【應(yīng)用筆記】觸摸按鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)

簡(jiǎn)介

在我們的日常生活中，電容式觸摸控制無(wú)處不在?？諝庹ㄥ?、洗衣機(jī)、空調(diào)、遙控器等家用電器都會(huì)用到電容式觸摸按鍵。傳統(tǒng)的機(jī)械按鍵時(shí)間一長(zhǎng)觸點(diǎn)就容易接觸不良，造成按鍵失靈。相比于機(jī)械按鍵，電容式觸摸按鍵不僅壽命長(zhǎng)、操作方便而且具有防水和強(qiáng)抗干擾能力，增強(qiáng)了用戶(hù)的交互式體驗(yàn)感。

下面將以無(wú)錫中微愛(ài)芯電子有限公司AiP8F32XX DEMO板為例，簡(jiǎn)要說(shuō)明下電容式觸摸按鍵的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以方便工程人員開(kāi)發(fā)電容式觸摸按鍵方案。

電容式觸摸方案PCB設(shè)計(jì)要點(diǎn)

觸控MCUAiP8F32XX應(yīng)用電路

注：Cadj為基準(zhǔn)電容

匹配電阻及基準(zhǔn)電容Cadj的選擇

匹配電阻應(yīng)該盡可能的靠近觸摸芯片的引腳位置，這樣可以提高芯片的抗干擾能力，電阻的阻值推薦1K-2K，默認(rèn)使用1.5K?；鶞?zhǔn)電容Cadj應(yīng)該盡可能的靠近MCU引腳和GND。推薦電容為溫度系數(shù)小的NPO電容，容值為5.6nF-22nF，推薦使用10nF。觸摸芯片的的放置位置盡量處于所有TouchPad的中間，這樣可以使得每個(gè)TouchPad到芯片引腳的距離一致，有利于減小觸摸差異。

觸摸走線(xiàn)設(shè)計(jì)要求

TouchPad到MCU觸摸引腳的走線(xiàn)TKline要盡量短和細(xì)（建議7-10mil)，以確保信號(hào)的穩(wěn)定，同時(shí)TKline彼此間的距離盡量大，盡量保證在2倍線(xiàn)寬以上。

TKline的正上方或者正下方盡量避免VDD、Digital信號(hào)線(xiàn)重疊。

當(dāng)TKline與 VDD、Digital信號(hào)線(xiàn)在同一個(gè)Layer時(shí)，盡量將兩個(gè)信號(hào)線(xiàn)間的距離大于4倍線(xiàn)寬。

若因Board 面積有限，TKline與其他信號(hào)線(xiàn)在同一層，且距離較近則中間建議用GND隔開(kāi)，GND寬度建議2倍以上TKline寬度。

觸摸走線(xiàn)示意圖

多個(gè)KEY走線(xiàn)時(shí)，TouchPad到MCU觸摸引腳的走線(xiàn)盡量做到長(zhǎng)短一致。由于實(shí)際應(yīng)用中導(dǎo)線(xiàn)相當(dāng)于電容，不同長(zhǎng)度走線(xiàn)容易產(chǎn)生多余寄生電容，造成各個(gè)按鍵檢測(cè)電容不一致。

理想的布局方式

各個(gè)TouchPad的通道走線(xiàn)彼此間要盡量遠(yuǎn)離，且需同時(shí)遠(yuǎn)離其他元件和走線(xiàn)，尤其是遠(yuǎn)離信號(hào)線(xiàn)(例如IIC、SPI、UART等高頻通信走線(xiàn)）。在沒(méi)法避免的情況下，請(qǐng)讓兩者垂直布線(xiàn)，禁止平行走線(xiàn)。

觸摸通道線(xiàn)與通訊線(xiàn)不同層的處理

TouchPad設(shè)計(jì)

TouchPad可采用外接銅箔、金屬片、彈簧、導(dǎo)電棉等形式。若采用PCB銅箔形式，其中形狀一般為方形、圓形和燈形狀。TouchPad的面積一般為8mm×8mm至15mm×15mm，面板厚度不同TouchPad面積也有所差別，下表列出了面板厚度與TouchPad面積的對(duì)應(yīng)關(guān)系，若在TouchPad中開(kāi)孔或者放置LED等，需增大TouchPad面積。

面板厚度與感應(yīng)盤(pán)面積

鋪地層

若產(chǎn)品在觸摸按鍵正背面無(wú)大的干擾源，且與其他電源板相隔大于5mm，則背面可不鋪地。

如若鋪地，則為了使寄生電容最小化，推薦在觸摸按鍵所在的層進(jìn)行40%的鋪地（觸摸按鍵層Grid Size = 24mil，Track Width = 8mil），而非觸摸按鍵所在層則進(jìn)行60%-80%的鋪地（Grid Size = 14mil，Track Width = 8mil）。如下圖所示：

按鍵頂層與底層鋪地示意圖

AiP8F32XX產(chǎn)品簡(jiǎn)介

產(chǎn)品特點(diǎn)

內(nèi)部框圖

AiP8F3208

AiP8F3216/ AiP8F3216E

AiP8F3264

總結(jié)

電容式觸摸按鍵應(yīng)用范圍廣泛，無(wú)錫中微愛(ài)芯的AiP8F32XX MCU觸摸端口數(shù)量多，可適用于多按鍵的觸摸應(yīng)用場(chǎng)景。集成了諸如AD、LED、LCD、I2C、SPI、UART等眾多外設(shè)，功能強(qiáng)大應(yīng)用范圍廣，更多詳情可咨詢(xún)我司銷(xiāo)售。

來(lái)源：無(wú)錫中微愛(ài)芯電子有限公司

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審核編輯 黃宇