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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 2021-12-9 10:23 | 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。5 @+ L' w0 l# x

2 d: A2 s: ^5 H1 v/ R, F- _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+ X* M# K! I' Q
& ~" F: W+ o8 `8 ^$ b6 z; k. d
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。; K& c8 L$ l. U, z# Q& e/ K! |6 O

$ |, Z- u4 T- v" p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。
* {% G: Y* T1 B, u& T# Y  `3 \0 P" _  t" ?) |# q$ H1 ]! K
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。, q( q) }2 a) B, R( J
4 _& H. ~* Q) y* F0 \- k' n, U2 \" d
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。) e* Q% q- x! u) @
( l( [4 S& h. N3 T5 n2 h
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。. Q1 v$ \8 g- F, }6 Q) L& g
6 @( q2 {( s! h
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。' ^  |, P0 Y3 y8 L- n

, d; ^0 h% b8 K# `0 zTTL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。
; X5 k/ }0 t+ g# p* {# i+ i
$ e$ ?, @: k( o- S$ C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。
( Q8 A5 v* L; _) M5 M
9 |% c8 }7 ]/ W8 ?7 B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。
1 F3 w. u4 A, R- g( |' D, o8 ?$ e9 R& O; v$ B3 _# Z- F) K
; [1 Q; t7 Z$ @6 Y2 z) P! ^+ _5 i

, Z9 B6 ]) n; y( _3 \* O/ Y8 B& F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?
$ `, M- t" k) q! W* q9 a0 J) b
5 F. p9 b0 A$ P4 p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。2 X1 X5 h2 S2 x! O8 i$ a: S8 c& |2 V) }' }
( }6 n' H7 x: @! S, g
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。2 S6 s) x# @+ K) B# Y- s
, r3 {, J% A8 s
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。
& }8 p; G( M* a: h# w, {$ p/ a9 j
( a( }& q; B2 i" s8 o, g

# v; D2 o% Q$ B. o大多数单片机都是 TTL 电平,各自的高低电平定义不一样;
3 x2 h1 ]! K; Z$ l# a# o, c2 @5 C2 S3 g6 C1 I  h& v. S
当电源电压为5V时:51,avr单片机是5V;4 Z. u# A0 Y1 _+ G& X; i0 Z8 ~
当电源电压为3.3V时:51,avr单片机高电平是3.3v;
; s. K! w. r4 B7 [3 }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。5 ~! f5 G& O# J" L9 T; s8 `
0 L' N7 C: a/ d+ e4 Z& C
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 ^* p( S/ I8 z3 C2 p- V

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发表于 2021-12-9 11:04 | 只看该作者
  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

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发表于 2021-12-9 11:04 | 只看该作者
TTL指的是TTL电平,0~5V之间

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4#
发表于 2021-12-9 11:04 | 只看该作者
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

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5#
发表于 2021-12-9 11:05 | 只看该作者
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
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