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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。
# [5 w; z  R7 T6 G% h
* v# m2 |6 w# a' R* d12V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2 B- o( I: y& [* F! Y" q/ L
; _. J* E! B4 r8 J, H+ o3 ^# q
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。
, r. t- ?/ s2 t) b" v/ E# O% x$ E2 K. Z2 u8 O) z
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。
8 ]: x- z. k( a5 f7 S0 ~
& S9 H8 D: z: M, e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。0 f& y# V' M% r# Z

$ s7 u6 k$ L0 d, N/ A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。
- `# j/ [9 E0 Q8 s! t' A6 p1 k
2 C( c$ i3 _+ S3 {( t$ d8 \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。5 n: `* n( E4 e

1 P7 M* C* M4 c5 J  s$ ^. a! sTTL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。. ~" C% o3 a1 g3 j

; J! {8 M. N; F0 v4 R1 W1 ^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。
+ p4 a% L, l5 `  W; m2 C7 U* l
+ a- I- b6 G9 }/ B1 p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。
* G2 i! b4 O' N4 Z4 ?* H0 |5 v6 O% w% {, x
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。
+ K# h, W, a  `- D& M
, [6 @7 M, [3 B2 e& E
3 r. T) v) Z% a" A; K0 w9 M: V; {9 D2 z/ M7 w: ]; }
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?
- n4 U, B3 n" t& b) J+ \8 I) X7 L$ t- |- t
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。  }, j. B4 X6 @4 P- y: S
9 ?2 l0 g) h% r, `7 {" q
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。4 r+ P& b: P1 @7 ?
; B' E0 t- c( P' C7 e
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。
9 i% R" k# R$ @- |$ m& `4 h4 j
+ A+ \7 k& G- K1 E5 d* t3 a! U& T; G. {  _+ M
大多数单片机都是 TTL 电平,各自的高低电平定义不一样;
* o3 F% ]# @' [: k) a; E/ R* a  U
当电源电压为5V时:51,avr单片机是5V;
, G& Q4 T1 N* M! b当电源电压为3.3V时:51,avr单片机高电平是3.3v;* N$ n( {( Z$ u. I  b% O  l
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。% U9 }( `  C! W9 t
' K2 `1 A7 f( O# f
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。8 D. }* c2 T8 r
, |4 U% K9 R: a  K

4 ]: d, M" e% ]/ g! b, a# C

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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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