AN2869
应用笔记
触摸感应式应用设计指南
导言
该应用笔记给出了触摸感应式应用中的布板与物理设计指南。
电容感应接口可用于很多应用中，或简单、或复杂。这些接口由感应元件组成，并与触摸感应
控制器相连接。感应元件由导电材料组成，如铜。
印制电路板的物理设计非常重要，并且必须遵循某些通用原则，这些通用原则对所有应用都适
用。
该文档提供了三个涉及布板方面的简要指南：
1. 印制电路板(PCB)
2. 覆盖物材料
3. 与PCB或触摸感应不相关的其它因素，如底板或LED。
本应用笔记英文原文下载地址：
https://www.doczj.com/doc/838843776.html,/stonline/products/literature/an/15298.pdf
目录
1PCB常规设计指南 (3)
1.1 电路板面积 (3)
1.2 地层 (3)
1.3 被动屏蔽 (3)
1.4 通讯线的隔离 (4)
1.5 LED的使用 (6)
1.6 电压调节器 (6)
2电极与元件的设计 (7)
2.1 表面电容按键 (7)
2.1.1形状 (7)
2.1.2尺寸 (8)
2.1.3按键间距 (8)
2.1.4按键-地的间隙 (8)
2.2 滑动条 (8)
2.2.1滑动条尺寸与布板 (8)
2.2.2间距 (9)
2.2.3双路元件 (9)
2.3 滚轮 (10)
2.4 电容感应应用中的走线 (10)
2.4.1长度 (10)
2.4.2宽度 (10)
2.4.3放置 (11)
2.4.4分组放置 (11)
3覆盖物 (12)
4机壳 (14)
5总结 (15)
6版本回顾 (16)
1 PCB常规设计指南
为电容感应式应用设计印制电路板时，需要考虑包括与感应电路直接相关的许多问题。整个电路将影响感应元件与其走线的电容。通常，PCB对敏感度有负影响。硬件元器件如电容，连接头，电阻，LED等会增加感应式按键的寄生电容。即使是与感应无关的走线也可能与感应元件产生耦合，从而降低应用的性能。
种种原因说明了在设计电容感应式应用时必须仔细检查和优化整个布板。
1.1 电路板面积
对于电容式感应，由感应元件及走线覆盖的面积是最重要的。最好将这个面积保持在最小，通过最小化控制器与传感器之间的距离。将处理器放在感应元件中间可确保最优的电路板面积。
1.2 地层
不推荐将传感器的走线放在任何电源层上。
充满在传感器下面的地层或电源层会增加对地的寄生电容，并降低灵敏度。
当将地层放在传感器下面时，地层必须使用十字交叉形以保证铜的覆盖率小于40%(图1)，并置于最远的一层，以降低对地的寄生电容，同时保证较好的屏蔽效果。参见节0：按键-地的间隙。
在噪声环境下，最敏感的区域必须加地层。
图1地层设计示例
为了避免感应区域的二次辐射及减少不期望的影响，应保持浮动金属远离传感器信号(图2)。
图2浮动金属示例
1.3 被动屏蔽
被动屏蔽的原理是使用驱动电极的相同信号驱动屏蔽。
使用被动屏蔽替代接地屏蔽有如下优点：
● 电极与屏蔽线之间的寄生电容不会改变。可消除对敏感性的影响。
● 可按下面方法实现：
─“LOAD”信号可用于RC软件库的被动屏蔽
─可使用专用的引脚驱动屏蔽，如STM8T所示
● 被动屏蔽在某些需要使用屏蔽的应用中非常有用：
─保护触摸电极免受噪声源的干扰
─去除来自放在电极与传感设备之间的电缆和走线的触摸敏感性
─当移动金属靠近传感设备时，提高性能
图3RC库
图4STM8T系列示例
1.4 通讯线的隔离
不要将电容感应的走线靠近通讯线，如I2C或主SPI。通讯线的频率可影响电容传感器的性能。
如果必须将通讯线与传感器引线相交叉，应确保交叉是垂直相交的，如图5和图6所示。
图5传感线与通讯线位于同层的处理
图6传感线与通讯线位于不同层的处理
将传感器走线选择在触摸感应控制器的不同侧，可有效减少通讯线与传感线之间的交叉。如图7所示，使用该隔离方法的32脚控制器
图7通讯与传感器引脚的端口隔离
1.5 LED的使用
在用户板上，常常需要LED靠近电容感应式按键。这些二极管对确保按键正常工作非常有用。
当设计带LED的应用板时，必须考虑以下因素：
● LED的开/关会改变电容值
● LED开/关时其走线会改变阻抗值
● LED负载电流会影响电源轨道电流
如果LED靠近传感器，且经常被激活，建议使用一个电容(小于1nF)旁路LED或其驱动器走线。
LED的两端必须为低阻抗通路至地(或电源)。否则，LED必须使用旁路电容以抑制高阻抗。
图8所示的LED旁路电容的用法同样适用于晶体管。
图8LED旁路电容示例
1.6 电压调节器
强烈推荐使用电压调节器为设备供电。电压调节器应放得离传感器走线和传感设备尽可能远。
电压调节器也可做为滤波器，滤掉来自于电源的传导噪声。
2 电极与元件的设计
好的PCB布线可减少来自于非感应元件的影响，非感应元件不包括导电材料(如铜)，这些可能会影响到按键，滑动条及触摸板的灵敏度。
设计PCB板时，应考虑下列几点：
● 至电极的走线应尽可能短(如果可能，应小于100mm)
● 在PCB技术可达到的情况下，线宽应尽可能小
● 应保证无源负载尽可能靠近控制器
● 对于触摸按键，与相邻按键走线的间距应至少为线宽的两倍
图9传感元件的定义
传感元件
PCB布板的目的在于减少元件之间的相互影响，即使不能减到最小，也应该使它们对于所有电
容式元件的影响是相同的。
尽管用于获取触摸按键信号的触摸感应控制器算法已经考虑到各部分电容的差别，尽量保持它
们的均衡还是很有必要的。
属于同一个端口的走线可以靠得很近，如图9所示。
为设计一个好的电路板，下面的章节描述了常见的因素及相关指南。
2.1 表面电容按键
一个表面电容按键由一个与控制器相连接的单端铜电极组成。它不需要有太高的灵敏度，只需能够识别手指的触摸与否。
2.1.1 形状
任何形状的按键均可用于电容感应式触摸中，如图10所示。不同的形状不会影响感应的性能，仅与板子的美观程度有关。
图10可能的按键形状
2.1.2 尺寸
在其它条件都相等的情况下，通常按键越大越好。两个使用相同走线与控制器连接的按键，如果它们的大小不同，则灵敏度也将不同。
小的按键因其表面积小，触摸电容(C T)也很小，相应地灵敏度会较差。
按键过大并不会显著提高C T。
但是，将按键面积增大至与触摸物(手指，拇指等)相当，则会显著提高C T。
图11按键尺寸与手指尺寸
对于手指感应，推荐按键的直径至少为0.4英寸(10mm)。较小的按键也可工作，但性能较差。
大的按键灵敏度较高，但感应式触摸物的有效接触面积决定了按键尺寸的上限。
2.1.3 按键间距
按键可以相互邻近，但如果节距太小，相互之间太过靠近，则会带来不期望的相互影响。
2.1.4 按键-地的间隙
