觸摸芯片PCB設(shè)計注意事項

1.概述

現(xiàn)在電子產(chǎn)品中，觸摸感應(yīng)技術(shù)正日益受到更多關(guān)注和應(yīng)用，與傳統(tǒng)的機(jī)械按鍵相比，電容式觸摸感應(yīng)按鍵不僅美觀時尚而且壽命長，功耗小，成本低，體積小，持久耐用。它顛覆了傳統(tǒng)意義上的機(jī)械按鍵控制，只要輕輕觸碰， 他就可以實(shí)現(xiàn)對按鍵的開關(guān)控制， 量化調(diào)節(jié)甚 至方向控制，現(xiàn)在電容式觸摸感應(yīng)按鍵已經(jīng)廣泛用于玩具、電子手表、電視、洗衣機(jī)等一系列消費(fèi)類電子產(chǎn)品中。

2.介質(zhì)對外殼穿透力的影響 觸摸感應(yīng)面板的靈敏度與絕緣面板的材質(zhì)有關(guān)，介電常數(shù)越大， 觸摸感應(yīng)靈敏度越高。下面列出幾種常用材料的相對介電常數(shù)， 以供設(shè)計觸摸界面時參考：

材料	介質(zhì)常量 εr
空氣	1
木質(zhì)	1.2-2.5
有機(jī)玻璃	2.8
Mylar 聚脂薄膜	3.2
ABS	3.8-4.5
麗光板	4.6-4.9
玻璃（陶瓷）	6
玻璃（標(biāo)準(zhǔn)）	7.6-8.0

注意事項： 

按鍵感應(yīng)盤必須緊密貼在面板上，中間不能有空氣間隙，以保持穩(wěn)定的感度。

如果按鍵感應(yīng)盤沒有緊密粘貼在面板上會造成靈敏度降低，以及抗干擾能力降。 

觸摸感應(yīng)面板的靈敏度與介質(zhì)的厚度有關(guān)，同一介質(zhì)厚度越薄，靈敏度越高,厚度越厚，靈敏度越低。 

觸摸感應(yīng)盤的正上方的介質(zhì)不能是金屬（ 或具有導(dǎo)電性質(zhì)的材料），否則觸摸無法感應(yīng)或引起 誤動作； 如附近有金屬至少與觸摸盤間距 1cm 并將金屬接地。

3.PCB 設(shè)計規(guī)范 觸摸按鍵可以是任何形狀，但盡量集中在正方形、長方形、圓形等比較規(guī)則 的形狀以保持良好的觸摸效果，避免將觸摸按鍵設(shè)置成窄長的形狀，因?yàn)橐?guī) 則的形狀觸摸效果要比不規(guī)則的好得多。

如下圖： 單個觸摸按鍵外形：

多個按鍵滑條外形：

多按鍵滾輪形式：

4.PCB 焊盤鋪地間距 .單個獨(dú)立按鍵操作，兩個按鍵以上的應(yīng)用，兩個 pad 的距離至少保持 2.5mm 以上，避免按 鍵之間的相互干擾。
頂層觸摸 pad 這面可以鋪實(shí)地或網(wǎng)格地，鋪地間距需要離感應(yīng)焊盤 1.5mm 以上，相對于 pad 正對的底層這面，鋪地間距也需要保持離感應(yīng)焊盤 1.5mm 以上。
 

鋪地的間距可以適當(dāng)?shù)母鶕?jù)實(shí)際情況調(diào)整，對于靈敏度要求高的可以適當(dāng)增加間距。 
不要在信號線附近保留死銅，避免意外的感應(yīng)避免按鍵之間的相互干擾。
 

5.感應(yīng)走線
基本走線原則：保證走線盡量細(xì)、到觸摸IC引腳盡量短，盡量避免使用多個過孔。（建議 線寬 7~10mil）。
感應(yīng)走線與地的間隔至少保持0.75mm以上，感應(yīng)走線與走線的間距保持在0.6mm 以上，感應(yīng)走線盡量避免與其它走線平行，防止觸摸之間相互干擾。
 

感應(yīng)走線周圍 1mm 不要走其它信號線，當(dāng)附近有大電流信號線（>10mA）時應(yīng)保持間距 3mm 以上；當(dāng)附近有強(qiáng)干擾、高頻的信號線時至少間距 1cm 并用鋪地隔開。
感應(yīng)走線間距 PCB 板邊沿保持 3mm 以上間距，在帶有金屬的外殼保持 6mm 以上間距。
雙面板走線：感應(yīng)盤放在頂層（TOP），安裝時緊貼觸摸面板；觸摸芯片和感應(yīng)走線應(yīng)放在 背面（BOTTOM）,感應(yīng)走線與頂層觸摸盤的過孔應(yīng)盡量直接放在觸摸焊盤上。

不要將感應(yīng)走線靠近通訊線如 I2C 或 SPI，至少間距 1mm。通訊線的頻率可影響電容傳感器 的性能。如果必須將通訊線與傳感器引線相交叉，應(yīng)確保在不同 PCB 層并且交叉是垂直 相交的。
如果時鐘、數(shù)據(jù)或任何周期信號軌跡確實(shí)需要與傳感器的信號平行布設(shè)，它們應(yīng)當(dāng)被布設(shè) 在不同的層并且不能重疊，而且應(yīng)當(dāng)盡可能地縮短信號軌跡平行部分的長度。
6.布局
觸摸感應(yīng)到觸摸芯片之間在PCB板空間允許的情況下，應(yīng)盡量將觸摸芯片放置在觸摸板的中 間位置，使觸摸芯片的每個感應(yīng)通道的引腳到感應(yīng)盤的距離差異最小。
觸摸通道匹配電阻盡量靠近IC放置。
觸摸靈敏度調(diào)節(jié)電容應(yīng)靠近IC放置。
 

7.電源的干擾考慮
采用星形接地：觸摸芯片的地線不要和其它電路公用，應(yīng)該單獨(dú)連到板子電源輸入的接 地點(diǎn)。
電源上產(chǎn)生的噪聲對觸摸芯片的影響：觸摸芯片最好用一根獨(dú)立的走線從板子的供電端 取電，不要和其它的電路共用電源回路，如果做不到完全獨(dú)立，也應(yīng)該保證供電的電 源線先進(jìn)入觸摸芯片的電源然后再引到其它電路的電源。這樣可以減少其它電路在電 源上產(chǎn)生的噪聲對觸摸芯片的影響。
觸摸電源處加穩(wěn)壓電路;比如系統(tǒng)電壓是5V，觸摸芯片可以穩(wěn)壓在3.3V,有效降低觸摸芯 片的交流脈沖的幅度。
在電源和負(fù)載變化很大的情況下，在給觸摸芯片電源處加入穩(wěn)壓電路，單獨(dú)給觸摸芯片 供電，以保證不受電源和負(fù)載波動影響。
觸摸芯片在芯片VCC和GND端拼接一個10uF電容和104電容，可以起到退藕和旁路的作用， 電容應(yīng)該盡量接近芯片電源引腳。
適當(dāng)加大觸摸芯片傳感器通道上串接的匹配電阻阻值，這樣可以降低交流脈沖邊沿的徒 峭程度，減小高次諧波。注意的地方是匹配電阻加大后會降低感應(yīng)的靈敏度。
適無論使用單面PCB板和雙面PCB板，PCB的空白處都建議鋪地，并用地將按鍵感應(yīng)盤到 IC的輸入引腳之間的連線包起來，可以吸收電磁波輻射，提升EMC指標(biāo)。