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单片机和5V电压的那些事

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jkl21|  楼主 | 2024-12-17 12:37 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
5V来自于TTL电平。5为True,0为False,之后用了压降更低的PN节,衍生出了3.3这个电平。
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。
所以3v3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。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。‍
为什么很多单片机的工作电压是5v?
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,所有很多单片机的工作电压都是5V。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。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。
TTL指的是TTL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。电压在0~5V之间,在电平定义时小于0.2V输出低电平,高于3.4V输出高电平。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。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。TTL输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下,一般输出高电平是3.5V,输出低电平是0.2V。最小输入高电平和低电平:输入高电平>=2.0V,输入低电平<=0.8V,噪声容限是0.4V。‍
为什么很多芯片都是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。‍
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?因为做5.12的标准电压成本会成倍增长。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。‍STC在早期发布的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。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。现在比较新测STC8系列的芯片,直接做到了工作电压再1.9V-5.5V这样的宽电压范围及低电压值
1、大多数单片机都是 TTL 电平,各自的高低电平定义不一样;
2、当电源电压为5V时:51,avr单片机高电平是5V;
3、当电源电压为3.3V时:51,avr单片机高电平是3.3v;
4、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
5、现在常见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。‍
6、当不同工作电压的芯片直接有线数据通讯时,一定注意做电压匹配电路考虑。

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沙发
averyleigh| | 2025-1-7 14:26 | 只看该作者
许多单片机可以在一定的电压范围内工作,其中 5V 是比较常见的一种工作电压。例如,经典的 8051 单片机可以在 4.5V - 5.5V 的电压范围内稳定工作。这个电压范围是由单片机内部的电路结构和芯片制造工艺决定的。

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板凳
robertesth| | 2025-1-7 20:50 | 只看该作者
在单片机的电源引脚附近放置去耦电容,以滤除电源线上的噪声和瞬态电压。

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地板
chenjun89| | 2025-1-7 20:52 | 只看该作者
早期8位单片机基本上都是5V TTL电平标准。

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5
geraldbetty| | 2025-1-7 23:40 | 只看该作者
可以通过多种方式降低功耗。一种是降低工作频率,许多单片机可以通过软件设置或者外部时钟控制来调整工作频率。例如,在系统处于待机状态或者执行简单任务时,将工作频率降低到最低限度,从而减少动态功耗。另一种是控制 I/O 口的状态,当 I/O 口不使用时,将其设置为输入模式并且连接到固定电平(如接地或者接电源),这样可以减少 I/O 口的漏电流,降低功耗。

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6
cashrwood| | 2025-1-8 03:12 | 只看该作者
当3.3V单片机与5V电路连接时,需要通过电平转换电路来确保信号的正确传输,避免因电压不匹配而导致的损坏或误动作。

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7
eleg34ance| | 2025-1-9 16:45 | 只看该作者
单片机(MCU)的工作电压范围因型号而异,常见的电压范围包括:5V:传统单片机(如8051系列、AVR系列)通常支持5V工作电压。3.3V:现代低功耗单片机(如STM32、ESP32)通常支持3.3V工作电压。宽电压范围:一些单片机支持宽电压范围(如2.0V-5.5V),适用于多种电源配置

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8
清芯芯清| | 2025-1-9 17:50 | 只看该作者
5V是传统数字电路的标准电压,许多外围设备(如传感器、LED、继电器)支持5V电平

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9
pe66ak| | 2025-1-9 18:55 | 只看该作者
抗干扰能力强,5V电平比3.3V电平具有更高的噪声容限,适合在噪声较大的环境中使用。

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10
星星点点didi| | 2025-1-9 20:03 | 只看该作者
驱动能力强,5V电平可以驱动更多类型的负载(如LED、电机等)。

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11
gongqijuns| | 2025-1-9 21:10 | 只看该作者
5V电压的功耗通常高于3.3V电压,不适合电池供电的低功耗设备。

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12
tiakon| | 2025-1-9 22:25 | 只看该作者
在高电流应用中,5V电压会导致更大的热损耗

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13
suiziq| | 2025-1-10 08:47 | 只看该作者
与现代设备兼容性差,许多现代传感器和通信模块(如I2C、SPI设备)通常支持3.3V电平,直接连接5V单片机可能导致损坏。

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14
twinkhahale| | 2025-1-10 10:08 | 只看该作者
5V单片机与5V设备直接连接即可,无需电平转换。5V单片机与3.3V设备需要使用电平转换电路,常见方法包括:电阻分压:简单但速度较慢,适合低速信号。电平转换芯片:如TXB0108、74LVC245等,适合高速信号。MOSFET电平转换电路:适合双向信号(如I2C)

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15
ewyu| | 2025-1-10 13:11 | 只看该作者
5V电源设计可以用线性稳压器(LDO):如7805,简单但效率较低。开关稳压器(DC-DC):如LM2596,效率高但电路复杂。USB供电:直接使用USB的5V电源。

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16
wamed| | 2025-1-10 13:43 | 只看该作者
5V单片机的典型应用在于工业控制:如PLC、电机控制。家用电器:如洗衣机、空调控制器。教育开发板:如Arduino(基于AVR单片机)。传统嵌入式系统:如8051开发板

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17
belindagraham| | 2025-1-17 15:31 | 只看该作者
为单片机提供5V电压的方法有多种,包括使用外部稳压器、开发板自带的5V引脚、USB线提供电源以及外部电源模块等。这些方法可以根据具体的应用场景和需求进行选择。

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