如果可能，地层不应与感应元件放在同一层。
如果地层与感应元件太近，将会增加电容并影响对手指存在与否的检测。
2.2 滑动条
滑动条由排成一排且分别与控制器相连接的一组相互毗邻的电容感应式个体组成。通常滑动条是线性的，沿着一根轴线移动。
它可以由5或8个元件组成，取决于所需的尺寸与分辨率。
滑动条使用相邻电容感应元件之间的电容差值变化来确定感应物的中间位置。
2.2.1 滑动条尺寸与布板
对于滑动条有多种不同设计。
尺寸与目标应用决定了滑动条的布板。
为确保一个电容感应物与多个感应元件的耦合，每个感应元件应尽可能小，以使手指与其边界重叠。但是，感应元件也必须足够大，以应用交叠进行感应。
图125个元件的小滑动条(20-50mm长)
对于中等或较大滑动条，为了产生滑动条元件之间的交叠，可使用锯齿形模式。这将会使元件
之间的差值变化更好。
为了提高分辨率，可以使用8个元件。
图13中等/大滑动条(40-60mm长)
图14锯齿
2.2.2 间距
滑动条元件与周围地层的间距要求与按键相同。若滑动条与地层的间距为0.02英寸(0.5mm)，则两者之间的边缘电容可降至足够低，从而对感应的影响非常小。
2.2.3 双路元件
使用双路元件比仅使用相邻元件可带来更高的分辨率，但对于手阴影也会更敏感。
使用双路元件替代相邻元件所带来的优点取决于滑动条的应用。将两个滑动条元件连接至同一引脚可增加用于触摸感应的滑动条元件个数。如图15为使用双路元件的示例。使用双路滑动条的最小引脚数为5。表1为两种基本的双路列表。
图15也表示出了控制器所采集到的与手指位置相关的数据。与该引脚相连接的两个元件上的电容值均增加。尽管在多个位置上均检测到电容改变，但只有其中一个位置，其相邻元件的电容值超过了基准值。
图15双路滑动条示例(10个电极)
当在连续的三个通道上检测到信号时，就代表这是手指所在的位置。
表1常用双路列表
滑动条双路列表
5个引脚，11个元件 1 2 3 4 5 1 3 5 2 4 1
8个引脚，17个元件 1 2 3 4 5 6 7 8 1 4 7 2 5 8 3 6 1
2.3 滚轮
图16滚轮示例(8个电极)
与滑动条相同，滚轮也是由一组与控制器引脚分别相连接的相互毗邻的电容感应式个体(排成一圈)组成。它由5或8个元件组成，可以交替排列，也可直接连接。
2.4 电容感应应用中的走线
触摸感应控制器与传感器之间的走线会增加按键电容并降低信号，从而降低传感器的灵敏度。
走线长度会降低灵敏度，因为它会增加感应电路的并联电容。走线长度也会增加噪声，因为走线同时会受内部电路与外部噪声环境的影响。
2.4.1 长度
缩短从控制器至传感器之间的走线长度可降低其它元件与走线产生耦合的风险。触摸感应控制器与传感器之间的走线应尽可能短。
2.4.2 宽度
线宽会增加整个系统的铜覆盖面积，从而增加传感器的电容。同时也会增加与其它层上元件的耦合。因此，走线应尽可能细小，且远离地层。
2.4.3 放置
无论何时，电容感应中的走线放置必须以与其它设计元件，包括其它电容感应走线的相互影响最小为准则。
同时，将走线放置在用户PCB的背面可降低手指对走线的影响，以确保传感器引脚上的所有电容值变化是来自于手指(或其它导体)与有效传感面积的相互作用，而不是来自于手指与走线的相互作用。
2.4.4 分组放置
触摸感应控制器同一端口上的引脚由软件库一起驱动，并通过软件映射在同一组。
同一组中的引脚走线可最大限度地靠近在一起。
3 覆盖物
通常很少将裸露的PCB直接开放给终端用户，而是在PCB的表面加上覆盖材料，以免用户直接接触电路板或电路板直接与外界环境相接触。
特性
触摸感应应用中的表面覆盖物一定不能为导体。当金属或其它导电物质放在两个导电盘之间时，如手指与传感器之间，不能够形成电容的电介质。
平板电容的电容值由公式1给出。
公式1
简单的平板电容的几何模型与比值A/d相关。A为导电平板的面积，d为平板之间的距离，εR为传感器之间材料的介电常数，ε0为自由空间的介电常数。
电容感应式传感器的几何模型比平板电容要复杂得多。传感器中的导体包括手指和PCB铜板。
通常，电容感应式系统的几何模型与函数f(A，d)相关。公式2给出了介电常数与系统电容之间的关系。
公式2
与平板电容相同，传感器的电容与εR成正比。
各种表面材料
表2列出了一些常用表面材料的介电常数。介电常数高的材料可更好地传播电场，更适用于电容感应式应用。
表2常见材料的介电常数
材料εR
空气 1.00059
玻璃4至10
石英玻璃9至10
云母4至8
尼龙 3
树脂玻璃 3.4
聚乙烯 2.2
聚苯乙烯 2.56
聚乙烯酯(PET) 3.7
FR4(玻璃纤维+环氧) 4.2
PMMA(聚乙烯甲基丙烯酸酯) 2.6至4
典型的PSA(胶) 2.0-3.0(大约)
对于由多种材料堆叠而成的表面，随每层材料的不同而具有不同的灵敏度。
例如，由塑料+胶+PCB组成的表面比由塑料+空气+PCB组成的表面灵敏度要好。
介电常数为1.0的空气不适合电容感应式应用。
因此，不建议在传感器与表面材料之间存在空隙。从机械角度来讲，同样应该去除空隙。
厚度
表面材料的厚度与灵敏度成反比。
滚轮与滑动条需要较高的灵敏度，因此表面材料厚度必须较小(约1毫米)。按键可支持较厚的表面材料(最大5毫米)。
4 机壳
电容感应应用中的机壳与传感器及位于传感器与控制器之间的走线相互作用，可影响电容感应式传感器的灵敏度。接地的金属机壳可使灵敏度较低。
三种最常见的对触摸感应影响较大的机壳元件为金属组件、通讯线、及感应PCB上覆盖物的电镀层。
无论何时，金属组件应远离感应元件与走线。当必须使用组件时，推荐使用非金属组件。如果必须使用金属组件或做为装饰物置于传感器旁边，必须将其接地。
也可以将机壳连接至被动屏蔽线。
无论何时，通讯线缆应远离传感器及走线。
5 总结
电容感应式电路板的布线及设计通常与应用中的各种信号线相互冲突。该文档提供了解决这些冲突的一些通用方法。
综上所述，触摸感应式应用的布线应将地减至最小，并保持连线最短，且尽可能远离其它潜在的干扰源。
6 版本回顾
表3文档版本回顾
触摸感应按键设计指南 张伟林 ２００９－１２－０９ ｓａｌｅｓ＠ｓｏｕｊｅｔ．ｃｏｍ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｏｕｊｅｔ．ｃｏｍ
