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#征文#电容触摸感应电路的PCB设计

电容触摸感应检测的是电容值的微小变化,这种微弱的信号极易被外界干扰造成误触发,所以我们在设计中应该尤其注意元器件选择、元器件布局、线路板走线。好的设计规则是产品成功的关键,本篇介绍电容感应电路PCB设计中的注意事项。

一、元器件选择

1.1 供电处理

在系统设计时应该把触摸电路部分当成是独立模块来设计,在取电时,应与其他模块并列采用“星型”连接方式,把取电处连接在输入电容Vin、GND根部,避免其他模块对触摸芯片电源造成干扰。

触摸芯片VDD要求低纹波,如果输入端纹波很大,那么需要使用RC、LC或者三端稳压器等稳压后再供给触摸芯片。如果成本限制的很严格,也可以分应用场合选择加或者不加。一般情况下,应用在电池供电系统,或输入源为线性电源,此类电路可以选择不加稳压电路直接供给触摸芯片;应用在输入源为开关电源,或者系统中存在电机,或者系统中存在RF电路,此类电路需要加稳压电路给触摸芯片供电。

1.2 触摸面板

根据如下公式可知,影响电容大小的因素有:介质介电常数,正对面积,板间距离。

应用设计中与以上三个影响因素对应的参数分别是:面板材料,感应盘大小,面板厚度。面板材料一般可选玻璃、亚克力、ABS,原则上是感应盘面积越大,面板厚度越薄,得到的电容值就越大,反应就越灵敏,但是实际应用时感应盘面积不能太大,原因一是PCB空间不允许,原因二是太大的感应盘会导致极小的干扰造成误触发。实际应用时通常遵循以下原则:

下面列出另外几种常用的面板材料,以供设计时参考。

如果触摸面板与PCB板有一定距离,可以使用导电材料将感应盘延伸至面板背面,通常使用铜箔、金属片、平面弹簧、导电棉等,其中平面弹簧是最常用的,也是成本最低的。

二、元器件布局

  1. 滤波电容、感应线上串联的电阻应紧贴触摸芯片放置;
  2. 如果有多个触摸感应盘,在PCB板空间允许的情况下,应尽量保证每个感应盘距离触摸芯片的距离相等,如下图;

3. 单键触摸感应盘可以设计成多种形状,圆形、正方形、三角形及异形,感应盘之间距离应大于2.5mm,各感应盘大小应不小于5mm*5mm,不大于15mm*15mm,8mm-15mm之间推荐使用圆形感应盘,5mm-8mm推荐使用正方形感应盘来增大感应面积;

4. 当应用为滑条时,如果简单粗暴的使用规则感应盘排列形成一条线,要做到精细调节时就需要很多的感应盘,对应的是很多的IO口,对触摸芯片要求高。因此处理滑条感应时通常采用“矢量”控制法,通过计算手指触摸导致各个传感通道增加的电容值与参考电容的比值来确定手指的具体位置,使用很少数量的感应盘即可实现多段式控制;

5. 滑轮触摸应用设计和滑条应用类似。

三、PCB走线

  1. 在PCB工艺允许的情况下,感应盘到触摸芯片的连线应尽量短,线宽应尽量小,双面板设计时线宽0.12mm-0.2mm(5mil-8mil),单面板设计时线宽0.2mm-0.3mm(8mil-12mil),走线周围1mm不要走其他信号线,与铺地铜箔保持至少1mm间距;
  2. 感应盘电气网络点与PCB板边应保持3mm以上距离,与金属外壳保持5mm以上距离;
  3. 如果把有感应盘一面定义为正面,另一面定义为反面,正面铺铜时应注意产品使用场合,铺铜会导致触摸灵敏度降低,建议铺铜与感应盘间隔大于2mm,如果触摸面板很厚,或者应用在潮湿的环境中,建议正面感应盘周围不要铺铜。反面铺铜通常采用网格状铜箔,铜箔面积与网格总面积比值不超过30%,一般取线宽设置6mil,网格尺寸30mil,铜箔角度设置为45度,如果触摸面板很厚,反面铺铜可以选择不铺感应盘映射部分并保持大于1mm间距;
  4. 感应盘到触摸芯片的连线应尽量避免跨越强干扰、高频信号线,应远离脉冲信号,与其他信号平行走线时中间应铺地。

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  • dy-ExWtJPJ6 05-16 22:18
    写论文参考一下,赞
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  • dy-ExWtJPJ6 05-16 22:17
    留个脚印,有用,谢谢分享
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  • dy-YaCUu6yH 05-16 21:26
    谢谢分享
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  • dy-lgVarjJ7 05-16 21:25
    谢谢分享
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  • dy-rFXwBcJs 05-16 21:22
    感谢分享
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