电容式触摸按键-PCB布线

电容按键PCB layout规则一、 布局1、芯片的位置在PCB 板空间允许的情况下，应尽量将触摸芯片放置在触摸板的中间，使IC的每个感应通道的引脚到感应盘的距离差异最小。

2、稳压电路的放置稳压电路和滤波电路放在触摸板上，在VDD与VSS间并接退耦电容104，靠近IC 放置。

3、通道匹配电阻的放置Sensor通道增加300Ω-2K匹配电阻Rs，Rs靠近IC管脚放置。

4、Cs和Rmod靠近IC放置。

5、复位电路靠近IC放置。

6、按键感应盘（电容传感器）形状、大小和间隙根据手指触摸的习惯，按键盘一般选择圆形和方形。

以圆形为例，按键盘的大小建议在5mm-15mm之间。

按键间隙保持在3mm以上，滑条和滚轮可以缩小到0.5mm。

二、 走线1、遵循数模混合电路设计原则芯片内部集成了精密电容测量的模拟电路，因此进行PCB 设计时应该把它看成一个独立的模拟电路对待。

遵循通常的数模混合电路设计的基本原则。

2、双面板走线如果直接使用PCB板上的铜箔作触摸感应盘，应使用双面PCB板。

触摸芯片和感应盘到IC引脚的连线放在底层（BOTTOM），感应盘放在顶层（TOP）。

3、单面板走线如果采用单面PCB板，并用弹簧或其它导电物体做感应盘，感应盘到IC引脚的连线不走或少走跳线。

4、sensor走线感应盘到IC 的连线应尽量细，双面板采用8-15mil 的线宽，单面板板线宽15-20mil，sensor走线避开大电流和高频信号线，感应盘到触摸芯片的连线周围0.5mm不要走其他信号线。