1. 概述 对触摸屏与触摸按键在手机中的设计与应用进行介绍，对设计的经验数据进行总结。达到设计资料和经验的共享，避免低级错误的重复发生。 2. 触摸按键设计指导 2.1 触摸按键的功能与原理 2.1.1触摸按键的功能 触摸按键起keypad 的作用。与keypad 不同的是，keypad 通过开关或metaldome 的通断发挥作用，触摸按键通过检测电容的变化，经过触摸按键集成芯片处理后，输出开关的通断信号。 2.1.2触摸按键的原理 如下图，是触摸按键的工作原理。在任何两个导电的物体之间都存在电容，电容的大小与介质的导电性质、极板的大小与导电性质、极板周围是否存在导电物质等有关。PCB 板（或者FPC ）之间两块露铜区域就是电容的两个极板，等于一个电容器。当人体的手指接近PCB 时，由于人体的导电性，会改变电容的大小。触摸按键芯片检测到电容值大幅升高后，输出开关信号。 在触摸按键PCB 上，存在电容极板、地、走线、隔离区等，组成触摸按键的电容环境，如下图所示。 Finger Time Capacitance C
2.1.3 触摸按键的按键形式 触摸按键可以组成以下几种按键 z单个按键 z条状按键（包括环状按键） z块状按键 单个按键 条状按键块状按键 2.1.4触摸按键的电气原理图如下：
在PCB板上的露铜区域组成电容器，即触摸按键传感器。传感器的信号输入芯片，芯片经过检测并计算后，输出开关信号并控制灯照亮与否。灯构成触摸按键的背光源。 2.2 触摸按键的尺寸设计 按键可以是圆形、矩形、椭圆形或者任何其他的形状。其中以矩形和圆形应用最为普遍，如图所示： 通常在按键的中间挖空，使PCB下方的光线可以通过挖空导到PCB上方，照亮LENS上的字符。根据ADI公司的推荐，按键大小尺寸如下表： 按键的挖空尺寸与按键的大小相关，如下表
现在市场上有不少的MP3都采用了触摸式的按键，带给消费者“飞”同寻常的操作体验，例如苹果公司的iPod系列，魅族公司的mini系列，台电的C280、新品T39以及微星的8890T。 这些触摸式操作的MP3在按键上的最大的区别是有些是只有轻轻点触就有反应并伴着或红或蓝的背光点触式触摸键，有些是要在按键上滑动才可以选择菜单而且没有背光的滑动式触摸键。 这些差别的原因是它们的工作原理不同，触摸式按键可分为两大类：电阻式触摸按键与电容式感应按键，即滑动式按键和点触式按键。 ●电阻式按键 电阻式的触摸按键原理非常类似于触摸屏技术，需要由多块导电薄膜上面按照按键的位置印制成的，因此这种按键需要在设备表面贴一张触摸薄膜。电阻式触摸屏一直由于其低廉的价格而深受厂商的喜爱，但是由于导电薄膜的耐用性较低，并且也会降低透光性，因此已经被越来越多的厂家所抛弃。 ●电容式按键 电容式触摸按键主要是为了克服电阻屏的耐用性所提出的，电容式触摸按键的结构与电阻式的相似，但是其采用电容量为判断标准。简单来说，就是一个IC控制的电路，该电路包括一个能放置在任何介质面板后的简单阻性环形电极组件，因此，按键的操作界面可以是一整块普通绝缘体（如有机玻璃一般材料都可），不需要在界面上挖孔，按键在介质下面，人手接近界面和下面的电极片形成电容，靠侦测电容量的 变化来感应。温度，静电，水，灰尘等外界因素一般不会影响，界面没有太多要求，可以加上背光，音效等，靠人手感应，整个界面没有按键的存在，便于清洁，让产品在外观上更加高档美观，由于按键没有接点，使用寿命也是非常的长久，一般来说是半永久性。
根据其原理，该按键对外观工艺方面有一些特别的要求： 1、因为按键和lens是一个整体，而按键又必须透光，所以整个Lens必须是透明件，所以一般就是用PMM A或PC； 2、Lens上不能有金属件或者带有金属效果的喷漆，以免影响按键的灵敏度； 3、按键必须做的足够的宽大，做小了很容易产生误操作。因为它不像机械式的按键，只要避免联动就可以了，它只要感应到了就产生动作。另外还要考虑到打电话的时候，按键正好贴在人脸上，也会有感应动作，需要相应的方案解决； 4、因为是一大片Lens，所以必须考虑Lens的工艺，一般为正面IML，因为背面肯定有结构。这就限制了Lens上的一些开孔的大小和Lens的厚度要求。 另外，在按键的结构上还要考虑感应PCB的贴装方式对感应效果、整机装配的影响以及按键符号的透光的解决方案。
Capacitive Touch Sensor Design Guide October 16, 2008 Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.1YU-TECH-0002-012-1
(3) (3) (5) (9) (11) (11) (17) (20) Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.2YU-TECH-0002-012-1
Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.3 YU-TECH-0002-012-1 1. 2. ( ) 3M 468MP NITTO 500 818
Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.4 YU-TECH-0002-012-1 3. 4. Front Panel Sensor Pad Sensor Pad Electroplating Or Spray Paint Nothing
Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.5 YU-TECH-0002-012-1 1. (FPC) ITO (Membrane) ITO ITO ( 10K ) FPC ITO MEMBRANE PCB
Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.6 YU-TECH-0002-012-1 2.ITO LCD ITO ( 10K ) 3. 1mm 8mm ( 8mm X 8mm ) 1mm 8mm X 8mm 2mm 10mm X 10mm 3mm 12mm X 12mm 4mm 15mm X 15mm 5mm 18mm X 18mm ( ) 196.85 mil (5mm) 0.254mm(10mil) 2mm 5mm 2mm
