澎湃微电子推出电容式触摸按键面板方案

2021-03-10

近日，厦门澎湃微电子推出电容式触摸感应按键面板方案，该方案采用澎湃微电子8bit产品MCU39x系列，该系列产品支持1.75KW OTP,128Bit RAM,最多支持12键的触摸按键功能，支持多种封装，如SOT23-6、SOP8、DFN6、DFN8和SOP16等。

近年来，随着智能家居行业的兴起，触摸感应面板产品逐步进入大家的视野，同时智能触摸感应面板支持WiFi及触摸功能，产品出口欧洲、北美等区域。

一、触摸感应面板PCB设计的基本原则

1）遵循通常的数模混合电路设计的基本原则

触摸感应面板PCB设计采用电容式触摸感应芯片，内部既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）采用星形接地

采用星行接地，具体要求是触摸芯片的地线不要和其他电路公用，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”。连接方式参考图1。

3）电源上产生的噪声对触摸芯片的影响

电源回路也应遵循同样的处理办法。触摸芯片最好用一根独立的走线从板子的供电点取电，不要和其他的电路共用电源回路。如果做不到完全独立，也应该保证供电的电源线先进入触摸芯片的电源然后再引到其它的电路的电源。这样可以减小其他电路在电源上产生的噪声对触摸芯片的影响。连接方式参考图1。

图1：电源和地线连接方法示意图

二、通过EMC测试的设计建议

触摸芯片需要在传感器通道上加交流脉冲信号来测量感应盘上的电容变化。所以传感器通道会向外发射电磁波。如果产品需要通过严格的 FCC 测试。建议从以下方面减小触摸芯片对外的辐射。

1）使用退耦电容

触摸芯片的供电请加退耦电容，这可以减小触摸芯片对电源的干扰。一般在芯片的VCC 和 GND 端并接一个 104 的瓷片电容，就可以起到退耦和旁路的作用。退耦电容应该尽量接近芯片放置。

2）使用较低的工作电压

使用 3.3V 给触摸芯片供电，这样可以有效降低触摸芯片的交流脉冲的幅度。

3）适当加大通道匹配电阻

适当加大触摸芯片传感器通道上串接的匹配电阻阻值，这样可以降低交流脉冲边沿的陡峭程度，减小高次谐波。匹配电阻加大后会降低感应的灵敏度，这可以通过加大感应度调节电容 CSEL 的值来进行调整。参考值：1k 或 0R。

4）正确铺地

无论使用单面 PCB 板和双面 PCB 板，PCB 的空白处都应铺地，并用地将按键感应盘到 IC 的输入引脚之间的连线包起来，可以吸收电磁波辐射，提升 EMC 指标，使用双面板，铺地方法有特别要求，参见铺地章节及阻焊油章节。

三、元器件布局

1）芯片的位置

触摸感应 IC 内部有线长修正功能，因此各按键感应盘到 IC 引脚之间的连线长短的差异不至于导致按键灵敏度的明显差异，但在 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位置，使 IC 的每个感应通道的引脚到感应盘的距离差异最小。

图2：良好的触摸芯片位置 VS 图3：不好的触摸芯片位置

2）按键感应盘（电容传感器）大小和间隙

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。触摸 IC 较强的临键抑制功能，允许用户使用间距小到 0.5mm 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面积的方法以获得满意的触摸效果。图4 所示是在家电用中的推荐数据。