各sensor走线间距保持在20mil以上，以免交互干扰。

sensor走线长度尽量短，最长不超过30cm。

5、电源走线触摸芯片最好用一根独立的走线从板子的供电点取电，不要和其他的电路（如LED回路）共用电源回路。

触摸IC的供电从滤波电路输入，保持VDD与VSS并行，输入路径短而粗（40mil左右）。

6、采用星形接地触摸芯片的地线不要和其他电路共用，应该单独连到板子电源输入的接地点，也就是通常说的采用“星形接地”。

电容按键布线规则一、布局:1.触摸通道与触控芯片、其它元件布局在不同的层。

2.触摸通道电阻尽量靠近芯片。

3.芯片大小滤波电容靠近芯片放置。

4.预留测试接口，以方便调试。

二、走线：1. 尽量把触摸通道走线放在底层，触摸通道在顶层。

2. 触摸通道、触摸通道走线与铺地之间的间距至少30mil。

3. 不要把触摸通道走线布置在触摸通道下面。

4. 触摸通道走线间距应当至少是触摸通道走线宽度的两倍。

5.时钟、数据或周期信号走线都不应该与触摸通道走线相邻平行布设。

这些信号线应当尽可能地与触摸通道走线垂直，或者布设在PCB的其他区域。

如果时钟、数据或任何周期信号走线确实需要与触摸的信号走线平行布设，它们应当被布设在不同的层并且不能重叠，而且应当尽可能地缩短信号线平行部分的长度。

6.电源走线,触摸芯片最好用一根独立的走线从板子的供电点取电，不要和其他的电路（如LED回路）共用电源回路。

触摸IC的供电从滤波电路输入，保持VDD与VSS并行，输入路径短而粗（40mil左右）。

7.采用星形接地,触摸芯片的地线不要和其他电路共用，应该单独连到板子电源输入的接地点，也就是通常说的采用“星形接地”。

8.单面板走线，如果采用单面PCB板，并用弹簧或其它导电物体做感应通道，感应通道到触控IC引脚的连线不走或少走跳线。

9.Sensor走线长度：或，这样可以减少来自射频的干扰。

10.Sensor通道电阻：500Ω~2K,起衰减共振作用。

三、铺地：1.空白的地方可以网格铺地(线宽6mil、网格大小为30mil)。

2.触摸通道正对背面稍大些面积不要铺地，如果需要在比较潮湿的环境工作时，触摸通道所在层不要铺地。

3.为降低串扰，应当尽可能地增大两个触摸通道之间的间距以及触摸通道与触摸通道走线之间的距离。

在可能的情况下，在两个触摸通道之间铺地、触摸通道走线之间加入铺地。

4.铺地被用来填充PCB的空白区域，铺地能够帮助触摸模块屏蔽外部噪声源，还能够稳定触摸线路的固有电容。

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。

PCB与双面板粘接，PCB带双面胶与面板装配时都要用定位夹具完成装配，装配完成后，要人工或用夹具压紧。

为了保证PCB板与面板之间没有空气，需要在双面板上开孔和排气槽，并且与PCB上开孔配合。

设计夹紧夹具时，重点压触摸按键的部位，确保感应部位没有空气。

电容式触摸按键布线分享1）:电容式触摸按键特点及应用与传统的机械按键相比，电容式触摸感应按键不仅美观时尚而且寿命长，功耗小，成本低，体积小，持久耐用。

它颠覆了传统意义上的机械按键控制，只要轻轻触碰，他就可以实现对按键的开关控制，量化调节甚至方向控制，现在电容式触摸感应按键已经广泛用于手机，DVD,电视，洗衣机等一系列消费类电子产品中！2）:电容式触摸按工作基本原理所谓感应式触摸按键，并不是要多大的力量去按，相反，力量大和小的效果是一样的，因为外层一般是一块硬邦邦的塑料壳。

具体就电容式而言，是利用人手接触改变电容大小来实现的，通俗点，你手触摸到哪个位置，那里的电容就会发生变化，检测电路就会检测到，并将由于电容改变而带来的模拟信号的改变转化为数字信号的变化，进行处理！3）: 电容式触摸按电容构成及判断PCB材料构成基本电容，PCB上大面积的焊盘（触摸按键）与附近的地构成的分布电容，由于人体电容的存在，当手指按上按键后，改变了分布电容的容量(原来的电容并上了人体电容)，通过对PAD构成的分布电容充放电或构成振荡电路，再检测充放电的时间，或者振荡频率，脉冲宽度等方式可以检测电容容量的变化，继而可判断按键是否被按下。

电容式触摸按键布板要求1）: PCB板的电容构成因素：PCB板中电容构成因素如右图：其中代表PCB板最终生成电容代表空气中的介质常数代表两板电介质常数代表两极板面面积代表两板距离2）: PCB板的布局电容式感应触摸按键实际只是PCB上的一小块覆铜焊盘，当没有手指触摸时，焊盘和低型号产生约5—10PF的电容值，我们称之为“基准电容”故为了PCB设计尽量达到这值，PCB需要进行更好设计！如下图：虽然触摸按键最终的效果可能与其他一些因素还有很多直接或间接的关系，但做为PCB的绘制人员，我们因该尽量保证我们所绘制的PCB效果达到最佳（及控制好触摸按键的中的基准电容值）PCB布板至关重要，因为PCB构成的电容容量极小,而且必须要尽量控制等效电容，不能过大，因为人体电容也是极小的（数pF），不同的人之间差异也比较大，而触摸按键的灵敏度就在于手指接触按键前后PAD电容量的差异，而且这么小的电容充放电极易受到干扰，所以布线的关键两点就是：1、控制电容量2、避免干扰影响电容容量的因素是极板的面积和极板间的介质材料，在实际应用中人体是不太可能直接接触PCB的，所以PCB与按键接触面必须有覆盖层，在触摸按键应中影响容量的因素有：1、 PAD的面积与铺地间的距离以及铺地的面积2、 PAD上的覆盖层的厚度和材质（介质）3、 PCB的厚度和材质对应的策略如下：1、 PAD的面积应尽量接近手指接触按键的有效面积。

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 ×15mm8.0mm12mm8.0mm第2层（底层）•传S-Touch控制器和其他无源部件应该设计布局在底层。

