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Solución:
5 V se utilizó mucho en las primeras familias lógicas, y especialmente en TTL. Si bien TTL es mucho pasado de moda ahora todo el mundo todavía habla de “niveles TTL”. (Incluso escucho que UART se describe como “bus TTL”, que es un nombre inapropiado: es un canal de comunicación de nivel lógico, pero bien puede ser un voltaje diferente a 5 V). En TTL, 5 V fue una buena opción para los puntos de ajuste de los BJT. y para una alta inmunidad al ruido.
El nivel de 5 V se mantuvo cuando la tecnología cambió a HCMOS (CMOS de alta velocidad), con 74HC como la familia más conocida; Los circuitos integrados 74HCxx pueden funcionar a 5 V, pero el 74HCT también es compatible con TTL para sus niveles de entrada. Esa compatibilidad puede ser requerida en mixed circuitos tecnológicos, y esa es la razón por la que los 5 V no se abandonarán por completo pronto.
Pero HCMOS no necesita los 5 V como los transistores bipolares de TTL. Un voltaje más bajo significa un menor consumo de energía: un IC HCMOS a 3,3 V normalmente consumirá un 50 % o menos de energía que el mismo circuito a 5 V. Por lo tanto, crea un microcontrolador que funciona internamente a 3,3 V para ahorrar energía, pero tiene 5 VI/ Os. (La E/S también puede ser tolerante a 5 V; entonces funciona a niveles de 3,3 V, pero no se dañará con 5 V en sus entradas. Junto a la compatibilidad, 5 V también ofrece una mejor inmunidad al ruido.
Y va más allá. He trabajado con controladores ARM7TDMI (NXP LPC2100) con un núcleo que funciona con 1,8 V, con 3,3 VI/O. El voltaje más bajo es un ahorro de energía adicional (solo el 13 % de un controlador de 5 V) y también una EMI más baja. El inconveniente es que necesita dos reguladores de voltaje.
Así que esa es la tendencia: voltajes internos cada vez más bajos para un menor consumo de energía y EMI, y un voltaje externo más alto para una mejor inmunidad al ruido y conectividad.
Seguro. Pero recuerde que el consumo de energía aumenta con la cuadrado de voltaje Aumentar el voltaje utilizado de 3,3 V a 5 V aumenta el consumo de energía 2,3 veces. Por lo tanto, vale la pena usar un voltaje tan bajo como sea posible, incluso si hay algunas pérdidas en la fuente de alimentación debido a la conversión.
La mayoría de los componentes electrónicos tenían +5 disponible a bordo pero, cuando los circuitos solo requerían 3,3 V, era más fácil reducir el voltaje en el chip en lugar de exigir a los fabricantes que rediseñaran sus fuentes de alimentación y placas para agregar 3,3 V. El voltaje más bajo no solo reduce el consumo de energía, sino que en los circuitos digitales de alta velocidad lleva menos tiempo pasar de un riel a otro.
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