电容按键 电容触摸按键设计

在目前市场上可提供的 PCB(印刷电路板)基材中， FR4 是最常用的一种。 FR4 是一种玻璃纤维增强型环氧树 脂层压板，PCB 可以是单层或多层。 在触摸模块的尺寸受限的情况下，使用单层 PCB 不是总能行得通的，通常使用四层或两层 PCB。在本文 中，我们将以最常用的两层 PCB 为例来介绍 PCB 布局，意在为 S-TouchTM 电容触摸感应设计所用的各种 PCB (如 FR4、柔性 PCB 或 ITO 面板)的结构和布局提供设计布局指导。 PCB 设计与布局 在结构为两层的 PCB 中，S-TouchTM 触摸控制器和其他部件被布设在 PCB 的底层，传感器电极被布 设在 PCB 的顶层。图 1 基于两层板的电容式触摸模组的结构 每个传感器通道所需的调谐匹配电容器可以直接布设在该传感器电极的底层。需要指出的是，S-Touch 触摸控制器布设在底层，应该保证其对应的顶层没有布设有任何传感器电极。顶层和底层的空白 区域可填充网状接地铜箔。TM图 2.1 两层 PCB 板的顶层图 2.2 两层 PCB 板的底层设计规则 第 1 层 ( 顶层 ) ● 传感器电极位于 PCB 的顶层(PCB 的上端与覆层板固定在一起)。

为提高灵敏度， 建议使用尺寸为 10 x 10 毫米的感应电极。可以使用更小尺寸的感应电极，但会降低灵敏度。同时，建议感应电极的尺寸不超过 15 x 15 毫米。如果感应电极超过这一尺寸，不但会降低灵敏度，而且会增加对噪声的易感性。 ● 空白区域可填充接地铜箔(迹线宽度为 6 密耳，网格尺寸为 30 密耳)。 ● 顶层可用来布设普通信号迹线(不包括传感器信号迹线)。应当尽可能多地把传感器信号迹线布设在底 层。 ● 感应电极与接地铜箔的间距至少应为 0.75 毫米。 第 2 层(底层) ● S-TouchTM 控制器和其它无源部件应该设计布局在底层。 ● 传感器信号迹线将被布设在底层。 不要把一个通道的传感器信号迹线布设在其他传感通道的感应电极 的下面。图 3 触摸极板下的传感器信号迹线走线方式● 空白区域可填充接地铜箔 (迹线宽度为 6 密耳，网格尺寸为 30 密耳)。 ● 传感器信号迹线与接地铜箔的间距应当至少是传感器信号迹线宽度的两倍。 ● 为降低串扰，应当尽可能地增大两个感应电极/感应信号迹线之间的距离。在可能的情况下，在两个感 应电极/感应信号迹线之间加入接地铜箔。 ● 传感器信号迹线的长度并不需要完全等长。

因为使用匹配调谐电容，完全可以使两条通道之间的输入 电容达到平衡。然而，在 PCB 空间允许的情况下，最好使用长度相等的传感器信号迹线(传感器电极的尺 寸也是统一的)。这样一来，为了把所有传感通道的传感器容抗值调整至控制器感应的动态范围以内，只 需设置一个标准参考电容即可，简化了设计难度。 ● 任何时钟、数据或周期信号迹线都不应该与传感器的信号迹线相邻平行布设。这些信号线应当尽可能 地与传感器的信号迹线垂直，或者布设在 PCB 的其他区域。 ● 如果时钟、数据或任何周期信号迹线确实需要与传感器的信号迹线平行布设，它们应当被布设在不同 的层并且不能重叠，而且应当尽可能地缩短信号迹线平行部分的长度。图 4 传感器信号迹线和周期信号迹线相邻时平行布设接地铜箔 在前面对两层 FR4 PCB 的介绍中，接地铜箔被用来填充 PCB 的空白截面区域。接地铜箔能够帮助触摸模块 屏蔽外部噪声源，还能够稳定传感器线路的固有电容。 然而，使用接地铜箔时需要事先注意几个问题。这是因为接地铜箔会增加传感器的固有电容，还会增加 由于水滴导致的错误检测的可能性。 接地铜箔设计指南： ● 建议使用网状的接地铜箔，而非实心的接地铜箔。