五步輕松設計出電容式觸摸傳感器（2）:布局設計和智能手機應用實例

在本系列文章的第1部分中，我們不僅探討了機械按鍵用戶界面與電容式觸摸傳感器用戶界面的差異，而且還討論了步驟1(設備的外觀與質感)以及步驟2中的原理圖設計部分。第2部分，我們將介紹將機械按鍵替換成電容式感應按鍵時所需的設計布局。此外，我們還將舉一個應用實例。

步驟2：布局：

對于電容式傳感器設計方案而言，布局非常重要，因為傳感器很容易受外部噪聲影響。每個布局都必須針對特定應用創建，因此布局輔助工作通常著眼于提供建議。所以，一般很難一開始就給出理想的設計。

在設計任何電容式傳感器布局時，開發人員必須考慮的重要參數包括：

● 傳感器尺寸：傳感器尺寸取決于覆蓋層厚度。覆蓋層越厚，傳感器就越大。考慮到較小按鍵對觸摸不夠敏感，而較大按鍵對觸摸太過敏感，這都是我們不想要的，因此要優化按鍵尺寸。

● 寄生電容(CP)：傳感器的PC電路板跡線的固有電容叫寄生電容。大傳感器CP可使其更難感應傳感器電容的微小變動，從而可降低靈敏度。電容式感應布局應將傳感器CP保持為最小。

● 跡線長度：較長的跡線長度可增大傳感器的CP，從而可降低傳感器靈敏度。此外，長跡線還會像內部天線一樣，降低傳感器的抗噪性。

● 功耗：傳感器CP是影響器件功耗的主要因素之一。較大的傳感器CP可增大傳感器因此而必需掃描的時間，導致整體功耗上升。要降低功耗，傳感器CP必須保持最小。

一次成功優化所有這些參數并非小事。為了避免布局重新設計的多次反復進行，電容式感應技術廠商提供了各種高級工具來簡化該流程。例如，賽普拉斯提供的設計工具套件就是一款這樣的工具，可幫助開發人員糾正布局設計。此外，它還可幫助各團隊避免不太容易發現的錯誤，這些錯誤的消除可能非常耗時耗力。該設計工具套件是EZ-Click軟件工具的一部分，可幫助配置MBR器件。

重要的布局注意事項

在最后確定電容式觸摸按鍵的布局前，需要決定的一個重要因素是傳感器尺寸。設計工具套件有助于根據覆蓋層材料、覆蓋層厚度以及系統噪聲等級設定最佳傳感器尺寸。

此外，該工具套件還可將系統屬性用作輸入，并能根據系統支持的最大傳感器寄生電容推薦設計支持的最大跡線長度及傳感器尺寸。

在進行PCB制造前要考慮的事情：

傳感器特性：采用傳感器尺寸及跡線長度的推薦值完成布局后，請先使用實際值在工具套件的幫助下驗證您的設計，然后再進行PCB設計。根據您所提供的輸入值(如跡線長度和傳感器尺寸)使用設計工具來計算大致的寄生電容。該工具隨后可在傳感器寄生電容超過可接受工作范圍時發出警示。

功耗優化是大部分設計的另一個重要要求。此外，設計工具還可根據器件參數估算器件的功耗。這有助于設計人員根據需要調整各個參數，以降低整體功耗。

響應時間(即傳感器識別觸摸的時長)是這些工具能夠估算的另一個重要參數。開發人員可根據器件參數驗證傳感器的響應時間，必要時，還可通過調整參數把響應時間限定在要求范圍內。

在設計布局時還需要遵循其它基本準則，包括不同層的鋪地層、過孔尺寸以及跡線厚度等。這些都是很簡單的建議，不是本部分涉及的內容。此外，您的廠商也會提供設計指南和最佳實踐。要獲得最穩健的電容式感應設計，所有這些都得遵循。