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

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

Tengo edad suficiente para recordar cuando incluso las placas de circuito de doble cara eran nuevas.

Antes de esto, el uso de un IC empaquetado DIP (que era lo que había entonces) en una placa de circuito se hizo más fácil al tener VCC y GND en los extremos opuestos del paquete. Esto significó que la energía para alimentar el dispositivo podría provenir de la parte superior e inferior del "riel" en la PCB y aún así dejar a los circuitos lógicos algo de espacio para enrutarse entre sí con el mínimo de puentes. Los condensadores de desacoplamiento generalmente se colocaron al lado de los chips lógicos, con las patas del condensador largas para asegurar un mínimo de perforación de orificios.

Recuerde entonces que no había paquetes CAD para ayudar a diseñar su diseño y probarlo tampoco. Todo se hizo en papel, o en mi caso porque era perezoso, generalmente una pluma de enmascaramiento directamente en el tablero con algunos métodos para hacer cosas. También puede utilizar los métodos para limpiar la placa de circuito ;-)

Estoy de acuerdo con Robert. Facilitó el enrutamiento del poder en las primeras tablas. Como este:

Puede ver claramente los rieles de alimentación y tierra por encima y por debajo de los chips. Y las tapas de desacoplamiento solo pueden usar el suelo de la fila de arriba para mantener la distancia corta. Agradable y sencillo de enrutar. Es mucho más difícil en estos días con toda la ubicación aparentemente aleatoria de los pines de potencia y tierra en los chips.

Los condensadores de desacoplamiento están diseñados para reducir las variaciones de voltaje en la línea de alimentación causadas por los cambios en el consumo de corriente, así como para reducir el ruido de alta frecuencia introducido en otras partes del sistema. El hecho de que los pines GND estén muy lejos en el IC no significa que sus tapas de desacoplamiento deban ir entre esos pines; colóquelos cerca del pin VCC y dirija una línea GND cerca (o coloque las vías en un plano GND) .

La razón por la que los pines VCC y GND pueden estar muy lejos, como lo dijo @PlasmaHH, es porque tiene sentido para ciertos circuitos integrados debido a la disposición del troquel. Considere un circuito: potencia - > un montón de cosas - > GND; tiene sentido tener esos pines lejos para acomodar los circuitos internos. Además, puede reducir la cantidad de capacitancia creada (externa e internamente) entre esos dos pines.

Casi todas las PCB modernas tienen al menos un plano de tierra. En otras palabras, el espacio desocupado en ambos lados de la PCB se rellena con un gran "cable de tierra".

Cuando el ingeniero coloca la PCB, coloca cada tapa de desacoplamiento lo más cerca posible de su pin VCC. Conecta una de las almohadillas del condensador al pin VCC con una pequeña traza. Conecta el otro pad a una vía en el plano GND.

Debido a que el plano de tierra es tan ancho, su impedancia es muy baja. Con un trazo muy corto entre el pin VCC y la tapa, se minimiza el parásito inductivo del cable.

Tener pines VDD y VSS separados por una distancia significativa solo puede permitirse en aplicaciones no tan críticas. En tales casos, podría ser más importante hacer coincidir los diseños de pin establecidos en lugar de utilizar la ubicación óptima.

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

Entre los trazos amarillos que se pueden ver en las esquinas se encuentran las líneas de suministro. Se ejecutan alrededor de todo el chip porque son necesarios para los circuitos de protección ESD y para suministrar almohadillas de E / S digitales. A partir de esto, debe quedar claro que el anillo podría suministrarse desde cualquiera de las dos almohadillas del anillo (suponiendo que no haya varios suministros).

Desde el punto de vista del diseñador de circuitos integrados, las líneas de señal crítica y las almohadillas de alimentación se colocan de manera que se minimice la inductancia de los cables de conexión y el marco de plomo. En particular, VDD y VSS se colocarán juntos y, a veces, incluso con doble enlace para reducir los parásitos.

Por lo tanto, para una ubicación óptima, VDD y VSS no se colocarán en esquinas opuestas.