S-TouchTM 電容式觸摸控制器PCB布局指南

介紹
本應用指南旨在為S-TouchTM電容觸摸感應設計所用的各種PCB(印刷電路板) (如FR4、柔性PCB 或 ITO面板)的結構和布局提供設計布局指導。

在目前市場上可提供的PCB基材中，FR4是最常用的一種。 FR4是一種玻璃纖維增強型環(huán)氧樹脂層壓板，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為例來介紹PCB布局指南。

PCB設計與布局
在結構為兩層的PCB中，S-TouchTM觸摸控制器和其他部件被布設在PCB的底層， 傳感器電極被布設在PCB的頂層。

圖.1 基于兩層板的電容式觸摸模組的結構

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

圖2.1 兩層PCB板的頂層

圖 2.2 兩層PCB板的底層

設計規(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 毫米的感應電極。 可以使用更小尺寸的感應電極，但會降低靈敏度。 同時，建議感應電極的尺寸不超過 15 x 15毫米。 如果感應電極超過這一尺寸，不但會降低靈敏度，而且會增加對噪聲的易感性。
● 空白區(qū)域可填充接地銅箔 (跡線寬度為6 密耳，網格尺寸為30密耳)。
● 頂層可用來布設普通信號跡線(不包括傳感器信號跡線)。 應當盡可能多地把傳感器信號跡線布設在底層。
● 感應電極與接地銅箔的間距至少應為0.75毫米。

第2層(底層)
● S-TouchTM控制器和其它無源部件應該設計布局在底層。
● 傳感器信號跡線將被布設在底層。 不要把一個通道的傳感器信號跡線布設在其他傳感通道的感應電極的下面。

圖.3 觸摸極板下的傳感器信號跡線走線方式

● 空白區(qū)域可填充接地銅箔 (跡線寬度為6 密耳，網格尺寸為30密耳)。
● 傳感器信號跡線與接地銅箔的間距應當至少是傳感器信號跡線寬度的兩倍。
● 為降低串擾，應當盡可能地增大兩個感應電極/感應信號跡線之間的距離。 在可能的情況下，在兩個感應電極/感應信號跡線之間加入接地銅箔。
● 傳感器信號跡線的長度并不需要完全等長。 因為使用匹配調諧電容，完全可以使兩條通道之間的輸入電容達到平衡。 然而，在PCB空間允許的情況下，最好使用長度相等的傳感器信號跡線(傳感器電極的尺寸也是統(tǒng)一的)。 這樣一來，為了把所有傳感通道的傳感器容抗值調整至控制器感應的動態(tài)范圍以內，只需設置一個標準參考電容即可，簡化了設計難度。
● 任何時鐘、數據或周期信號跡線都不應該與傳感器的信號跡線相鄰平行布設。 這些信號線應當盡可能地與傳感器的信號跡線垂直，或者布設在 PCB的其他區(qū)域。