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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。
( x/ _0 d; N' x8 u  G5 @+ ]8 y. f3 Y2 c( |4 [% z/ z$ k7 Q; k$ D
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; U2 G/ b5 e- F: F( p+ G

; v9 J$ r" p7 X/ q% E* w; c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。! L9 _/ o5 i) R5 y

6 T0 `8 G  c4 o( U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。
: Q% k9 l0 e1 Y4 P
' D5 A5 z; y+ ?6 ~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& ^! Z1 ?, I7 w7 D/ L6 u1 C
/ U. U! i- j+ ^9 K7 O* R% W
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。  N  O$ Y8 E7 N; r' F- R4 G5 C
6 N3 M6 s  Z5 R/ l# I, 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。
7 ?8 e9 c( @' \, t' n
  F+ P( w: p+ E$ b) }) tTTL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。: A( A  ~" S) H8 K
. r& h9 k( o4 ]; V# r) o2 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。
- d' o" C# F$ ^$ W2 |9 b  Z1 @3 @0 Z0 g, `9 T/ o0 E% ~: e1 h3 `
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。
9 q6 D- t2 {. t* ]8 S- ?2 H# r0 |2 F# z9 X: z, i
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。
$ |8 h2 J; U& h0 _
/ S$ A, M- x* P1 |) J' V! A4 U5 G* N; H! R$ M

3 _+ W( f+ X. `5 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?' Q/ G2 ^' B# S6 _; A( D

- L' G( g' r5 ?7 J, J- w9 v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。
) J6 q- ^  W3 v4 w  k2 Q6 L- J- j2 g% X! D
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。9 y. m4 P+ B6 q( \# b8 Z) y6 Y

3 C3 N( b5 o3 x; @- C; r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 V; i7 W% |6 T5 f2 Z  O0 v' R$ m6 g/ o
3 I' J8 j9 M5 E9 o& U
大多数单片机都是 TTL 电平,各自的高低电平定义不一样;
$ u9 U1 e4 H5 D% ~- N& F1 {5 b: o8 o5 ?' K% H; x5 \! c
当电源电压为5V时:51,avr单片机是5V;1 f( _: K- R3 N& p3 i
当电源电压为3.3V时:51,avr单片机高电平是3.3v;
& l: h, N+ Y! `! n9 J. bARM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。- e  d' L  Z" j6 |- q

, v/ _& Q# X+ ^1 S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。
" X- A6 s- x, ^% Q. L
% @8 p) v' P* s8 \+ |5 t


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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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