觸摸感應芯片PCB設計指南

1.概述

現在電子產品中，觸摸感應技術正日益受到更多關注和應用，與傳統的機械按鍵相比，電容式觸摸感應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。它顛覆了傳統意義上的機械按鍵控制，只要輕輕觸碰， 他就可以實現對按鍵的開關控制， 量化調節甚 至方向控制，現在電容式觸摸感應按鍵已經廣泛用于玩具、電子手表、電視、洗衣機等一系列消費類電子產品中。

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

按鍵感應盤必須緊密貼在面板上，中間不能有空氣間隙，以保持穩定的感度。

如果按鍵感應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。

觸摸感應面板的靈敏度與介質的厚度有關，同一介質厚度越薄，靈敏度越高,厚度越厚，靈敏度越低。

3.PCB 設計規范 觸摸按鍵可以是任何形狀，但盡量集中在正方形、長方形、圓形等比較規則 的形狀以保持良好的觸摸效果，避免將觸摸按鍵設置成窄長的形狀，因為規 則的形狀觸摸效果要比不規則的好得多。

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 .單個獨立按鍵操作，兩個按鍵以上的應用，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 這面可以鋪實地或網格地，鋪地間距需要離感應焊盤 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焊盤 1.5mm 以上。

鋪地的間距可以適當的根據實際情況調整，對于靈敏度要求高的可以適當增加間距。
不要在信號線附近保留死銅，避免意外的感應避免按鍵之間的相互干擾。

5.感應走線
基本走線原則：保證走線盡量細、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）。
感應走線與地的間隔至少保持0.75mm以上，感應走線與走線的間距保持在0.6mm 以上，感應走線盡量避免與其它走線平行，防止觸摸之間相互干擾。
感應走線周圍 1mm 不要走其它信號線，當附近有大電流信號線（>10mA）時應保持間距 3mm 以上；當附近有強干擾、高頻的信號線時至少間距 1cm 并用鋪地隔開。
感應走線間距 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：感應盤放在頂層（TOP），安裝時緊貼觸摸面板；觸摸芯片和感應走線應放在 背面（BOTTOM）,感應走線與頂層觸摸盤的過孔應盡量直接放在觸摸焊盤上。

不要將感應走線靠近通訊線如 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，應確保在不同 PCB 層并且交叉是垂直 相交的。
如果時鐘、數據或任何周期信號軌跡確實需要與傳感器的信號平行布設，它們應當被布設 在不同的層并且不能重疊，而且應當盡可能地縮短信號軌跡平行部分的長度。
6.布局
觸摸感應到觸摸芯片之間在PCB板空間允許的情況下，應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通道的引腳到感應盤的距離差異最小。
觸摸通道匹配電阻盡量靠近IC放置。
觸摸靈敏度調節電容應靠近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，應該單獨連到板子電源輸入的接 地點。
電源上產生的噪聲對觸摸芯片的影響：觸摸芯片最好用一根獨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，如果做不到完全獨立，也應該保證供電的電 源線先進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 源上產生的噪聲對觸摸芯片的影響。
觸摸電源處加穩壓電路;比如系統電壓是5V，觸摸芯片可以穩壓在3.3V,有效降低觸摸芯 片的交流脈沖的幅度。
在電源和負載變化很大的情況下，在給觸摸芯片電源處加入穩壓電路，單獨給觸摸芯片 供電，以保證不受電源和負載波動影響。
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， 電容應該盡量接近芯片電源引腳。
適當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。

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