Frage:
Warum befinden sich VCC und GND auf diagonal gegenüberliegenden Stiften?
Cano64
2017-01-14 03:08:35 UTC
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Mir ist aufgefallen, dass die meisten ICs (DIP oder SOP) VCC- und GND-Pins auf diagonal gegenüberliegenden Pins haben.Entkopplungskondensatoren müssen mit kürzesten Spuren angeschlossen werden.Durch die Platzierung von Stromversorgungsstiften in den Ecken sind die Leiterbahnen (innerhalb des Chips und außen auf der Leiterplatte) am längsten möglich.Es macht für mich keinen Sinn, was ist der Zweck, es so zu machen?

Schematische Konvention.Wenn es dir nicht gefällt, kannst du dein eigenes Symbol zeichnen.
@winny In vielen Fällen handelt es sich um die tatsächliche physische Platzierung.
Es spiegelt oft wider, wie der Würfel ausgelegt ist
Ich habe immer gedacht, dass es so weit wie möglich voneinander entfernt sein soll, um versehentliche Kurzschlüsse zu vermeiden.
Verpackungsbeschränkungen innerhalb des IC kommen ebenfalls in den Sinn.Sie können keine Bonddrähte kreuzen.
Bei einer Leiterplatte mit einer großen Anzahl von Chips hilft die Verteilung der Leistung in einem vernünftigen Netz beim Layout und hilft, indem sie die Breite der Fettspuren zulässt.Kein Problem mehr mit mehreren Vdd, Gnd-Pins auf einem einzigen System auf einem Chip.
Historisch gesehen führt dies zu besseren Layouts für orthogonale Signal- und parallele Power / Gnd-Spuren.Einige verwendeten Mittelstifte auf gegenüberliegenden Seiten, verloren jedoch die Gunst bei SMD-Unterseiten-Mittelplatzierungen.
@PlasmaHH: Die meisten Chips verwendeten einen relativ quadratischen Chip.Wenn ein 16-poliges Teil Strom- und Erdungsstifte in der Mitte der gegenüberliegenden Seiten platziert, können diese Stifte genauso gut (in beliebiger Reihenfolge) 1 und 9, 4 und 12, 5 und 13 oder 8 und 16 sein. I.Ich kenne keinen Grund, warum das Chip-Layout das eine oder andere besonders begünstigen würde.
Fünf antworten:
#1
+6
Robert Seddon-Smith
2017-01-14 07:52:18 UTC
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Ich glaube, die Antwort auf Ihre Frage ist eher historisch als logisch.

Ich bin alt genug, um mich daran zu erinnern, wann sogar doppelseitige Leiterplatten neu waren.

Zuvor wurde die Verwendung eines IC mit DIP-Paket (wie es damals vorhanden war) auf einer Leiterplatte erleichtert, indem VCC und GND an gegenüberliegenden Enden des Pakets angebracht wurden.Dies bedeutete, dass die Stromversorgung für das Gerät von der oberen und unteren „Schiene“ auf der Leiterplatte kommen und den Logikschaltungen dennoch einen gewissen Platz lassen konnte, um mit einem Minimum an Brücken zueinander zu gelangen. Entkopplungskondensatoren wurden im Allgemeinen neben Logikchips platziert, wobei die Schenkel des Kondensators lang blieben, um ein minimales Bohren von Löchern sicherzustellen

Denken Sie daran, dass es keine CAD-Pakete gab, mit denen Sie Ihr Layout entwerfen und testen konnten.Es wurde alles auf Papier gemacht, oder in meinem Fall, weil ich faul war, normalerweise ein Maskierungsstift direkt auf dem Brett mit ein paar Methoden zum Auffüllen.Sie können die Methoden auch zum Reinigen der Leiterplatte verwenden ;-)

Bei DIPs war es üblich, Rub-On-Transfers zu verwenden, damit Sie die richtige Tonhöhe erhalten.Ich erinnere mich gut an sie.
#2
+4
Majenko
2017-01-14 15:13:09 UTC
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Ich stimme Robert zu.Dies erleichterte das Routing der Stromversorgung in frühen Boards.Wie dieser:

enter image description here

Sie können die Strom- und Erdungsschienen über und unter den Chips deutlich sehen.Und die Entkopplungskappen können einfach den Boden der oberen Reihe verwenden, um den Abstand kurz zu halten.Schön und einfach zu routen.Es ist heutzutage so viel schwieriger mit all der scheinbar zufälligen Platzierung von Strom- und Erdungsstiften auf Chips.

#3
+1
skobovm
2017-01-14 03:38:08 UTC
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Entkopplungskondensatoren sollen Spannungsschwankungen auf der Stromleitung reduzieren, die durch Änderungen der Stromaufnahme verursacht werden, sowie hochfrequente Störungen, die an anderer Stelle im System auftreten.Nur weil die GND-Pins auf dem IC weit entfernt sind, bedeutet dies nicht, dass Ihre Entkopplungskappen zwischen diesen Pins liegen müssen - platzieren Sie sie nahe am VCC-Pin und verlegen Sie eine GND-Linie in der Nähe (oder platzieren Sie Durchkontaktierungen zu einer GND-Ebene)..