由于实际应用中，触摸按键基本都需要覆盖层，该文档默认电路设计中都存在覆盖层。 一、走线 在工艺允许情况下，尽可能细和短，和LED等驱动线若出现交叉，尽可能90度交叉，避免近距离平行。尽可能避免过孔。高速信号线同样尽量远离触摸传感器走线，若出现交叉尽量垂直交叉，使用地线与高速信号线进行耦合，避免高速信号线与触摸传感器走线产生耦合。建议触摸按键的直径(边长)在15mm，最好不低于10mm 二、覆盖层材料 覆盖层的厚薄是影响触摸按键效果的重要因素，过厚的覆盖层会影响电容变化率，建议在条件允许的情况尽可能的薄，建议不应超过3mm，在覆盖层比较厚的情况，可以在触摸按键上方开槽填充导电泡沫和垫片等材料。高介电常数的覆盖材料比低介电常数灵敏度更高，但是高介电常数的覆盖层更容易带来串扰，特别是触摸传感器距离较近的情况下。覆盖层和触摸按键之间尽可能避免存在空气，否则会导致介电常数大幅减小，1mm的气隙会导致灵敏度下降1/4～1/2，有可能的情况，尽可能使用粘合剂把覆盖层和PCB粘合好。如果触摸按键之间距离过近，为避免串扰，可以考虑在相邻触摸按键的中部开气隙槽。一般情况下，不建议使用导电覆盖层。 三、主动屏蔽 主动屏蔽能够减少近距离时各个按键之间串扰、寄生电容和其他走线引发的干扰。主动屏蔽线在按键周围走线建议宽度不小于1mm，屏蔽线与按键的建议间距2～3mm。在按键与芯片引脚之间连接线附近，屏蔽线的宽度可与连接线保持一致，间隔可以缩短至0.5mm。 四、电源处理 PCB接地时，因为和人体形成共地回路，触摸效果要比不接地时好。尽可能采用更高的VDD供电。如果没有覆盖层情况下，需要考虑ESD。 五、软件处理 触摸按键必然会引入抖动和噪声，建议在MCU资源允许情况下引入软件二次处理，软件处理方法较多，有针对工频干扰的工频周期采样平均法，针对毛刺的压摆率限流器滤波等。还有较为复杂的数字滤波器等。 工频周期采样平均——若每个工频周期采样次数设置为10次，则利用定时器每2ms触发一次单个或多个通道采样，把采样结果累加平均。
感应按键电路分析 感应按键电路分析： 感应按键是刚刚在电磁炉上运用的一种新技术，其主要特点是使电磁炉易清洁，防水性能好。目前在电磁炉上用的感应按键主要有天线感应式及电容式，我们目前用的是利用人体电容的电容式感应按键 感应按键原理如下面的图式； 感应按键电路包括信号产生、信号整形2个单元：首先由信号产生单元产生约几百KHz的高电平占空比约50%的信号；然后信号整形单元对所产生的信号进行整形，整形过程类似于开关电源工作过程；最后将信号送至MCU 的AD口。 当有人体靠近感应按键时，将会形成一个对地的电容在信号整形的高电平期间分流一部分电流，致使整形后的信号下降，并在人体离开前一直维持在下降的电位上；而当人体离开后，整流后的信号又会上升到原来的电位水平。 由于存在电路耦合及寄生电容，所以一般用下降沿和上升沿来识别感应按键的响应动作。
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电容式触摸感应按键的基本原理 ◆Silicon Labs 现提供一种可侦测因触摸而改变的电容的方法 电容式触摸感应按键的基本原理就是一个不断地充电和放电的张弛振荡器。如果不触摸开关，张弛振荡器有一个固定的充电放电周期，频率是可以测量的。如果我们用手指或者触摸笔接触开关，就会增加电容器的介电常数，充电放电周期就变长，频率就会相应减少。所以，我们测量周期的变化，就可以侦测触摸动作。 具体测量的方式有二种： (一)可以测量频率，计算固定时间内张弛振荡器的周期数。如果在固定时间内测到的周期数较原先校准的为少，则此开关便被视作为被按压。 (二)也可以测量周期，即在固定次数的张弛周期间计算系统时钟周期的总数。如果开关被按压，则张弛振荡器的频率会减少，则在相同次数周期会测量到更多的系统时钟周期。 Silicon Labs推出的C8051F9xx微控制器(MCU)系列，可通过使用芯片上比较器和定时器实现触摸感应按键功能，连接最多23个感应按键。而且无须外部器件，通过PCB走线/开关作为电容部分，由内部触摸感应按键电路进行测量以得知电容值的变化。
◆以Silicon Labs的MCU实现触摸感应按键 利用Silicon Labs其它MCU系列，仅需搭配无源器件，即可实现电容式触摸感应按键方案。与C8051F93x-F92x方案相比，唯一所需的外部器件是(3+N) 电阻器，其中N是开关的数目，以及3个提供反馈的额外端口接点。C8051F93x-F92x 之外，Silicon Labs其它MCU系列可直接连接12个开关，或者通过外部模拟多路复用器连接更多开关。 设计触摸感应按键开关 因为我们要侦测电容值的变化，所以希望变化幅度越大越好。现在，有三个主要因素会影响开关电容及变化幅度。 ?PCB上开关的大小、形状和配置 ?PCB走线和使用者手指间的材料种类 ?连接开关和MCU的走线特性 我们测试了下图中这12种不同开关。目的是为了发现开关的形状尺寸会如何影响开关的空闲和被接触的状态，还可以发现哪一种开关的空闲电容最大，就不容易被PCB上的寄生电容而影响。测试结果表明，在特定区域中的开关越大且走线越多，则此开关的闲置电容便越高。图中的环状开关具有最低的电容，所以当开关动作时，可显现最大的电容相对变化。
电容式触摸感应IC工作原理 任何两个导电的物体之间都存在着感应电容，一个按键即一个焊盘与大地也可构成一个感应电容，在周围环境不变的情况下，该感应电容值是固定不变的微小值。当有人体手指靠近触摸按键时，人体手指与大地构成的感应电容并联焊盘与大地构成的感应电容，会使总感应电容值增加。电容式触摸按键IC在检测到某个按键的感应电容值发生改变后，将输出某个按键被按下的确定信号。电容式触摸按键因为没有机械构造，所有的检测都是电量的微小变化，所以对各种干扰会更加敏感，因此触摸按键设计、触摸面板的设计以及触摸IC的选择都十分关键。 一，触摸PAD设计 1. 触摸PAD材料 触摸PAD可以用PCB铜箔、金属片、平顶圆柱弹簧、导电棉、导电油墨、导电橡胶、导电玻璃的ITO层等。不管使用什么材料，按键感应盘必须紧密贴在面板上，中间不能有空气间隙。当用平顶圆柱弹簧时，触摸线和弹簧连接处的PCB，镂空铺地的直径应该稍大于弹簧的直径，保证弹簧即使被压缩到PCB板上，也不会接触到铺地。 2. 触摸PAD形状 原则上可以做成任意形状，中间可留孔或镂空。作者推荐做成边缘圆滑的形状，可以避免尖端放电效应。一般应用圆形和正方形较常见。 3. 触摸PAD面积大小 按键感应盘面积大小：最小4mm×4mm，最大30mm×30mm。实际面积大小根据灵敏度的需求而定，面积大小和灵敏度成正比。一般来说，按键感应盘的直径要大于面板厚度的4倍，并且增大电极的尺寸，可以提高信噪比。各个感应盘的形状和面积应该相同，以保证灵敏度一致。通常在绝大多数应用里，12mm×12mm是个典型值。
