5 V tornou-se muito usado em famílias lógicas primitivas, e especialmente em TTL. Enquanto o TTL é muito ultrapassado, agora todo mundo ainda fala sobre "níveis de TTL". (Eu até ouço UART descrito como "barramento TTL", que é um nome impróprio: é um canal de comunicação no nível lógico, mas pode ter uma voltagem diferente de 5 V.) No TTL 5 V, era uma boa opção para os pontos de ajuste dos BJTs e para uma imunidade a ruídos altos.
O nível de 5 V foi retido quando a tecnologia mudou para HCMOS (High-Speed CMOS), com 74HC como a família mais conhecida; Os ICs 74HCxx podem operar em 5 V, mas o 74HCT também é compatível com TTL para seus níveis de entrada. Essa compatibilidade pode ser necessária em circuitos de tecnologia mista, e essa é a razão pela qual 5 V não será completamente abandonado em breve.
Mas o HCMOS não precisa dos 5 V, como os transistores bipolares do TTL. Uma tensão mais baixa significa menor consumo de energia: um IC HCMOS a 3,3 V normalmente consome 50% ou menos de energia do que o mesmo circuito a 5 V. Portanto, você cria um microcontrolador que executa internamente a 3,3 V para economizar energia, mas possui 5 VI / Os. (A E / S também pode ser tolerante a 5 V; então, ela funciona nos níveis de 3,3 V, mas não será danificada por 5 V em suas entradas. Ao lado da compatibilidade, 5 V também oferece uma melhor imunidade a ruídos.
E vai além. Trabalhei com controladores ARM7TDMI (NXP LPC2100) com um núcleo rodando em 1,8 V, com 3,3 VI / Os. A tensão mais baixa é uma economia de energia extra (apenas 13% de um controlador de 5 V) e EMI mais baixo também. A desvantagem é que você precisa de dois reguladores de tensão.
Portanto, essa é a tendência: tensões cada vez menores internamente para menor consumo de energia e EMI, e externamente uma tensão mais alta para melhor imunidade e conectividade a ruídos.