触摸感应pcb按键设计讲课教案.ppt
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1、触摸感应PCB按键设计一一.概述现在电子产品中,触摸感应技术正日益受到更多关注和应用,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!二二.触摸按键设计指导2.1 触摸按键的原理两块导体(极板)中间夹着一块绝缘体(介质)就能构成的电容。对触摸感应按键而言,PCB 板上的金属感应盘就是电容的一个极板,而周围铺铜或手指构成了另一个极板,PCB材料本身或者PCB板上覆
2、盖的介质就是电容中间的绝缘体,因而构成一个电容器。无手指触摸和有手指触摸时电容构成如下图。当没有手指接触时,只有基准电容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这个电容的变化引起芯片内部振荡频率或充放电时间的变化,使芯片内部能够检测到触摸发生,从而产生触发信号。电容的变化率越大,触摸就越易检测到。PCB的设计原则同样也是使触摸前后的电容变化率尽可能大:即减小PCB的基准电容,增大手指电容。2.2 触摸按键的按键形式 2.2.1 单个形式-按键 外形触摸按键可以是任何形
3、状,但尽量集中在正方形、长方形、圆形等比较规则的形状以确保良好的触摸效果,避免将触摸按键设计成窄长的形状。二、二、触摸按键设计指导 尺寸 在满足面板的美学设计要求的情况下,必须通过合理安排的感应盘大小和间隔尺寸,来获得最佳的触摸感应效果,允许用户使用间距小到1mm 的密集键盘。在一些特殊情况下,可以用牺牲按键感应盘间隙的尺寸来增大感应盘。二、二、触摸按键设计指导2.2.2 复用形式-复合按键 外形及相关注意尺寸二、二、触摸按键设计指导2.2.3 弹簧触摸按键 外形 2.2.4 组合形式-滑条 外形及相关注意尺寸二、二、触摸按键设计指导2.2.5 组合形式-滚轮 外形及相关注意尺寸三三.PCB
4、Layout.PCB Layout技巧技巧 PCB Layout最关键的两点是:减小PCB的基准电容 避免干扰 3.1 减小PCB的基准电容 平板电容器的容值计算公式为:C:PCB板最终生成电容 0:真气中的介电常数 r:两极板间介质的相对介电常数 A:两极板面积 D:两极板距离 为使基准电容量尽可能小,主要可以控制极板面积和极板距离。极板面极主要体现在感应焊盘的大小、铺地的比例、感应走线的长度、宽度上,极板距离主要体现在走线与铺地的间距上。三三.PCB LayoutPCB Layout技巧技巧 3.1.1 铺地形式及铺地间距1.双面板 顶层(TOP)铺地形式:可以铺实地或网格地。顶层(TOP
5、)铺地间距:需离感应盘或触摸感应连线0.75mm以上的距离。如图9:底层(BOTTOM)铺地形式:一般使用网格地,网格中铜的面积不超过网格总面积的30%。网格线宽0.25mm,网格大小为1mm*1mm。底层(BOTTOM)铺地间距:铺铜必须离感应盘有0.75mm以上的距离。如图10:图 10 底层按键感应盘正下方铺网格铜 三三.PCB LayoutPCB Layout技巧技巧 2.单面板铺地 铺地形式:空白处全部铺实铜。铺地间距:需离感应盘或触摸感应连线0.75mm以上的距离。3.其它铺地技巧 不要在信号线附近保留死铜,避免意外的干扰。需要注意的是,铺地比例增加虽在一定程度上增加了PCB的基准
6、电容,降低了触摸灵敏度,但同时提高了抗干扰能力,所以建议在保证灵敏度的情况下加大铺地的比例。3.1.2 感应走线 1.基本走线原则:保证走线尽量细、短。如果PCB 工艺允许,感应盘到IC的连线应尽量细,双面板尽量采用0.12-0.2mm(5-8mil)的线宽,单面板线宽0.2-0.3mm(8-12mil)。感应盘到IC引脚的走线应当尽量短,且尽量避免与其他感应线平行。三三.PCB LayoutPCB Layout技巧技巧 感应盘到触摸芯片的连线周围1mm不要走其他信号线,与铺铜保持0.75mm以上。感应盘到IC之间的连线长度尽量不相差太远。感应盘到IC之间的连线尽量避免与其它感应走线平行,防止
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