為何大多數MCU微控制器工作電壓為5V?

宇芯電子發表於2020-12-15

5V來自於TTL電平,5為True,0即為False,之後用了壓降更低的PN節,衍生出3.3這個電平。
 
12V和24V來自於汽車電瓶,早年乘用車又12V和24V兩個系統,現在一般小型車12V,商用車24V,再究其由來應該是鉛酸電池。
 
所以3v和5v一般出現在訊號電路或者微控制器等vcc供電,而12v/24v一般出現在低壓動力電,例如主機板、顯示卡、軸流風機、監控器。
 
硬體決定系統基礎,如果鋰電池早點應用的話估計還會有3.7/7.4這個系統。
 
因為大多數晶片都是5V的TTL電平,要做到電平相容,電平匹配,避免要電平轉換操作,所以很多 微控制器的工作電壓都是5V。

早期(196x)的電晶體電路(TTL)單guan的壓降是0.7v,一個電路里經常有多個電晶體串聯,比如4管串聯,電源至少保證0.7x4=2.8v才能保證電路正常工作。
 
所以最早有3v、5v等標準,後來LM7805(197x)電源IC出來以後,5V成了事實標準。
 
TTL指的是TTL電平,0~5V之間,小於0.2V輸出低電平,高於3.4V輸出高電平,全稱Transistor-Transistor Logic,即BJT-BJT邏輯閘電路,是數位電子技術中常用的一種邏輯閘電路,應用較早,技術已比較成熟。
 
TTL主要有BJT(Bipolar Junction Transistor 即雙極結型電晶體,晶體三極體)和電阻構成,具有速度快的特點。
 
最早的TTL閘電路是74系列,後來出現了74H系列、74L系列、74LS、74AS、74ALS等系列,但是由於TTL功耗大等缺點,正逐漸被CMOS電路取代。
 
為什麼很多都是5V,而且有大量電源晶片支援的也是5V,電壓浮動為5%,而電壓標準,在A/D當中使用,標準應該是5.12V。
 

 
因為512是2的N次方,這樣A/D的每一個字都是一個整數,當作為無符號計算的時候更簡單,但是沒見到哪個成品用這個電壓的,大部分都是5V,為什麼不用呢?
 
因為做5.12的標準電壓的成本會成倍增長,5V與5.12V精度差別在百倍,小數點後0.12V,基本很難做到高精度標準電壓,市場通用電壓為5V,上浮一定百分比。
 
2008年11月釋出的STC12系列微控制器資料手冊中,STC12C系列的微控制器電壓範圍是3.3~5.5V;STC12L系列的微控制器電壓範圍是2.2~3.6V。
 
如果選擇STC12C系列的微控制器,只要微控制器的工作頻率不是太高,使用3.7V供電是沒有任何顧慮的,官方聲稱MCU微控制器的抗干擾能力可以達到4000V,但實際應用說法不一。
 

 
大多數微控制器都是 TTL 電平,各自的高低電平定義不一樣;
 
當電源電壓為5V時:51,avr微控制器是5V;
當電源電壓為3.3V時:51,avr微控制器高電平是3.3v;
arm如lpc2138,電源電壓只能為3.3v,io輸出高電平為3.3V,但io口可承受5V電壓。
 
現在微控制器工作電壓主要有兩種:一種工作在3.3V,一種工作在5V。

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