S-TouchTM 电容式触摸控制器PCB布局指南

介绍
本应用指南旨在为S-TouchTM电容触摸感应设计所用的各种PCB(印刷电路板) (如FR4、柔性PCB 或 ITO面板)的结构和布局提供设计布局指导。

在目前市场上可提供的PCB基材中，FR4是最常用的一种。 FR4是一种玻璃纤维增强型环氧树脂层压板，PCB可以是单层或多层。

在触摸模块的尺寸受限的情况下，使用单层PCB不是总能行得通的，通常使用四层或两层PCB。 我们将以最常用的两层PCB为例来介绍PCB布局指南。

PCB设计与布局
在结构为两层的PCB中，S-TouchTM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。

图.1 基于两层板的电容式触摸模组的结构

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-TouchTM触摸控制器布设在底层，应该保证其对应的顶层没有布设有任何传感器电极。顶层和底层的空白区域可填充网状接地铜箔。

图2.1 两层PCB板的顶层

图 2.2 两层PCB板的底层

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)。 为提高灵敏度，建议使用尺寸为10 x 10 毫米的感应电极。 可以使用更小尺寸的感应电极，但会降低灵敏度。 同时，建议感应电极的尺寸不超过 15 x 15毫米。 如果感应电极超过这一尺寸，不但会降低灵敏度，而且会增加对噪声的易感性。
● 空白区域可填充接地铜箔 (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。
● 感应电极与接地铜箔的间距至少应为0.75毫米。

第2层(底层)
● S-TouchTM控制器和其它无源部件应该设计布局在底层。
● 传感器信号迹线将被布设在底层。 不要把一个通道的传感器信号迹线布设在其他传感通道的感应电极的下面。

图.3 触摸极板下的传感器信号迹线走线方式

● 空白区域可填充接地铜箔 (迹线宽度为6 密耳，网格尺寸为30密耳)。
● 传感器信号迹线与接地铜箔的间距应当至少是传感器信号迹线宽度的两倍。
● 为降低串扰，应当尽可能地增大两个感应电极/感应信号迹线之间的距离。 在可能的情况下，在两个感应电极/感应信号迹线之间加入接地铜箔。
● 传感器信号迹线的长度并不需要完全等长。 因为使用匹配调谐电容，完全可以使两条通道之间的输入电容达到平衡。 然而，在PCB空间允许的情况下，最好使用长度相等的传感器信号迹线(传感器电极的尺寸也是统一的)。 这样一来，为了把所有传感通道的传感器容抗值调整至控制器感应的动态范围以内，只需设置一个标准参考电容即可，简化了设计难度。
● 任何时钟、数据或周期信号迹线都不应该与传感器的信号迹线相邻平行布设。 这些信号线应当尽可能地与传感器的信号迹线垂直，或者布设在 PCB的其他区域。