Hallo, die meisten µController (und Prozessoren) haben ja eine bzw. mehrere dieser Versorgungs- bzw. Arbeitsspannungen : 5 Volt 3,3 Volt 1,8 Volt 0,9 Volt Aber warum ?(o.k. 5V noch aus der TTL Technik -wieso arbeitet die eigentlich mit 5 Volt ?-) Besonders bei µController Anwendungen wären doch 1,3 bis 1,5V oder 12V viel angenehmere Werte da Spannungswandler entfallen würden und der Wirkungsgrad der Gesamtanwendung besser ausfällt. Mit freundlichen Grüßen "Rhodius"
Diese Werte 5 Volt 3,3 Volt 1,8 Volt kommen aus der Halbleiterphysik. Und diese 1.3Volt 1.5Volt kommen aus der Elechtrochemie. Zwei unterschiedliche Bereiche mit ihren eigenen Erscheinungen und Gesetzmäßigkeiten.
Moin, ein möglicher Erklärungsversuch. * 5 V ist klar, kommt noch aus TTL-Zeiten. 5 V hat man da gewählt, weil sich bei dieser Spannung Zener- und Avalanche-Effekt kompensieren und man so sehr temperaturstabile Spannungsregler bauen konnte. * 3,3 V kam glaub ich auf mit der 90 nm-Technologie. Dort musste man wegen der verringerten Oxiddicke und somit kleineren Durchschlagsfestigkeit des Substrats die Spannung verringern. * 1,8 bzw. 0,7 bis 0,9 V verwendet man überwiegend bei sehr schnell getakteten Prozessoren, da die die Verluste durch die Schalt- und Umladevorgänge mit dem Quadrat der Spannung zunehmen, aber nur linear mit der Frequenz. Bitte weiter ergänzen/korrigieren. Beste Grüße, Marek
Ein anderer Grund für die 5V bei TTL ist, dass die BE-Sperrschicht bei Standard-Transistoren die Durchbruchspannung bei etwa 6V hat(te). Man musste wegen des Störabstandes möglichst hohe Spannung nehmen, mit genügend Abstand zu den 6V, also 5V (mit 10% Toleranz). Generell möchte man Logik mit immer niedrigeren Spannungen betreiben, da dann das Umladen der C's in der Schaltung immer leichter wird. Niedrigeren Schaltpunkt bei MOS-FET's ( und kleinere Kapazitäten) erreicht man aber nur über immer feinere Strukturen. (Oxiddicke und Größe der FET's) Das erfordert aber immer dünnere Oxidschichten, die mit Fortschritt der Technologie schon in nm ausgedrückt wird und sich in der Schaltschwelle der FET's als Spannungswert äußert.
@ Rhodius (Gast) >5 Volt >3,3 Volt >1,8 Volt >0,9 Volt Jo, wobei 0,9V im Moment noch recht exotisch sind. >Aber warum ? Warum nicht? Der Schritt 5->3,3V wurde wegen der verringerten Verlustleistung und kleineren IC Strukturen gemacht. Ein CMOS IC verbraucht nur Strom, wenn es schaltet. P = U^2*C*f Ein IC mit gleichen parasitären Kapazitäten bruacht bei 3,3V nur 43% der Leistung. >(o.k. 5V noch aus der TTL Technik -wieso arbeitet die >eigentlich mit 5 Volt ?-) Ist ne runde Zahl ;-) >Besonders bei µController Anwendungen wären doch 1,3 bis 1,5V oder 12V >viel angenehmere Werte da Spannungswandler entfallen würden Ach herje, die extrem teuren Pegelwandler bzw. Spannungsregler. ;-) NEIN! Man will einen möglichst kleine Leistungsverbrauch und möglichst hohe Taktfrequenz, also braucht man dazu moderne, kleine Prozessgeometrien und damit kleine Spannungen. Die Pegelwandler braucht man ohnehin nur in bestimmten Fällen. >und der Wirkungsgrad der Gesamtanwendung besser ausfällt. Keine Sekunde. Siehe Versorgung aus einer Zelle. @ Marek N. (bruderm) >* 5 V ist klar, kommt noch aus TTL-Zeiten. 5 V hat man da gewählt, weil >sich bei dieser Spannung Zener- und Avalanche-Effekt kompensieren und >man so sehr temperaturstabile Spannungsregler bauen konnte. Glaub ich nicht. Der Knackpunkt lag ja auf der Digitalseite, nicht beim Spannungsregler dafür. >* 3,3 V kam glaub ich auf mit der 90 nm-Technologie. Schon viel früher, bei 200nm++. >* 1,8 bzw. 0,7 bis 0,9 V verwendet man überwiegend bei sehr schnell >getakteten Prozessoren, da die die Verluste durch die Schalt- und >Umladevorgänge mit dem Quadrat der Spannung zunehmen, aber nur linear >mit der Frequenz. Ja. MfG Falk
@ Peter R. (pnu) >Ein anderer Grund für die 5V bei TTL ist, dass die BE-Sperrschicht bei >Standard-Transistoren die Durchbruchspannung bei etwa 6V hat(te). Komisch nur, dann in keinerlei Digital-IC eine BE-Strecke eine negative Spannung sieht ;-) >Man musste wegen des Störabstandes möglichst hohe Spannung nehmen, mit >genügend Abstand zu den 6V, also 5V (mit 10% Toleranz). Jaja, jetzt ist mal wieder Rate-und Märchenstunde ;-)
> Komisch nur, dann in keinerlei Digital-IC eine BE-Strecke eine negative > Spannung sieht ;-) In der Ursprungs-TTL war der Eingang eines NAND ein Multiemitter-Transi, wenn ein Eingang (Emitter) und damit auch die Basis auf Lo war, ein anderer aber auf Hi, war genau diese Basis-Emitterstrecke in Sperrrichtung, mit fast 5V mfG ingo
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