S-TouchTM 電容式觸摸控制器PCB布局指南

介紹
本應(yīng)用指南旨在為S-TouchTM電容觸摸感應(yīng)設(shè)計(jì)所用的各種PCB(印刷電路板) (如FR4、柔性PCB 或 ITO面板)的結(jié)構(gòu)和布局提供設(shè)計(jì)布局指導(dǎo)。

在目前市場(chǎng)上可提供的PCB基材中，F(xiàn)R4是最常用的一種。 FR4是一種玻璃纖維增強(qiáng)型環(huán)氧樹(shù)脂層壓板，PCB可以是單層或多層。

在觸摸模塊的尺寸受限的情況下，使用單層PCB不是總能行得通的，通常使用四層或兩層PCB。 我們將以最常用的兩層PCB為例來(lái)介紹PCB布局指南。

PCB設(shè)計(jì)與布局
在結(jié)構(gòu)為兩層的PCB中，S-TouchTM觸摸控制器和其他部件被布設(shè)在PCB的底層， 傳感器電極被布設(shè)在PCB的頂層。

圖.1 基于兩層板的電容式觸摸模組的結(jié)構(gòu)

每個(gè)傳感器通道所需的調(diào)諧匹配電容器可以直接布設(shè)在該傳感器電極的底層。需要指出的是，S-TouchTM觸摸控制器布設(shè)在底層，應(yīng)該保證其對(duì)應(yīng)的頂層沒(méi)有布設(shè)有任何傳感器電極。頂層和底層的空白區(qū)域可填充網(wǎng)狀接地銅箔。

圖2.1 兩層PCB板的頂層

圖 2.2 兩層PCB板的底層

設(shè)計(jì)規(guī)則
第1層(頂層)
● 傳感器電極位于PCB的頂層(PCB的上端與覆層板固定在一起)。 為提高靈敏度，建議使用尺寸為10 x 10 毫米的感應(yīng)電極。 可以使用更小尺寸的感應(yīng)電極，但會(huì)降低靈敏度。 同時(shí)，建議感應(yīng)電極的尺寸不超過(guò) 15 x 15毫米。 如果感應(yīng)電極超過(guò)這一尺寸，不但會(huì)降低靈敏度，而且會(huì)增加對(duì)噪聲的易感性。
● 空白區(qū)域可填充接地銅箔 (跡線寬度為6 密耳，網(wǎng)格尺寸為30密耳)。
● 頂層可用來(lái)布設(shè)普通信號(hào)跡線(不包括傳感器信號(hào)跡線)。 應(yīng)當(dāng)盡可能多地把傳感器信號(hào)跡線布設(shè)在底層。
● 感應(yīng)電極與接地銅箔的間距至少應(yīng)為0.75毫米。

第2層(底層)
● S-TouchTM控制器和其它無(wú)源部件應(yīng)該設(shè)計(jì)布局在底層。
● 傳感器信號(hào)跡線將被布設(shè)在底層。 不要把一個(gè)通道的傳感器信號(hào)跡線布設(shè)在其他傳感通道的感應(yīng)電極的下面。

圖.3 觸摸極板下的傳感器信號(hào)跡線走線方式

● 空白區(qū)域可填充接地銅箔 (跡線寬度為6 密耳，網(wǎng)格尺寸為30密耳)。
● 傳感器信號(hào)跡線與接地銅箔的間距應(yīng)當(dāng)至少是傳感器信號(hào)跡線寬度的兩倍。
● 為降低串?dāng)_，應(yīng)當(dāng)盡可能地增大兩個(gè)感應(yīng)電極/感應(yīng)信號(hào)跡線之間的距離。 在可能的情況下，在兩個(gè)感應(yīng)電極/感應(yīng)信號(hào)跡線之間加入接地銅箔。
● 傳感器信號(hào)跡線的長(zhǎng)度并不需要完全等長(zhǎng)。 因?yàn)槭褂闷ヅ湔{(diào)諧電容，完全可以使兩條通道之間的輸入電容達(dá)到平衡。 然而，在PCB空間允許的情況下，最好使用長(zhǎng)度相等的傳感器信號(hào)跡線(傳感器電極的尺寸也是統(tǒng)一的)。 這樣一來(lái)，為了把所有傳感通道的傳感器容抗值調(diào)整至控制器感應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍以內(nèi)，只需設(shè)置一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)參考電容即可，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)難度。
● 任何時(shí)鐘、數(shù)據(jù)或周期信號(hào)跡線都不應(yīng)該與傳感器的信號(hào)跡線相鄰平行布設(shè)。 這些信號(hào)線應(yīng)當(dāng)盡可能地與傳感器的信號(hào)跡線垂直，或者布設(shè)在 PCB的其他區(qū)域。