4. 触摸PAD之间距离 各个触摸PAD间的距离要尽可能的大一些（大于5mm），这样可以减少它们形成的电场之间的相互干扰。当用PCB铜箔做触摸PAD时，若触摸PAD间距离较近（5mm～10mm），触摸PAD必须用铺地隔离。如果各个触摸PAD距离较远，也应该尽可能的铺地隔离。适当拉大各触摸PAD间的距离，对提高触摸灵敏度有一定帮助。 三、触摸面板选择 1. 触摸面板材料 面板必须选用绝缘材料，可以是玻璃、聚苯乙烯、聚**乙烯（pvc）、尼龙、树脂玻璃等，按键正上方1mm以内不能有金属，触摸按键50mm以内的金属必须接地，否则金属会影响案件的灵敏度。在生产过程中，要保持面板的材质和厚度不变，面板的表面喷涂必须使用绝缘的涂料。 2. 触摸面板厚度 通常面板厚度设置在0～10mm之间。不同的材料对应着不同的典型厚度，例如亚克力材料一般设置在2mm～4mm之间，普通玻璃材料一般设置在3mm～6mm之间。 3. 双面胶 触摸按键PCB与触摸面板通过双面胶粘接，双面胶的厚度取0.1～0.15mm比较合适，推荐采用3M468MP，其厚度0.13mm。要求PCB与面板之间没有空气，因为空气的介电系数为1，与面板的介电系数差异较大。空气会对触摸按键的灵敏度影响很大。所以双面胶与面板，双面胶与PCB粘接，都是触摸按键生产装配中的关键工序，必须保证质量。
电容触摸式按键设计规范及注意事项 技术研发中心查达新 所有电容式触摸传感系统的核心部分都是一组与电场相互作用的导体。在皮肤下面，人体组织中充满了传导电解质(一种有损电介质)。正是手指的这种导电特性，使得电容式触摸式按键应用于电路中，替代传统的机械式按键操作。 关于电容触摸式按键设计，有下列要求： 1.PCB触摸焊盘 ①.感应按键面积，即焊盘接触面积应不小于手指面积的2/3，可大致设计为5*6mm、6*7mm；且按键间的距离不小于5mm，如下图： ②.连接触摸按键的走线，若是双面板尽可能走按键的背面，走在正面的画需保证离其他按键2mm以上间距； ③.感应按键与覆铜的距离不小于2mm，减少地线的影响； 2.感应按键面壳或外壳 ①.面壳材料只要不含有金属都可以，如：塑胶，玻璃，亚克力等。若面壳喷漆，需保证油漆中不含金属，否则会对按键产生较大影响，可用万用表电阻档测量
油漆表面导电程度，正常不含金属油漆的面壳电阻值应为兆欧级别或无穷大。通常面壳厚度设置在0～10mm之间。不同的材料对应着不同的典型厚度，例如亚克力材料一般设置在2mm～4mm之间，普通玻璃材料一般设置在3mm～6mm之间。 ②.可以用3M胶把按键焊盘与面壳感应端黏连、固定，或者通过弹簧片方式焊接在PCB焊盘的过孔上与面壳感应端相连；如下图： ③.触摸按键PCB与触摸面板通过双面胶粘接，双面胶的厚度取0.1～0.15mm 比较合适，推荐采用3M468MP，其厚度0.13mm。要求PCB与面板之间没有空气，因为空气的介电系数为1，与面板的介电系数差异较大。空气会对触摸按键的灵敏度影响很大。所以双面胶与面板，双面胶与PCB粘接，都是触摸按键生产装配中的关键工序，必须保证质量。
触摸按键设计要求
触摸按键画板法 （以下所提到的芯片为HT45R34） ●Sensor pad形状： Sensor pad形状可以为圆形，方形，三角形（实心型），抑可以线条构成此类圆形（镂空型），前者用于覆盖板较厚的情况。后者则用于覆盖板较薄的情况下。推荐用圆形，感应效果更佳。 ●Sensor pad尺寸： Sensor pad面积越大灵敏度越大，但超过手指按压范围的部分对增加灵敏度没有作用。以圆形为例，一般设计为10m m～15mm的直径，符合成人手指的大小。 ●Sensor pad与ground plane之间的间隔： 间隔越大，touch swith的基础电容越小，RC震荡的频率越大，灵敏度也越大，但间隔太大，地对电场的约束越小，干扰越大；间隔太小，基础电容太大，灵敏度太小，且地对电场的约束太大，不利于电场穿透覆盖板，使得覆盖板只能较薄。推荐的间隔为0.5m m～ 1.0mm,例如10mm直径的sensor pad配合0.5mm的间隔。 ●布局要求： Sensor pad 要靠近MCU，每一个Sensor Pad到MCU的距离要尽量一致。IN,RREF,CREF引出脚要短，该RC模块要靠近MCU。另外，复位电路，晶振电路要靠近MCU。 布线要求：
由MCU的RC1～RC16PIN到touch swith的连线，要尽量的短，尽量远离其他走线或元件，线宽尽量窄（7～10mil）.要避免touch swith的连线临近高频的通信线（例如I2C SPI通信线），在没有办法避免的情况下，请让两者直交布线。尽量将到touch swith的连线布在与S ensor Pad不同的Layer （采用双面板时），使其受到人体的影响降低，且这些线与线之间的也要尽量互相远离，线周围也要铺上地，以保证其尽量少受到其他信号的干扰。 ●覆盖板的材料： 覆盖板为一些坚固，易安装的绝缘材料，介电常数在2.5～10之间，Demo Board 上采用的是压克力板材，还有很多可采用的板材，例如：普通玻璃，徽晶板等，覆盖板的介电常数越小，Sensor Padde的感应范围越小。安装要求覆盖板紧贴Sensor Pad的表面，用粘胶将其贴在Sensor Pad的表面（排掉它们之间的空气）则效果更佳。 ●覆盖板的厚度： 覆盖板的厚度一般为1mm～5mm,厚度越大touch swith的灵敏度越小，信噪比也越低。Sensor Pad的面积越小，覆盖板要越薄。
电容触摸感应原理与应用 1．电容触摸感应基本知识 首先，人体是具有一定电容的。当我们把PCB上的铜画成如下形式的时候，就完成了一个最基本的触摸感应按键。 上图左边，是一个基本的触摸按键，中间圆形绿色的为铜（我们可以称之为“按键”），在这些按键中会引出一根导线与MCU相连，MCU通过这些导线来检测是否有按键“按下”（检测的方法多种多样，这将在后面章节中谈到）；外围的绿色也是铜，不过外围的这些铜是与GND大地相连的。在“按键”和外围的铜之间是空隙（我们可以称为空隙d）。上图右边是左图的截面图，当没有手指接触时，只有一个电容Cp ，当有手指接触时，“按键” 通过手指就形成了电容Cf 。由于两个电容是并联的，所以手指接触“按键” 前后，总电容的变化率为
C% = ((Cp+Cf)-Cp)/Cp = Cf/Cp ………………公式1 下图更简单的说明了上述原理。 2．电容感应触摸器件的参数选择 弄清楚了上述原理后很自然的就会想到下面两个问题： ①空隙d的大小应该为多少呢？即“按键”与地之间的距离为多少？d 的大小会不会影响“按键”的性能？ ②“按键”的大小应该为多少呢？它的形状、大小会不会影响“按键”的性能呢？ 为了弄清楚这两个问题，我们首先介绍公式2：
在这个公式中d就是我们所说的空隙的间距，A表示的“按键”面积的大小，C表示没有手指接触按键时电容的大小Cp。显然，空隙间距d越大，Cp越小；面积A越大，Cp越大。已知手指触摸产生的电容范围为5~15pf，这是一个非常小的容值。当Cp非常小时，公式1中的C%将会比较大，也就是说MCU更加容易检测到这个电容值的变化。基于这种考虑，对于FR4 材料的PCB（1~1.5mm 厚度）板来说我们一般选取d=0.5mm，按键的面积A一般选取成人手指大小即可。 3．电路板底层的覆铜处理 前面我们说的都是在电路板的顶层如何绘制触摸按键。下面我们来看看电路板的底层如何覆铜。 首先，在电路板底层覆铜是很有必要的，这些接地的覆铜能够最大限度的降低触摸按键的噪声以及外部环境对触摸按键的影响。对于底层覆铜的方法一般有四种：完全不覆铜、25%网格覆铜、50%网格覆铜、100%实心覆铜。
