瑞薩電容式觸摸感應(yīng)技術(shù)原理之自容式觸摸按鍵電極設(shè)計(jì)建議（3a）

本文提供的信息可供在雙面印刷電路板上設(shè)計(jì)自電容式按鍵時(shí)進(jìn)行參考。我們建議使用2層及以上的電路板，并在電極周?chē)胖镁哂薪徊嬗熬€(xiàn)GND圖案的屏蔽保護(hù)，抑制由于周?chē)h(huán)境和噪聲因素引起的寄生電容波動(dòng)。

下面簡(jiǎn)要介紹瑞薩電容式觸摸感應(yīng)技術(shù)CTSU2的自容式觸摸按鍵電極設(shè)計(jì)建議

1. 設(shè)計(jì)建議概要

本文提供的信息可供在雙面印刷電路板上設(shè)計(jì)自電容式按鍵時(shí)進(jìn)行參考。我們建議使用2層及以上的電路板，并在電極周?chē)胖镁哂薪徊嬗熬€(xiàn)GND圖案的屏蔽保護(hù)，抑制由于周?chē)h(huán)境和噪聲因素引起的寄生電容波動(dòng)。

此外，我們還建議采用ESD對(duì)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(hào)對(duì)應(yīng)每幅圖中的編號(hào)，不包括編號(hào)8和9。稍后將詳細(xì)描述每個(gè)項(xiàng)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(yīng)留有足夠的距離，以使其不會(huì)同時(shí)對(duì)目標(biāo)人機(jī)接口（在本文檔中指的是“手指”）

做出反應(yīng)；建議間距：至少為按鍵大小的0.8倍

④ 線(xiàn)寬：約0.15mm至0.20mm，用于印刷電路板

⑤ 導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度：盡量縮短導(dǎo)線(xiàn)。在拐角處形成45度角，而非直角。

⑥ 導(dǎo)線(xiàn)間距：

（A）盡可能留出較寬的間距，防止相鄰電極產(chǎn)生誤檢測(cè)。

（B）1.27mm中心距

⑦ 交叉影線(xiàn)GND圖案寬度：5mm

⑧ 交叉影線(xiàn)GND圖案和按鍵/導(dǎo)線(xiàn)間距

（A）電極周?chē)鷧^(qū)域：5mm（B）導(dǎo)線(xiàn)周?chē)鷧^(qū)域：至少3mm

使用交叉影線(xiàn)圖案覆蓋電極區(qū)域，以及導(dǎo)線(xiàn)和正對(duì)表面。空白區(qū)域同樣放置交叉影線(xiàn)圖案，并通過(guò)導(dǎo)孔連接具有交叉影線(xiàn)圖案的兩個(gè)表面。

⑨ 電極+導(dǎo)線(xiàn)電容：不超過(guò)50pF

⑩ 電極+導(dǎo)線(xiàn)電阻：不超過(guò)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(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)自電容式觸摸按鍵電路時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)合適的圖案并選擇合適的材料以滿(mǎn)足以下條件。

? 靜電容量C：不超過(guò)50pF

? 電阻值R：不超過(guò)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(dǎo)線(xiàn)和阻尼電阻構(gòu)成。CTSU阻尼電阻的參考值為560Ω。請(qǐng)注意，觸摸按鍵電路C也受電路板周?chē)矬w（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(shè)計(jì)值以外的值時(shí)，可能無(wú)法獲得正常的測(cè)量值。可以使用瑞薩的QE for CapacitiveTouch軟件工具來(lái)確認(rèn)每個(gè)電極的總?cè)萘恐怠?/p>

圖2-1 自電容式電極電路

2.1 電極焊盤(pán)和導(dǎo)線(xiàn)

下文提供了建議的按鍵電極形狀和布線(xiàn)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?dāng)_，請(qǐng)留出足夠?qū)挼拈g距以防止相鄰電極同時(shí)對(duì)手指或其他觸摸接口做出響應(yīng)目標(biāo)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(qǐng)勿直接在電極下方放置用于其他功能的導(dǎo)線(xiàn)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(duì)策，請(qǐng)放置交叉影線(xiàn)GND圖案。

串?dāng)_是指當(dāng)目標(biāo)電極被觸摸時(shí)，相鄰電極之間發(fā)生電容耦合或手指與相鄰電極之間發(fā)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(jù)最終產(chǎn)品面板的按鍵設(shè)計(jì)來(lái)確定。

確保相對(duì)于將操作產(chǎn)品的人體部位（手指等）而言，尺寸不會(huì)過(guò)大或過(guò)小。如果焊盤(pán)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(lái)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(xiàn)寬較窄且總長(zhǎng)度較長(zhǎng)的E形。這些形狀容易產(chǎn)生天線(xiàn)效應(yīng)，并會(huì)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