¿Por qué están VCC y GND en pines diagonalmente opuestos?

Question

Me he dado cuenta de que la mayoría de los CI (DIP o SOP) tienen los pines VCC y GND en pines diagonalmente opuestos. Los condensadores de desacoplamiento deben conectarse con las trazas más cortas. Colocar los pines de alimentación en las esquinas hace que las trazas (dentro del chip y fuera de la PCB) sean lo más largas posible. No tiene sentido para mí, ¿cuál es el propósito de hacerlo de esta manera?

Answer 1

Creo que la respuesta a su pregunta es más histórica que lógica.

Soy lo suficientemente viejo como para recordar cuando incluso las placas de circuito de doble cara eran nuevas.

Antes de esto, el uso de un CI empaquetado en DIP (que era lo que había entonces) en una placa de circuito se facilitaba al tener VCC y GND en extremos opuestos del paquete. Esto significaba que la energía para alimentar el dispositivo podía provenir del "carril" superior e inferior de la placa de circuito impreso y aún así dejar a los circuitos lógicos algo de espacio para dirigirse unos a otros con el mínimo de puentes. Los condensadores de desacoplamiento se colocaban generalmente al lado de los chips lógicos, dejando las patas del condensador alargadas para garantizar una perforación mínima.

Recuerda entonces que tampoco había paquetes CAD que te ayudaran a diseñar tu trazado y a probarlo. Todo se hacía en papel o, en mi caso, porque era perezoso, normalmente con un bolígrafo de enmascarar directamente sobre la placa con un poco de metanfetamina para rellenar. También podías usar el metano para limpiar la placa ;-)

Answer 2

Estoy de acuerdo con Robert. Facilitó el enrutamiento de la energía en los primeros tableros. Como esta:

Puedes ver claramente los carriles de alimentación y de tierra por encima y por debajo de los chips. Y las tapas de desacoplamiento pueden utilizar la tierra de la fila de arriba para mantener la distancia corta. Es muy fácil de enrutar. Es mucho más difícil hoy en día con toda la colocación aparentemente aleatoria de los pines de alimentación y tierra en los chips.

Answer 3

Los condensadores de desacoplamiento están destinados a reducir las variaciones de tensión en la línea de alimentación causadas por los cambios en el consumo de corriente, así como a reducir el ruido de alta frecuencia introducido en otras partes del sistema. El hecho de que los pines de GND estén lejos en el CI no significa que los condensadores de desacoplamiento tengan que ir entre esos pines: colóquelos cerca del pin VCC y dirija una línea de GND cerca (o coloque vías a un plano de GND).

La razón por la que los pines VCC y GND pueden estar alejados, como dijo @PlasmaHH, es porque tiene sentido para ciertos CI debido a la disposición de la matriz. Considera un circuito: alimentación -> un montón de cosas -> GND; tiene sentido que esos pines estén lejos para acomodar los circuitos internos. Además, puede reducir la cantidad de capacitancia creada (externa e internamente) entre esos dos pines.

Answer 4

Casi todas las placas de circuito impreso modernas tienen al menos un plano de tierra. En otras palabras, el espacio no ocupado en ambos lados de la PCB se rellena con un gran "cable de tierra".

Cuando el ingeniero diseña la placa de circuito impreso, coloca cada tapón de desacoplamiento lo más cerca posible de su patilla VCC. Conecta una de las almohadillas del condensador a la clavija VCC con un trazo corto. Conecta la otra almohadilla a una vía en el plano GND.

Como el plano de tierra es tan ancho, su impedancia es muy baja. Con una traza muy corta entre el pin VCC y la tapa, la parásita inductiva del cable se minimiza.

Answer 5

Tener los pines VDD y VSS separados por una distancia significativa sólo puede permitirse en aplicaciones no tan críticas. En estos casos, podría ser más importante hacer coincidir las disposiciones de pines establecidas en lugar de utilizar la colocación óptima.

Un circuito integrado está rodeado por el llamado pad-ring. He tomado una imagen arbitraria de Google para mostrar esto:

Entre los trazos amarillos que se pueden ver en las esquinas están las líneas de suministro. Estas líneas recorren todo el chip porque son necesarias para el circuito de protección ESD y para alimentar los pads de E/S digitales. Debería estar claro que el anillo podría ser alimentado desde dos pads cualquiera del anillo (asumiendo que no hay múltiples suministros).

Desde el punto de vista del diseñador de circuitos integrados, las líneas de señal críticas y las almohadillas de alimentación se colocan de forma que se minimice la inductancia de los cables de conexión y del marco conductor. En particular, VDD y VSS se colocan cerca y, a veces, incluso con doble enlace para reducir las parásitas.

Por lo tanto, para una colocación óptima, VDD y VSS no deberían colocarse en esquinas opuestas.