基于STM8的电容感应式触摸按键方案在 电磁炉中的应用 1、引言 相较于机械式按键和电阻式触摸按键，电容式触摸按键不仅耐用，造价低廉，结构简单易于安装，防水防污，而且还能提供如滚轮、滑动条的功能。但是电容式触摸按键也存在很多的问题，因为没有机械构造，所有的检测都是电量的微小变化，所以对各种干扰敏感得多。ST 针对家电应用特别是电磁炉应用，推出了一个基于 STM8系列8位通用微控制器平台的电容式触摸感应方案，无需增加专用触摸芯片，仅用简单的外围电路即可实现电容式触摸感应功能，方便客户二次开发。 2、方案介绍 ST的电容式触摸按键方案通过一个电阻和感应电极的电容CX构成的阻容网络的充电/放电时间来检测人体触摸所带来的电容变化。如图1所示，当人手按下时相当于感应电极上并联了一个电容CT，增加了感应电极上的电容，感应电极进行充放电的时间会增加，从而检测到按键的状态。而感应电极可以直接在PCB板上绘制成按键、滚轮或滑动条的应用样式，也可以做成弹簧件插在PCB板上，即使隔着绝缘层（玻璃、树脂）也不会对其检测性能有所影响。 图1 STM8S电容式触摸按键的工作原理电磁炉是采用磁场感应电流的加热原理对食物进行加热。加热时，通过面板下方的线圈产生强磁场，磁力线穿过导磁体做的锅的底部时，锅具切割交变磁力线而在锅具底部产生涡流使锅底迅速发热，达到加热食物的目的。在本解决方案中采用44pin的STM8S105S4做按键显示板的主控芯片，控制13个按键的扫描、24个LED及一个4位数码管的显示、I2C与主板的通讯，并留有一个SWIM接口方便工程师调试之用（如图2）。
图2 电磁炉按键板原理 STM8S105S4采用的是ST高级STM8内核，具备3级流水线的哈佛结构，3.0~5.5V工作电压，内部16MHz RC可提供MCU 16MHz工作频率，提供低功耗模式和外设时钟关闭功能，共有34个I/O可用。 STM8S105S4 具有2KB的RAM和16KB的FLASH，还有可达30万次擦写次数的1KB EEPROM数据存储器。 3、电磁炉工作环境中的干扰 ①电磁干扰 电磁炉在加热锅的同时，也会在电路板上感应电极正向或反向的电流，从而会缩短或增长按键充放电时间，会对按键的检测造成很大影响，甚至产生误动作，常见的方法采用硬件屏蔽和过零点检测来消除电磁辐射对按键的影响。 硬件屏蔽 在STM8S的解决方案中，ST提供了感应电极和走线的设计规范和如图3所示的Driven Shield功能（在Shield线上提供与按键管脚相同的驱动信号，电极与Shield之间的寄生电容就不会被充放电），能有效地减少感应电极走线的寄生电容对按键灵敏度的影响。 图3 Driven Shield 过零点检测
电容式触摸感应按键技术原理及应用 2010-05-26 12:45:02| 分类：维修 | 标签： |字号大中小订阅 市场上的消费电子产品已经开始逐步采用触摸感应按键，以取代传统的机械式按键。针对此趋势，Silicon Labs公司推出了置微控制器(MCU)功能的电容式触摸感应按键(Capacitive Touch Sense)方案。电容式触摸感应按键开关，部是一个以电容器为基础的开关。以传导性物体（例如手指）触摸电容器可改变电容，此改变会被內置于微控制器的电路所侦测。 电容式触摸感应按键的基本原理 ◆Silicon Labs 现提供一种可侦测因触摸而改变的电容的方法 电容式触摸感应按键的基本原理就是一个不断地充电和放电的弛振荡器。如果不触摸开关，弛振荡器有一个固定的充电放电周期，频率是可以测量的。如果我们用手指或者触摸笔接触开关，就会增加电容器的介电常数，充电放电周期就变长，频率就会相应减少。所以，我们测量周期的变化，就可以侦测触摸动作。 具体测量的方式有二种： (一)可以测量频率，计算固定时间弛振荡器的周期数。如果在固定时间测到的周期数较原先校准的为少，则此开关便被视作为被按压。 (二)也可以测量周期，即在固定次数的弛周期间计算系统时钟周期的总数。如果开关被按压，则弛振荡器的频率会减少，则在相同次数周期会测量到更多的系统时钟周期。 Silicon Labs推出的C8051F9xx微控制器(MCU)系列，可通过使用芯片上比较器和定时器实现触摸感应按键功能，连接最多23个感应按键。而且无须外部器件，通过PCB走线/开关作为电容部分，由部触摸感应按键电路进行测量以得知电容值的变化。 ◆以Silicon Labs的MCU实现触摸感应按键 利用Silicon Labs其它MCU系列，仅需搭配无源器件，即可实现电容式触摸感应按键方案。与C8051F93x-F92x方案相比，唯一所需的外部器件是(3+N)电阻器，其中N是开关的数目，以及3个提供反馈的额外端口接点。C8051F93x-F92x之外，Silicon Labs其它MCU系列可直接连接12个开关，或者通过外部模拟多路复用器连接更多开关。 设计触摸感应按键开关 因为我们要侦测电容值的变化，所以希望变化幅度越大越好。现在，有三个主要因素会影响开关电容及变化幅度。 PCB上开关的大小、形状和配置
电容式触摸面板PCB Layout 指南 本文旨在为S-Touch T M 电容触摸感应设计所采用的各种PcB(印刷电路板)的结构和布局提供设计布局指导,包括触摸键,滑动条和旋转条。鉴于在多种应用中,两层PCB 板被广泛采用,本文以两层PCB 板为例,介绍PCB 板的设计布局 PCB 设计与布局 在结构为两层的PCB 中，S-Touch 触摸控制器和其他部件被布设在 PCB 的底层，传感器电极被布设在PCB 的顶层。每个传感器通道所需的调谐匹配电容器可以直接布设在该传感器电极的底层。需要指出的是，S-Touch 触摸控制器布设在底层，应该保证其对应的顶层没有布任何传感器电极。顶层和底层的空白区域可填充网状接地铜箔，铜箔距离感应电极需在3mm 以上 PCB 设计规则 第1层（顶层） ?传感器电极位于PCB 的顶层（PCB 的上端与覆层板固定在一起），感应电极一般布置 为一个焊盘，所有感应电极面积尽量保持一致大小，有效面积不得小于25mm 2，但也不能超过15mm 2×15mm 2，若超过这一尺寸，不但会降低灵敏度，而且会增加对噪声的易感性。感应电极大小应根据覆层板（外壳）的材料和厚度来适当布置，对应关系为（仅供参考）： 空白区域可填充网状接地铜箔(迹线宽度为6密耳，网格尺寸为30密耳)。 ?顶层可用来布设普通信号迹线（不包括传感器信号迹线）。应当尽可能多地把传感器信 号迹线布设在底层。传感器信号迹线宽度请选用0.15mm~0.2mm ，建议不要超过0.2mm 。 ?感应电极与接地铜箔的距离至少应为2mm ，我公司建议在3mm 以上 感应电极面积亚克力普通玻璃ABS 6mm ×6mm 1.0mm 2.0mm 1.0mm 7mm ×7mm 2.0mm 3.0mm 2.0mm 8mm ×8mm 3.5mm 4.0mm 3.5mm 10mm ×10mm 4.5mm 6.0mm 4.5mm 12mm ×12mm 6.0mm 8.0mm 6.0mm 15mm ×15mm 8.0mm 12mm 8.0mm
