电容式触摸感应技术原理之自容式触摸按键电极设计建议（1）

1. 设计建议概要

本文提供的信息可供在双面印刷电路板上设计自电容式按键时进行参考。我们建议使用2层及以上的电路板，并在电极周围放置具有交叉影线GND图案的屏蔽保护，抑制由于周围环境和噪声因素引起的寄生电容波动。

此外，我们还建议采用ESD对策，具体做法是屏蔽带有GND平面图案的电路板的外周。此处列出的编号对应每幅图中的编号，不包括编号8和9。稍后将详细描述每个项目。

① 电极形状：方形或圆形

② 电极尺寸：10mm至15mm

③ 电极间距：电极间应留有足够的距离，以使其不会同时对目标人机接口（在本文档中指的是“手指”）

做出反应；建议间距：至少为按键大小的0.8倍

④ 线宽：约0.15mm至0.20mm，用于印刷电路板

⑤ 导线长度：尽量缩短导线。在拐角处形成45度角，而非直角。

⑥ 导线间距：

（A）尽可能留出较宽的间距，防止相邻电极产生误检测。

（B）1.27mm中心距

⑦ 交叉影线GND图案宽度：5mm

⑧ 交叉影线GND图案和按键/导线间距

（A）电极周围区域：5mm（B）导线周围区域：至少3mm

使用交叉影线图案覆盖电极区域，以及导线和正对表面。空白区域同样放置交叉影线图案，并通过导孔连接具有交叉影线图案的两个表面。

⑨ 电极+导线电容：10pF-100pF

⑩ 电极+导线电阻：无需串联电阻

 

                                                                         图1-1 自电容式按键的抗噪布局图案示例

2. 电极图案设计

在设计自电容式触摸按键电路时，应设计合适的图案并选择合适的材料以满足以下条件。

• 静电容量C：10pF-100pF

• 电阻值R：无需外接加电阻

图2-1所示为自电容式电极电路。该触摸按键电路配置由触摸电极和电极导线构成。请注意，触摸按键电路C也受电路板周围物体（例如GND图案、覆盖面板和主体外壳）的寄生电容的影响。使用上述设计值以外的值时，可能无法获得正常的测量值。

 

                                                                          图2-1 自电容式电极电路

2.1 电极焊盘和导线

下文提供了建议的按键电极形状和布线条件。

• 形状：方形或圆形平面图案

• 尺寸：10×10mm至15×15mm

• 电极间距：为避免串扰，请留出足够宽的间距以防止相邻电极同时对手指或其他触摸接口做出响应目标间隔尺寸：至少为电极按键大小的0.8倍

• 电极和GND图案之间的间隔：至少5mm

• 请勿直接在电极下方放置用于其他功能的导线或图案，也不要放置GND平面图案。如果需要使用GND图案作为抗噪对策，请放置交叉影线GND图案。

串扰是指当目标电极被触摸时，相邻电极之间发生电容耦合或手指与相邻电极之间发生电容耦合。

 

图2-2所示为建议采用的电极形状和尺寸。尺寸和形状十分灵活，可以根据最终产品面板的按键设计来确定。

确保相对于将操作产品的人体部位（手指等）而言，尺寸不会过大或过小。如果焊盘是方形的，则将电极的拐角处理成半径为0.5至1.0mm的圆角来减少噪声的影响。

                                                                               图2-2 建议采用的电极形状和尺寸

 

图2-3所示为不建议采用的电极形状-直角或锐角三角形和线宽较窄且总长度较长的E形。这些形状容易产生天线效应，并会降低射频抗噪性能，因此不建议使用。

 

                                                                                     图2-3 不合适的电极形状