多くの電子機器が5ボルトと3.3ボルトで動作するのはなぜですか？

最近の多くのアプライアンスは5V電源接続を使用しています。内部的には3.3Vで動作しています。どこでも5Vを使用する方が簡単ではないでしょうか？

例としては、多くのUSBデバイスまたはルーターがあります（電源には5Vを使用しますが、シリアル通信には3.3Vを使用します）。

5 Vは初期のロジックファミリ、特にTTLで多く使用されるようになりました。TTLは非常に古くなっていますが、今でも誰もが「TTLレベル」について語っています。（UARTは「TTLバス」と呼ばれていますが、これは誤った名前です。ロジックレベルの通信チャネルですが、5 Vとは異なる電圧である可能性があります。）また、高いノイズ耐性を備えています。

テクノロジーがHCMOS（高速CMOS）に切り替えられたとき、5 Vレベルは維持され、74HCが最も有名なファミリーでした。74HCxx ICは5 Vで動作できますが、74HCTはその入力レベルでもTTL互換です。混合技術回路ではその互換性が必要になる場合があり、それが5 Vがすぐに完全に放棄されない理由です。

ただし、HCMOSはTTLのバイポーラトランジスタのように5 Vを必要としません。低電圧は低消費電力を意味します：3.3 VのHCMOS ICは通常、5 Vの同じ回路より50％以下の電力を消費します。 Os。（I / Oは5 Vトレラントでもあります。3.3Vレベルで動作しますが、入力で5 Vのダメージを受けません。互換性の次に、5 Vはより優れたノイズ耐性を提供します。

そしてさらに先へ進みます。私は、1.8 Vで実行するコアと3.3 VI / Oを備えたARM7TDMIコントローラー（NXP LPC2100）を使用しました。電圧が低いと、余分な電力が節約され（5 Vコントローラーのわずか13％）、EMIも低くなります。欠点は、2つの電圧レギュレータが必要なことです。

それがトレンドです。低消費電力とEMIを実現するために内部で電圧を下げ、ノイズ耐性と接続性を向上させるために外部で電圧を上げます。

確かに。ただし、消費電力は電圧の2乗とともに増加することに注意してください。使用電圧を3.3Vから5Vに上げると、消費電力が2.3倍になります。したがって、変換による電源供給に多少の損失があっても、可能な限り低い電圧を使用することに価値があります。

ほとんどの電子機器はオンボードで+5を使用できましたが、回路が3.3vのみを必要とする場合、メーカーが電源とボードを再設計して3.3vを追加するよりも、チップの電圧を下げる方が簡単でした。低い電圧は消費電力を削減するだけでなく、高速デジタル回路では、一方のレールから他方のレールまでスイングする時間が短くなります。