为什么很多低功耗的芯片都采用3.3v的电源,这个电压有什么科学依据吗?

茳J鱼儿的淡淡心事


这个是有一定的科学依据的,这要从早期的TTL逻辑电平说起。

TTL电平逻辑规范

早期的TTL逻辑电平是5V,所以以5V供电作为主流,如8051单片机就是5V供电的。随着技术的进步,人们对电子设备的功耗越来越敏感,希望电子产品的功耗尽可能的少。

减小电子产品功耗最直接的办法就是降低芯片的供电电源,但是降到多少合适?既能满足低功耗的需求,又要兼容5V的TTL电平?

我们知道TTL规定了高电平和低电平,如下:

  • 对输出而言,0低电平 L: <0.8V ; 1高电平H:>2.4V。

  • 对输入而言,0低电平 L: <1.2V ; 1高电平H:>2.0V。

3.3V正好是5V的2/3,既能兼容TTL电平又能降低功耗。

所以现在很多单片机是3.3V供电的,但是能兼容5V电平,有些内核供电1.8V,2.2V的单片机也是兼容5V的。

上图是STM32F系列的单片机规格书,供电范围2.2-3.6V,但是其引脚是5V兼容的。

以上就是3.3V的科学依据。

以上就是这个问题的回答,感谢留言、评论、转发。

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玩转嵌入式


CPU糸统最开始用5v,时鈡晶体4m、8M、12M、20M、33M速度提不去,发现把电压降到3.3v速度又可提高到一个挡次CPU工作速度可达几百M。后来把电压降的1.2V时速度可达几个GM最后得出结论:芯片结构、时钟频率、电压低。最重要的三大因素。

因此現在的筆记本、台式电脑和高速的计算机:都用1.2V电源提供。这是什么原理呢?我问了许多研究生都回答不对。

正确的认识是:时间是两维以上的向量(矢量)为了说清该问题我们做个比喻都是100米和100M跨栏跑100M的用9.7秒。而垮兰最快的12秒8。为什么?因为你向前跑时每一步都有向上的一个分立向电脑的昹冲波。向上要影响你的速度的相当于你的运动軌迹不是一条直线而是由锯齿波横向移动组成向上要花费时间的,这种向上的幅度越高乱费时间就越長。电脑的寻址脉冲及数据脉冲的道理也正是这样高分辨率的显示器用5v、3.3v、1.8v、1.2v分别用在高速与更高速的场合,满足带宽及分辨率的需求,否则容易拖尾。


老玩童64242329


简单说下自己的印象,不一定对!

从集成电路角度讲,随着mos管尺寸的缩小,驱动电压也等比例缩小。

之前5V的电压,可能对应ttl电路或者是0.5微米的CMOS集成电路。

3.3V电压对应的是0.35微米的CMOS集成电路。

1.8V电压对应的是0.18微米的集成电路。

再小尺寸的就没了解过了。


中考研究


当然了电压越低,功耗越低,现在出现的比如1.8V,1.2V的超低供电电压的芯片,

首先:是降低功耗,比如晶振,晶振振荡的电压越低,损耗越低,还有芯片的波形也一样

其次:电压越低,频率越高,比如MHz,GHz的芯片,供电电压越低,频率就越高。

最后:电压越低,干扰越小,尤其在射频信号里,信号的干扰的影响非常明显


开关电源的设计与优化


初期的ttl都是5v,再早的12v dtl用的不多

后来工艺提升,功耗降低接口电压逐渐降低

一般规律是新一代是前一代的60%-70%.这样新的电平可以个老电平直接对接不用加转换(新一代能容忍老电平的电压),

好多3.3v器件都有5v tolerance的标志,这就是表示能和5v直接对接


陌路狂奔18


这是因为电压再低就点不亮蓝色LED了


光明右使8787


现在的18650电池都是3.6V的,3.3V的电路板最容易设计,不需要升压降压模块,利用率最好


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