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为何大多数MCU单片机工作电压为5V?

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发表于 2021-11-4 15:17 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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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。
8 Q4 L0 h( a7 }# l7 ^# S: ^& q0 q: d3 D1 c  ~2 {4 O
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
5 W) `' M2 H& j1 v" U  X5 ^1 R; |* ^2 d, t
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。5 W0 A- f0 n0 I$ B' H& U- l
+ x- b+ r, j$ z3 ]
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。' G5 e" Y+ ]1 |" A
( y3 Q5 O4 q4 q1 S6 ], e0 V9 B
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。
1 g4 Z4 j* I$ R: o5 a# f
+ z: a$ }2 F0 _& e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。
' h) V, t( C) j0 e" a2 ]+ b
8 I% I9 _7 Q8 }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。
( a1 a0 y: v) Z3 }1 r( T
. L5 R" s0 k6 u6 B- @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。
) `2 a" T: X1 N. U- t
: J) t: Z2 N+ [# U4 h, a0 i' [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。, x, Y; Z; P' t3 e$ K7 b0 E. C0 F

' V3 Z, e' l( p7 ?) P! d; K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。
6 C* a+ m9 @% U6 ^
$ e6 z/ |; n& U+ Y( h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。. d8 z. M$ S$ n

! y0 U  N3 Z/ R; V' M7 ?: K# Q* p6 N: ~& |6 q, u0 S3 r) l

; m% Q+ R/ D0 |$ f/ i" _2 h) q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?! J+ T/ C) ~3 r
+ i8 C+ @/ V* |; h  j+ `
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。
. U* q" ?" v& M/ q, V! J8 X/ b* L4 j& Z: C
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。% W5 d7 G: k3 O; N5 i

9 X( {( G7 x1 V$ a+ C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。
. e0 T0 L1 y. M- N4 P/ x' L( A! S2 ~4 e' s. \8 u* f

3 [" {/ i' p4 ]大多数单片机都是 TTL 电平,各自的高低电平定义不一样;
. g" D4 y9 M( z
9 {: s8 T; O) Y" P当电源电压为5V时:51,avr单片机是5V;6 m. w8 {4 Z! N! W5 P& K% x
当电源电压为3.3V时:51,avr单片机高电平是3.3v;
  a5 m4 L9 K8 a* |. ?5 y* ?7 YARM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。
$ q7 x# i6 U# X; }
* f# H/ g6 C$ @4 L$ v$ d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。
& |7 V! e. f4 o5 J/ p2 C, h. G. L/ D
. }$ \: t& `# Z' A2 H5 _  c


# w: M# x, ~: L" p

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2#
发表于 2021-11-4 15:27 | 只看该作者
5V来自于TTL电平,5为True,0即为False

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3#
发表于 2021-11-4 16:24 | 只看该作者
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
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