November 2013DocID17613 Rev 21/15 AN3236 Application note Guidelines to increase the number of touch sensing touchkeys Introduction The touch sensing libraries allow management of the following number of channels depending on the targeted device series : ? up to 24 channels when using devices from the STM32F0 and STM32F3 series.? up to 34 channels when using devices from the STM32L1 series.? up to 6 channels when using devices from the STM8L101 lines.? up to 20 channels when using devices from the STM8L151/152 and the STM8L162 lines.?up to 24 channels when using devices from the STM8S and STM8AF series. The guidelines detailed into this document aim to help designers to overcome channel number limitation. They describe tips and tricks to increase the number of touchkeys and/or to create a touchkey matrix by keeping the same targetted device.Table 1. Applicable products Type Applicable products Microcontrollers STM32F0 series, STM32F3 series, STM32L1 series, STM8L101 lines, STM8L151/152 lines, STM8L162 lines, STM8S series, STM8AF series. https://www.doczj.com/doc/838843776.html,
cx电压从0开始充电，一直到v1 上图右边是一个最基本的触摸按键，中间圆形绿色的为铜（我们可以称之为按键），在这些按键中会引出一根导线与MAU相连，MAU通过这些导线来检测是否有按键按下，外围的绿色也是铜不过这些铜与GND大地相连，在按键和外围铜直接是空隙（空隙d）上图右边是左图的截面图，当没有手指接触时只有一个电容cp,，当有手指接触时，按键通过手指就形成了电容cf 二。硬件连接 电容式触摸按键原理 现阶段，随着电容式触摸按键在外形美观和使用寿命等方面都优于传统的机械按键，电容式触摸按键的应用领域也日益广泛，包括家电、消费电子、工业控制和移动设备等。本文就一种具体的电容式触摸开关芯片SJT5104介绍一下电容式触摸按键的基本工作原理和材料选择。 一工作原理 任何两个导电的物体之间都存在着感应电容，一个按键即一个焊盘与大地也可构成一个感应电容，在周围环境不变的情况下，该感应电容值是固定不变的微小值。当有人体手指靠近触摸按键时，人体手
指与大地构成的感应电容并联焊盘与大地构成的感应电容，会使总感应电容值增加。电容式触摸按键IC在检测到某个按键的感应电容值发生改变后，将输出某个按键被按下的确定信号。电容式触摸按键因为没有机械构造，所有的检测都是电量的微小变化，所以对各种干扰会更加敏感，因此触摸按键设计、触摸面板的设计以及触摸IC的选择都十分关键。 二触摸PAD设计 1. 触摸PAD材料 触摸PAD可以用PCB铜箔、金属片、平顶圆柱弹簧、导电棉、导电油墨、导电橡胶、导电玻璃的ITO层等。不管使用什么材料，按键感应盘必须紧密贴在面板上，中间不能有空气间隙。当用平顶圆柱弹簧时，触摸线和弹簧连接处的PCB，镂空铺地的直径应该稍大于弹簧的直径，保证弹簧即使被压缩到PCB板上，也不会接触到铺地。 2. 触摸PAD形状 原则上可以做成任意形状，中间可留孔或镂空。作者推荐做成边缘圆滑的形状，可以避免尖端放电效应。一般应用圆形和正方形较常见。 3. 触摸PAD面积大小 按键感应盘面积大小：最小4mm×4mm，最大30mm×30mm。实际面积大小根据灵敏度的需求而定，面积大小和灵敏度成正比。一般来说，
设计揭秘电容感应式触摸按键方案在电磁炉中的应用 —创新网小编 作者：于洁，张建新，张醒 本文介绍意法半导体的8位STM8微控制器实现的电容感应 式触摸按键原理，以及在电磁炉应用中的触摸按键解决方案。 该方案具有低成本，环境自适应，防水及防电磁干扰等特点， 在低品质电网环境中也能可靠工作。 相较于机械式按键和电阻式触摸按键，电容式触摸按键不仅耐用，造价低廉，机构简单易于安装，防水防污，而且还能提供如滚轮、滑动条的功能。但是电容式触摸按键也存在很多的问题，因为没有机械构造，所有的检测都是电量的微小变化，所以对各种干扰敏感得多。ST针对家电应用特别是电磁炉应用，推出了一个基于STM8系列8位通用微控制器平台的电容式触摸感应方案，无需增加专用触摸芯片，仅用简单的外围电路即可实现电容式触摸感应功能，方便客户二次开发。 方案介绍 ST的电容式触摸按键方案通过一个电阻和感应电极的电容CX构成的阻容网络的充电/放电时间来检测人体触摸所带来的电容变化。如图1所示，当人手按下时相当于感应电极上并联了一个电容CT，增加了感应电极上的电容，感应电极进行充放电的时间会增加，从而检测到按键的状态。而感应电极可以直接在PCB板上绘制成按键、滚轮或滑动条的应用样式，也可以做成弹簧件插在PCB板上，即使隔着绝缘层（玻璃、树脂）也不会对其检测性能有所影响。
