瑞薩電容式觸摸感應技術原理之自容式觸摸按鍵電極設計建議（3a）

本文提供的信息可供在雙面印刷電路板上設計自電容式按鍵時進行參考。我們建議使用2層及以上的電路板，并在電極周圍放置具有交叉影線GND圖案的屏蔽保護，抑制由于周圍環境和噪聲因素引起的寄生電容波動。

下面簡要介紹瑞薩電容式觸摸感應技術CTSU2的自容式觸摸按鍵電極設計建議

1. 設計建議概要

本文提供的信息可供在雙面印刷電路板上設計自電容式按鍵時進行參考。我們建議使用2層及以上的電路板，并在電極周圍放置具有交叉影線GND圖案的屏蔽保護，抑制由于周圍環境和噪聲因素引起的寄生電容波動。

此外，我們還建議采用ESD對策，具體做法是屏蔽帶有GND平面圖案的電路板的外周。此處列出的編號對應每幅圖中的編號，不包括編號8和9。稍后將詳細描述每個項目。

① 電極形狀：方形或圓形

② 電極尺寸：10mm至15mm

③ 電極間距：電極間應留有足夠的距離，以使其不會同時對目標人機接口（在本文檔中指的是“手指”）

做出反應；建議間距：至少為按鍵大小的0.8倍

④ 線寬：約0.15mm至0.20mm，用于印刷電路板

⑤ 導線長度：盡量縮短導線。在拐角處形成45度角，而非直角。

⑥ 導線間距：

（A）盡可能留出較寬的間距，防止相鄰電極產生誤檢測。

（B）1.27mm中心距

⑦ 交叉影線GND圖案寬度：5mm

⑧ 交叉影線GND圖案和按鍵/導線間距

（A）電極周圍區域：5mm（B）導線周圍區域：至少3mm

使用交叉影線圖案覆蓋電極區域，以及導線和正對表面。空白區域同樣放置交叉影線圖案，并通過導孔連接具有交叉影線圖案的兩個表面。

⑨ 電極+導線電容：不超過50pF

⑩ 電極+導線電阻：不超過2kΩ（含參考值為560Ω的阻尼電阻）

圖1-1 自電容式按鍵的抗噪布局圖案示例

2. 電極圖案設計

在設計自電容式觸摸按鍵電路時，應設計合適的圖案并選擇合適的材料以滿足以下條件。

? 靜電容量C：不超過50pF

? 電阻值R：不超過2kΩ（含阻尼電阻）

圖2-1所示為自電容式電極電路。該觸摸按鍵電路配置由觸摸電極、電極導線和阻尼電阻構成。CTSU阻尼電阻的參考值為560Ω。請注意，觸摸按鍵電路C也受電路板周圍物體（例如GND圖案、覆蓋面板和主體外殼）的寄生電容的影響。使用上述設計值以外的值時，可能無法獲得正常的測量值。可以使用瑞薩的QE for CapacitiveTouch軟件工具來確認每個電極的總容量值。

圖2-1 自電容式電極電路

2.1 電極焊盤和導線

下文提供了建議的按鍵電極形狀和布線條件。

? 形狀：方形或圓形平面圖案

? 尺寸：10×10mm至15×15mm

? 電極間距：為避免串擾，請留出足夠寬的間距以防止相鄰電極同時對手指或其他觸摸接口做出響應目標間隔尺寸：至少為電極按鍵大小的0.8倍

? 電極和GND圖案之間的間隔：至少5mm

? 請勿直接在電極下方放置用于其他功能的導線或圖案，也不要放置GND平面圖案。如果需要使用GND圖案作為抗噪對策，請放置交叉影線GND圖案。

串擾是指當目標電極被觸摸時，相鄰電極之間發生電容耦合或手指與相鄰電極之間發生電容耦合。

圖2-2所示為建議采用的電極形狀和尺寸。尺寸和形狀十分靈活，可以根據最終產品面板的按鍵設計來確定。

確保相對于將操作產品的人體部位（手指等）而言，尺寸不會過大或過小。如果焊盤是方形的，則將電極的拐角處理成半徑為0.5至1.0mm的圓角來減少噪聲的影響。

圖2-2 建議采用的電極形狀和尺寸

圖2-3所示為不建議采用的電極形狀-直角或銳角三角形和線寬較窄且總長度較長的E形。這些形狀容易產生天線效應，并會降低射頻抗噪性能，因此不建議使用。

圖2-3 不合適的電極形狀