五步輕松設計出電容式觸摸傳感器（2）:布局設計和智能手機應用實(shí)例

在本系列文章的第1部分中，我們不僅探討了機械按鍵用戶(hù)界面與電容式觸摸傳感器用戶(hù)界面的差異，而且還討論了步驟1(設備的外觀(guān)與質(zhì)感)以及步驟2中的原理圖設計部分。第2部分，我們將介紹將機械按鍵替換成電容式感應按鍵時(shí)所需的設計布局。此外，我們還將舉一個(gè)應用實(shí)例。

步驟2：布局：

對于電容式傳感器設計方案而言，布局非常重要，因為傳感器很容易受外部噪聲影響。每個(gè)布局都必須針對特定應用創(chuàng )建，因此布局輔助工作通常著(zhù)眼于提供建議。所以，一般很難一開(kāi)始就給出理想的設計。

在設計任何電容式傳感器布局時(shí)，開(kāi)發(fā)人員必須考慮的重要參數包括：

● 傳感器尺寸：傳感器尺寸取決于覆蓋層厚度。覆蓋層越厚，傳感器就越大?？紤]到較小按鍵對觸摸不夠敏感，而較大按鍵對觸摸太過(guò)敏感，這都是我們不想要的，因此要優(yōu)化按鍵尺寸。

● 寄生電容(CP)：傳感器的PC電路板跡線(xiàn)的固有電容叫寄生電容。大傳感器CP可使其更難感應傳感器電容的微小變動(dòng)，從而可降低靈敏度。電容式感應布局應將傳感器CP保持為最小。

● 跡線(xiàn)長(cháng)度：較長(cháng)的跡線(xiàn)長(cháng)度可增大傳感器的CP，從而可降低傳感器靈敏度。此外，長(cháng)跡線(xiàn)還會(huì )像內部天線(xiàn)一樣，降低傳感器的抗噪性。

● 功耗：傳感器CP是影響器件功耗的主要因素之一。較大的傳感器CP可增大傳感器因此而必需掃描的時(shí)間，導致整體功耗上升。要降低功耗，傳感器CP必須保持最小。

一次成功優(yōu)化所有這些參數并非小事。為了避免布局重新設計的多次反復進(jìn)行，電容式感應技術(shù)廠(chǎng)商提供了各種高級工具來(lái)簡(jiǎn)化該流程。例如，賽普拉斯提供的設計工具套件就是一款這樣的工具，可幫助開(kāi)發(fā)人員糾正布局設計。此外，它還可幫助各團隊避免不太容易發(fā)現的錯誤，這些錯誤的消除可能非常耗時(shí)耗力。該設計工具套件是EZ-Click軟件工具的一部分，可幫助配置MBR器件。

重要的布局注意事項

在最后確定電容式觸摸按鍵的布局前，需要決定的一個(gè)重要因素是傳感器尺寸。設計工具套件有助于根據覆蓋層材料、覆蓋層厚度以及系統噪聲等級設定最佳傳感器尺寸。

此外，該工具套件還可將系統屬性用作輸入，并能根據系統支持的最大傳感器寄生電容推薦設計支持的最大跡線(xiàn)長(cháng)度及傳感器尺寸。

在進(jìn)行PCB制造前要考慮的事情：

傳感器特性：采用傳感器尺寸及跡線(xiàn)長(cháng)度的推薦值完成布局后，請先使用實(shí)際值在工具套件的幫助下驗證您的設計，然后再進(jìn)行PCB設計。根據您所提供的輸入值(如跡線(xiàn)長(cháng)度和傳感器尺寸)使用設計工具來(lái)計算大致的寄生電容。該工具隨后可在傳感器寄生電容超過(guò)可接受工作范圍時(shí)發(fā)出警示。

功耗優(yōu)化是大部分設計的另一個(gè)重要要求。此外，設計工具還可根據器件參數估算器件的功耗。這有助于設計人員根據需要調整各個(gè)參數，以降低整體功耗。

響應時(shí)間(即傳感器識別觸摸的時(shí)長(cháng))是這些工具能夠估算的另一個(gè)重要參數。開(kāi)發(fā)人員可根據器件參數驗證傳感器的響應時(shí)間，必要時(shí)，還可通過(guò)調整參數把響應時(shí)間限定在要求范圍內。

在設計布局時(shí)還需要遵循其它基本準則，包括不同層的鋪地層、過(guò)孔尺寸以及跡線(xiàn)厚度等。這些都是很簡(jiǎn)單的建議，不是本部分涉及的內容。此外，您的廠(chǎng)商也會(huì )提供設計指南和最佳實(shí)踐。要獲得最穩健的電容式感應設計，所有這些都得遵循。