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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。
% \4 ^6 O. u. ^" h9 s4 K% u8 P, |9 a* p9 J  x- t/ l
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
6 L  n  v" q2 ?& C! p
$ N! o* C0 Y# x4 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。$ A+ ]2 u9 M2 [; D

5 m4 _- P+ V5 j4 g5 K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。
4 W' ^5 u" ^7 l; [2 p" _9 z, z& {& `- [% b) S0 d
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 T$ [0 x! N: R6 [: ^9 ~; 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。  {* d* I- H' G! g- g
) n1 H, j2 z6 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。- i7 I+ g3 g, B/ ?

9 Q+ r, _" W" ^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。
0 c4 `7 t1 e% [) z  x$ z0 f+ F: W3 ]# @1 n  ~7 E  ]# E1 H( G% p
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, }, B5 C& l

. ]8 o0 ^4 ~8 K; ]+ V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。5 [4 ~! U  ~7 r7 `) n& L& q

# C" K1 I3 ~8 k- @' v* M( j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。. W# Z! a5 F: N9 A/ D+ T& z9 C
) M# K0 x) J, ^" `% i! ^# U) Q
, C, }7 m6 C+ P0 ]* _! W" k+ G

; Q6 j6 N1 b! e# P* g% l! n! v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?8 z6 {9 y# C  }

5 A$ \2 j; h3 N  R3 ~% Y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。
- \! ^) ^9 P+ Q% z1 ^, w) {2 j' i& Z: N  J6 P% V) I3 e
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。
0 S& X$ I2 N. }; \: v$ S6 H& R# c$ a, v* y$ c" o: ?8 m
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。1 y9 n' ]  s& E8 J& s
2 n# C# p( |6 Y4 [
8 N. A/ ~) o3 C5 r
大多数单片机都是 TTL 电平,各自的高低电平定义不一样;
+ k: m. K8 g5 r6 [1 L5 m7 W9 y$ ]
' v) S4 d0 o0 g  k当电源电压为5V时:51,avr单片机是5V;
' R  U# S- C) R# M当电源电压为3.3V时:51,avr单片机高电平是3.3v;
1 ?# ]; c2 T' z, P$ s. IARM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' Q0 f2 ^% G0 ~! i9 C
' U5 U6 T; @4 c* I' O2 Q1 A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$ Y9 J' S6 B0 }, M

4 b, }# G: a6 p+ s: U5 k' ?5 c

& L) ]3 A% H  y& ^* E6 Y( E

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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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