图1 STM8S电容式触摸按键的工作原理 电磁炉是采用磁场感应电流的加热原理对食物进行加热。加热时，通过面板下方的线圈产生强磁场，磁力线穿过导磁体做的锅的底部时，锅具切割交变磁力线而在锅具底部产生涡流使锅底迅速发热，达到加热食物的目的。在本解决方案中采用44pin的STM8S105S4做按键显示板的主控芯片，控制13个按键的扫描、24个LED及一个4位数码管的显示、I2C与主板的通讯，并留有一个SWIM接口方便工程师调试之用（如图2）。
触摸开关原理 现在市场上有不少的MP3都采用了触摸式的按键，带给消费者“飞”同寻常的操作体验，例如苹果公司的iPod系列，魅族公司的mini系列，台电的C280、新品T39以及微星的8890T。这些触摸式操作的MP3在按键上的最大的区别是有些是只有轻轻点触就有反应并伴着或红或蓝的背光点触式触摸键，有些是要在按键上滑动才可以选择菜单而且没有背光的滑动式触摸键。 这些差别的原因是它们的工作原理不同，触摸式按键可分为两大类：电阻式触摸按键与电容式感应按键，即滑动式按键和点触式按键。 ●电阻式按键 电阻式的触摸按键原理非常类似于触摸屏技术，需要由多块导电薄膜上面按照按键的位置印制成的，因此这种按键需要在设备表面贴一张触摸薄膜。电阻式触摸屏一直由于其低廉的价格而深受厂商的喜爱，但是由于导电薄膜的耐用性较低，并且也会降低透光性，因此已经被越来越多的厂家所抛弃。 ●电容式按键 电容式触摸按键主要是为了克服电阻屏的耐用性所提出的，电容式触摸按键的结构与电阻式的相似，但是其采用电容量为判断标准。简单来说，就是一个IC控制的电路，该电路包括一个能放置在任何介质面板后的简单阻性环形电极组件，因此，按键的操作界面可以是一整块普通绝缘体（如有机玻璃一般材料都可），不需要在界面上挖孔，按键在介质下面，人手接近界面和下面的电极片形成电容，靠侦测电容量的变化来感应。温度，静电，水，灰尘等外界因素一般不会影响，界面没有太多要求，可以加上背光，音效等，靠人手感应，整个界面没有按键的存在，便于清洁，让产品在外观上更加高档美观，由于按键没有接点，使用寿命也是非常的长久，一般来说是半永久性。 根据其原理，该按键对外观工艺方面有一些特别的要求： 1、因为按键和lens是一个整体，而按键又必须透光，所以整个Lens必须是透 明件，所以一般就是用PMMA或PC； 2、Lens上不能有金属件或者带有金属效果的喷漆，以免影响按键的灵敏度； 3、按键必须做的足够的宽大，做小了很容易产生误操作。因为它不像机械式的按键，只要避免联动就可以了，它只要感应到了就产生动作。另外还要考虑到打电话的时候，按键正好贴在人脸上，也会有感应动作，需要相应的方案解决； 4、因为是一大片Lens，所以必须考虑Lens的工艺，一般为正面IML，因为背面 肯定有结构。这就限制了Lens上的一些开孔的大小和Lens的厚度要求。 另外，在按键的结构上还要考虑感应PCB的贴装方式对感应效果、整机装配的影响以及按键符号的透光的解决方案。
电容感应式触控原理 1．电容触摸感应基本知识 首先，人体是具有一定电容的。当我们把PCB上的铜画成如下形式的时候，就完成了一个最基本的触摸感应按键。 上图左边，是一个基本的触摸按键，中间圆形绿色的为铜（我们可以称之为“按键”），在这些按键中会引出一根导线与MCU相连，MCU通过这些导线来检测是否有按键“按下”（检测的方法多种多样，这将在后面章节中谈到）；外围的绿色也是铜，不过外围的这些铜是与GND大地相连的。在“按键”和外围的铜之间是空隙（我们可以称为空隙d）。上图右边是左图的截面图，当没有手指接触时，只有一个电容Cp ，当有手指接触时，“按键” 通过手指就形成了电容Cf 。由于两个电容是并联的，所以手指接触“按键” 前后，总电容的变化率为 C% = ((Cp+Cf)‐Cp)/Cp = Cf/Cp ………………公式1 下图更简单的说明了上述原理。
2．电容感应触摸器件的参数选择 弄清楚了上述原理后很自然的就会想到下面两个问题： ① 空隙d的大小应该为多少呢？即“按键”与地之间的距离为多少？d的大小会不会影响“按键”的性能？ ② “按键”的大小应该为多少呢？它的形状、大小会不会影响“按键”的性能呢？ 为了弄清楚这两个问题，我们首先介绍公式2： 在这个公式中d就是我们所说的空隙的间距，A表示的“按键”面积的大小，C表示没有手指接触按键时电容的大小Cp。显然，空隙间距d越大，Cp越小；面积A越大，Cp越大。已知手指触摸产生的电容范围为5~15pf，这是一个非常小的容值。当Cp非常小时，公式1中的C%将会比较大，也就是说MCU更加容易检测到这个电容值的变化。基于这种考虑，对于FR4 材料的PCB（1~1.5 mm厚度）板来说我们一般选取d=0.5mm，按键的面积A一般选取成人手指大小即可。
ADS系列触摸感应芯片的原理和共同特点 永正科技代理ADS系列触摸感应IC简介 1 产品概述 永正科技代理ADS系列电容式触摸感应芯片，采用多通道16bit高精度的CDC（数字电容转换器）电路检测感应盘（电容传感器）上的寄生电容变化，从而识别人手指的触摸动作，CDC检测到的数据由内嵌的RISC 处理器用高效可靠的算法进行处理，向外输出按键数据指示按键动作。内部框图如图 永正科技触摸感应IC内部框图 永正科技推出代理ADS的4，6，8，12，16，20个电容传感器通道等的触摸感应芯片，具有SOT26，SOP8，SOP14，SOP16,QFN16，QFN18，SOP24,QFN24，SOP28,LQFP32,QFN32,TSSOP20等多种封装形式，丰富的数据输出接口，可以满足家用电器、手持数码、工业控制、计算机行业等几乎所有领域的应用 2 应用简单，设计灵活 IC内部集成了ADS自主设计的专用测试电路、自校准电路和RISC处理器。外围仅需三个必要的外围元件就能正常工作。用任意形状的导体做电容传感器，单面板或双面板布板设计，就可以得到很好的触摸感应效果。用一个基准电容CSEL同步调整全部按键的灵敏度。 生产免调试，长期工作稳定性好 确定灵敏度设定电容Csel的值后系统便无需校准。系统可以自动克服由于静电放电，电磁干扰，温度变化，湿气和污染物在表面堆积带来的干扰，提供良好的精确性和各种环境下的操作一致性。可以让产品进行长途运输并能在各种环境下使用。独特的补偿算法和高强度的抗干扰设计可以保证产品长期工作时不会出现误动现象 3 可以用于间距较小的密集键盘 相邻按键抑制功能可以防止相邻按键的误动作。即当同一根手指一次触摸到两个或两个以上按键时，只有手指占据面积最大的按键做出反应，手指占据面积相对较小的按键则被抑制，不做反应，如果手指占据的两个或两个以上的按键的面具相同，则这些按键都不做反应。按键的最小间隙可以达到0.5mm 4 优良的防水能力