[开发资料] 单片机工作电压5V的来历?

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 楼主| duo点 发表于 2024-2-27 15:00 | 显示全部楼层 |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3.3V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。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,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。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,相关文章推荐:STM32串口通信基本原理。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。

    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。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,官方声称单片机的抗干扰能力可以达到4000V,但实际应用说法不一。



    大多数单片机都是 TTL 电平,各自的高低电平定义不一样;

    当电源电压为5V时:51,AVR单片机是5V;

    当电源电压为3.3V时:51,AVR单片机高电平是3.3V;

    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。

评论

现在好像是3.3的多  发表于 2024-2-28 16:39
forgot 发表于 2024-2-28 16:39 | 显示全部楼层
IO口可承受5V电压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。
星辰大海不退缩 发表于 2024-8-6 21:32 | 显示全部楼层
IO口可承受5V电压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。
chenqianqian 发表于 2024-8-8 08:25 来自手机 | 显示全部楼层
所以8位机的电平标准就是5V,后来随着晶圆工艺的改进,降到了3.3V,1.8V及以下。
LOVEEVER 发表于 2024-8-12 09:32 | 显示全部楼层
现在ARM也有宽压范围的,比如芯源的就是
szt1993 发表于 2024-8-14 21:57 | 显示全部楼层
硬件决定系统基础,锂电池有时候需要进行变压处理
小夏天的大西瓜 发表于 2024-8-21 15:05 | 显示全部楼层
由于TTL功耗大等缺点,正逐渐被CMOS电路取代
q1ngt12 发表于 2024-9-14 15:22 | 显示全部楼层
我觉得是因为之前的51单片机都是5V才这样的吧
ex7s4 发表于 2024-9-14 16:31 | 显示全部楼层
这个5V估计是外设很多都是5V的,才会这样
b5z1giu 发表于 2024-9-14 17:42 | 显示全部楼层
5V工作电压的起源可以追溯到早期的晶体管-晶体管逻辑(TTL)电路。TTL电路是20世纪60年代和70年代广泛使用的数字逻辑电路,其逻辑电平标准为:逻辑高电平(High):2.4V到5V逻辑低电平(Low):0V到0.8V
w2nme1ai7 发表于 2024-9-14 19:02 | 显示全部楼层
因为TTL电路的工作电压为5V,这一标准被广泛接受并应用于各种数字电路中,包括早期的单片机
p0gon9y 发表于 2024-9-14 20:06 | 显示全部楼层
随着电子技术的发展,许多数字电路和外围设备都采用了5V的工作电压。为了确保兼容性和标准化,单片机制造商也采用了5V作为标准工作电压。这样可以确保单片机能够与各种外围设备(如传感器、显示器、存储器等)无缝连接和通信
lamanius 发表于 2024-9-14 21:25 | 显示全部楼层
在早期,5V电源相对容易获得,并且具有较高的稳定性和可靠性。许多电源模块和稳压器都设计为输出5V电压,这进一步推动了5V工作电压的普及
kaif2n9j 发表于 2024-9-15 08:22 | 显示全部楼层
随着电子设备对低功耗需求的增加,许多现代单片机已经转向更低的工作电压,如3.3V、1.8V甚至更低。然而,5V仍然是许多传统应用和旧设备的标准工作电压
g0d5xs 发表于 2024-9-15 10:07 | 显示全部楼层
单片机工作电压为5V的来历主要源于早期的TTL逻辑电平标准、兼容性和标准化需求、以及早期电源技术的限制。尽管现代单片机已经转向更低的工作电压以满足低功耗需求,但5V仍然是许多传统应用和设备的标准工作电压
lix1yr 发表于 2024-9-15 11:12 | 显示全部楼层
这个还真不知道,不过我觉得5V应该是当时外设业务导致的吧
su1yirg 发表于 2024-9-15 13:22 | 显示全部楼层
不是因为当时技术的问题?才是5V的来历吗
中国龙芯CDX 发表于 2024-9-19 08:02 | 显示全部楼层
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
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