Der Grund, warum VCC- und GND-Pins möglicherweise weit entfernt sind, wie @PlasmaHH es ausdrückte, liegt darin, dass dies aufgrund des Chip-Layouts für bestimmte ICs sinnvoll ist.Betrachten Sie eine Schaltung: Leistung -> ein paar Sachen -> GND;Es ist sinnvoll, diese Pins weit entfernt zu haben, um interne Schaltkreise aufzunehmen.Zusätzlich kann es die Menge an Kapazität reduzieren, die (extern und intern) zwischen diesen beiden Pins erzeugt wird.

Nicht um das Rauschen zu reduzieren, sondern um Strom bereitzustellen, der zum Schalten oder für andere Aktivitäten im Chip erforderlich ist.Es ist kein Zeilenfilter.So wie Strom zu VCC geleitet wird, wird er zu GND bezogen, und ein Kondensator sollte sich idealerweise auch in der Nähe dieses Ortes befinden.Ansonsten kommt es zu Spannungsabfällen an Leiterbahnen und wer weiß was noch.Bei diesen historischen Chips handelt es sich jedoch normalerweise um relativ niedrige Frequenzen, sodass die Spurinduktivität vernachlässigbar ist.
Es ist eigentlich beides.Sie reduzieren das Rauschen, das an anderer Stelle im Gesamtsystem auftritt, und kompensieren Änderungen der Stromaufnahme.Ich habe meine Antwort reflektiert, um dies anzuzeigen.Hier ist eine Anleitung http://www.designers-guide.org/Design/bypassing.pdf
Das Reduzieren von Geräuschen von anderswo sollte durch etwas wie LC-Filter gefiltert werden.Andernfalls ist der Filter nicht sehr effektiv, aber in diesem Fall kann der Filter nur auf VCC angewendet werden.Wenn Sie jedoch das Spitzenstromnetz schließen möchten, möchten Sie es so schnell wie möglich machen, um Strom in der Masseebene zu vermeiden.Wo es also darauf ankommt, sind GND- und VCC-Pins nebeneinander.
@skobovm In diesem Teil geht es mehr darum, das vom IC * in * die Schienen * eingespeiste Rauschen zu reduzieren.
Frühe Logik-ICs waren langsam genug, mit ausreichend schwachen transienten Stromanforderungen, dass Eckstifte mit den 5 mm bis 10 mm langen Metallbits des Leitrahmens und die Induktivitäten von 5 NanoHenry bis 10 NanoHenry keinen katastrophalen Schienenkollaps verursachten.Bei Verwendung auf Drahtwickelplatinen mit reichlich verstreuten Bypasskappen.Ich habe eine automatisch geroutete Leiterplatte ohne Flugzeuge und nur 1/8 "breite VDD / GND-Schienen gesehen, die * DID * genug Schienenkollaps hatten. Die zugehörige MCU auf einer anderen Leiterplatte wurde zufällig in den" Reset "versetzt. Einige Jahre späterNachdem der Designer bei einem Flugzeugabsturz ums Leben gekommen war, wurde ich gebeten, das Problem zu lösen: "USE GND PLANE!"
#4
+1
Zack Freedman
2017-01-14 04:08:38 UTC
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Fast alle modernen Leiterplatten haben mindestens eine Grundebene.Mit anderen Worten, unbesetzter Platz auf beiden Seiten der Leiterplatte wird mit einem großen "Erdungskabel" ausgefüllt.

Wenn der Ingenieur die Leiterplatte auslegt, platziert er jede Entkopplungskappe so nah wie möglich an ihrem VCC-Pin.Er verbindet eines der Pads des Kondensators mit einer kurzen Spur mit dem VCC-Pin.Er verbindet das andere Pad mit einem Via in der GND-Ebene.

Weil die Grundebene so breit ist, ist ihre Impedanz sehr niedrig.Mit einer sehr kurzen Spur zwischen dem VCC-Stift und der Kappe wird der induktive Parasit des Drahtes minimiert

#5
+1
Mario
2017-01-14 05:02:40 UTC
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VDD- und VSS-Pins, die durch einen signifikanten Abstand voneinander getrennt sind, können nur in weniger kritischen Anwendungen bereitgestellt werden. In solchen Fällen könnte es wichtiger sein, etablierte Pin-Layouts anzupassen, als die optimale Platzierung zu verwenden.

Eine integrierte Schaltung ist von dem sogenannten Pad-Ring umgeben. Ich habe ein beliebiges Bild von Google aufgenommen, um Folgendes zu zeigen:

enter image description here

Unter den gelben Spuren, die in den Ecken zu sehen sind, befinden sich die Versorgungsleitungen. Sie laufen um den gesamten Chip herum, da sie für die ESD-Schutzschaltung und zur Versorgung digitaler E / A-Pads benötigt werden. Daraus sollte klar sein, dass der Ring von zwei beliebigen Pads im Ring versorgt werden kann (vorausgesetzt, es gibt nicht mehrere Versorgungen).

Aus Sicht des IC-Designers werden kritische Signalleitungen und Versorgungspads so platziert, dass die Induktivität der Bonddrähte und des Leadframes minimiert wird. Insbesondere würden VDD und VSS nahe beieinander und manchmal sogar mit Doppelbindung platziert, um Parasiten zu reduzieren.

Für eine optimale Platzierung würden VDD und VSS also nicht an gegenüberliegenden Ecken platziert.



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