觸摸芯片PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

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(shí)尚而且壽命長(zhǎng)，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(duì)按鍵的開(kāi)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(duì)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(duì)介電常數(shù)， 以供設(shè)計(jì)觸摸界面時(shí)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(xiàng)： 

按鍵感應(yīng)盤(pán)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(pán)沒(méi)有緊密粘貼在面板上會(huì)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(pán)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(wú)法感應(yīng)或引起 誤動(dòng)作； 如附近有金屬至少與觸摸盤(pán)間距 1cm 并將金屬接地。

3.PCB 設(shè)計(jì)規(guī)范 觸摸按鍵可以是任何形狀，但盡量集中在正方形、長(zhǎng)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(zhǎng)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(gè)觸摸按鍵外形：

多個(gè)按鍵滑條外形：

多按鍵滾輪形式：

4.PCB 焊盤(pán)鋪地間距 .單個(gè)獨(dú)立按鍵操作，兩個(gè)按鍵以上的應(yīng)用，兩個(gè) 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(pán) 1.5mm 以上，相對(duì)于 pad 正對(duì)的底層這面，鋪地間距也需要保持離感應(yīng)焊盤(pán) 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(duì)于靈敏度要求高的可以適當(dāng)增加間距。 
不要在信號(hào)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(gè)過(guò)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(hào)線，當(dāng)附近有大電流信號(hào)線（>10mA）時(shí)應(yīng)保持間距 3mm 以上；當(dāng)附近有強(qiáng)干擾、高頻的信號(hào)線時(shí)至少間距 1cm 并用鋪地隔開(kāi)。
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(pán)放在頂層（TOP），安裝時(shí)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(pán)的過(guò)孔應(yīng)盡量直接放在觸摸焊盤(pán)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(shí)鐘、數(shù)據(jù)或任何周期信號(hào)軌跡確實(shí)需要與傳感器的信號(hào)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(hào)軌跡平行部分的長(zhǎng)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(gè)感應(yīng)通道的引腳到感應(yīng)盤(pán)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(duì)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(duì)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(dòng)影響。
觸摸芯片在芯片VCC和GND端拼接一個(gè)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(huì)降低感應(yīng)的靈敏度。
適無(wú)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(pán)到 IC的輸入引腳之間的連線包起來(lái)，可以吸收電磁波輻射，提升EMC指標(biāo)。