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。

电容按键布线规则一、布局:1.触摸通道与触控芯片、其它元件布局在不同的层。

2.触摸通道电阻尽量靠近芯片。

3.芯片大小滤波电容靠近芯片放置。

4.预留测试接口，以方便调试。

二、走线：1. 尽量把触摸通道走线放在底层，触摸通道在顶层。

2. 触摸通道、触摸通道走线与铺地之间的间距至少30mil。

3. 不要把触摸通道走线布置在触摸通道下面。

4. 触摸通道走线间距应当至少是触摸通道走线宽度的两倍。

5.时钟、数据或周期信号走线都不应该与触摸通道走线相邻平行布设。

这些信号线应当尽可能地与触摸通道走线垂直，或者布设在PCB的其他区域。

如果时钟、数据或任何周期信号走线确实需要与触摸的信号走线平行布设，它们应当被布设在不同的层并且不能重叠，而且应当尽可能地缩短信号线平行部分的长度。

6.电源走线,触摸芯片最好用一根独立的走线从板子的供电点取电，不要和其他的电路（如LED回路）共用电源回路。

触摸IC的供电从滤波电路输入，保持VDD与VSS并行，输入路径短而粗（40mil左右）。

7.采用星形接地,触摸芯片的地线不要和其他电路共用，应该单独连到板子电源输入的接地点，也就是通常说的采用“星形接地”。

8.单面板走线，如果采用单面PCB板，并用弹簧或其它导电物体做感应通道，感应通道到触控IC引脚的连线不走或少走跳线。

9.Sensor走线长度：或，这样可以减少来自射频的干扰。

10.Sensor通道电阻：500Ω~2K,起衰减共振作用。

三、铺地：1.空白的地方可以网格铺地(线宽6mil、网格大小为30mil)。

2.触摸通道正对背面稍大些面积不要铺地，如果需要在比较潮湿的环境工作时，触摸通道所在层不要铺地。

3.为降低串扰，应当尽可能地增大两个触摸通道之间的间距以及触摸通道与触摸通道走线之间的距离。

在可能的情况下，在两个触摸通道之间铺地、触摸通道走线之间加入铺地。

4.铺地被用来填充PCB的空白区域，铺地能够帮助触摸模块屏蔽外部噪声源，还能够稳定触摸线路的固有电容。

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。

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。

两种电容式触摸按键电路设计要点发布时间：2022-09-13T11:19:45.931Z 来源：《中国科技信息》2022年第5月9期作者：胡浩然宋志忠[导读] TS08N/NE和CAP 1298是家用电器显示板常用的两款电容式触摸芯片胡浩然宋志忠珠海格力电器股份有限公司广东珠海 519000摘要：TS08N/NE和CAP 1298是家用电器显示板常用的两款电容式触摸芯片。

前者引脚较多，电路设计复杂、成本高，但是软件开发工作量较小；而后者引脚较少，电路设计简单、成本低，但是需要进行一定的软件开发。

两种设计方案均存在一定的设计难度。

本文作者在大量工程实践的基础上面，提炼出了相关设计要点供大家参考。

关键词：TS08N/NE CAP 1298 电容式触摸芯片显示板Key points of design of two capacitive touch key circuitsHu Haoran ?Song ZhizhongGree Electric Appliances, Inc.of Zhuhai Zhuhai Guangdong 519000Abstract: TS08N/NE and CAP 1298 are two capacitive touch chips commonly used in display boards of household appliances. The former has more pins, complex circuit design and high cost, but less software development work; The latter has fewer pins, simple circuit design and low cost, but requires certain software development. The two design schemes have certain design difficulties. Based on a large number of engineering practices, the author has extracted the relevant design points for your reference.Keywords: TS08N/NE,CAP 1298,Capacitive Touch Chip, Display Board1 引言目前市场上供家用电器使用的触摸芯片种类繁多，如何对触摸芯片进行合理选型，需从多方面考虑，比如：触摸按键的通道数、触摸按键的灵敏度、触摸按键的可靠性、控制器成本等。