但实际应用说法不一。
 

 
大多数单片机都是 TTL 电平,各自的高低电平定义不一样;
 
当电源电压为5V时:51,avr单片机是5V;
当电源电压为3.3V时:51,avr单片机高电平是3.3v;
arm如lpc2138,电源电压只能为3.3v,io输出高电平为3.3V,但io口可承受5V电压。
 
现在单片机工作电压主要有两种:一种工作在3.3V,一种工作在5V。




关键词: MCU     单片机    

工程师
2020-12-17 22:40:15    评分
2楼

十分不错的产品经理


工程师
2020-12-22 22:59:41    评分
3楼

原来如此


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