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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。- h; T9 Y+ R% D: ~5 {
1 h2 A4 g: p7 g) Q2 q! B2 Z
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
* [! e  S: A7 Y% v  ^5 M+ I4 I2 |  A2 x7 Q- A  L
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。0 F# a  `5 k9 n' C6 d! v

3 Y5 h& v) @& w; ]1 m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。$ E6 H$ q( w! m2 V3 V
: w* p7 y4 ]4 F; i+ o: _
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。
' ~- g; J2 V" I; \# d
1 n7 U; m8 N4 p  \! r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。
) r1 }4 ?& ?: U( }* }5 q# Q! D$ L5 }5 k  v7 K
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。* ^, z9 L* ~( R1 E
% s0 [  D9 \# d: G( p. y$ ~: T. q
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。9 O% \8 X/ z' i: F) t2 X6 ^7 h$ V7 ]
$ J% t% ^* A; K  W" [9 g- X# y
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。
# w: B! ^9 I, t( s1 d: e' F( @/ U- m2 ^# H
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。
2 s# M( w$ ^* z. X% q- P' ?. @
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。
0 l, d9 L: p( P" H& J  i1 V; ~/ m: N6 F6 \# X$ _# b, U/ |

, {/ b- v" i% z( p
3 l" D/ @9 t2 B# Z3 f1 ^3 D& ~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?
! S9 t3 Z* `: q8 i/ ?$ v" _/ B8 U& M  {" Y8 U
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。
& ^& {. j5 [6 T; e( ]4 G3 g5 A1 L* z6 |0 o, P
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。
& f9 c- G: J+ [
. o$ A! H) ~# T/ I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。3 N, x/ {/ n* f  B6 n

- u1 u; C5 u; {, p+ L' ^
% k/ R9 S2 s" ^. [: X大多数单片机都是 TTL 电平,各自的高低电平定义不一样;3 h4 v0 Y! d& s) u( S" S
1 L& D( {- ^  P; G1 v
当电源电压为5V时:51,avr单片机是5V;/ \' J, U/ _8 i3 c
当电源电压为3.3V时:51,avr单片机高电平是3.3v;
( w2 }6 c9 U- V) q1 n/ |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。) ?. a) W7 @6 s" w8 K# g7 X, @
( y1 R( W. ?0 y1 Z/ Q" I3 }4 E" L
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。
" y/ y. _$ l( d7 z6 O. h

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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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