五步輕松設(shè)計出電容式觸摸傳感器（2）:布局設(shè)計和智能手機應(yīng)用實例

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界面與電容式觸摸傳感器用戶界面的差異，而且還討論了步驟1(設(shè)備的外觀與質(zhì)感)以及步驟2中的原理圖設(shè)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(yīng)按鍵時所需的設(shè)計布局。此外，我們還將舉一個應(yīng)用實例。

步驟2：布局：

對于電容式傳感器設(shè)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。每個布局都必須針對特定應(yīng)用創(chuàng)建，因此布局輔助工作通常著眼于提供建議。所以，一般很難一開始就給出理想的設(shè)計。

在設(shè)計任何電容式傳感器布局時，開發(fā)人員必須考慮的重要參數(shù)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電路板跡線的固有電容叫寄生電容。大傳感器CP可使其更難感應(yīng)傳感器電容的微小變動，從而可降低靈敏度。電容式感應(yīng)布局應(yīng)將傳感器CP保持為最小。

● 跡線長度：較長的跡線長度可增大傳感器的CP，從而可降低傳感器靈敏度。此外，長跡線還會像內(nèi)部天線一樣，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間，導(dǎo)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(shù)并非小事。為了避免布局重新設(shè)計的多次反復(fù)進行，電容式感應(yīng)技術(shù)廠商提供了各種高級工具來簡化該流程。例如，賽普拉斯提供的設(shè)計工具套件就是一款這樣的工具，可幫助開發(fā)人員糾正布局設(shè)計。此外，它還可幫助各團隊避免不太容易發(fā)現(xiàn)的錯誤，這些錯誤的消除可能非常耗時耗力。該設(shè)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，需要決定的一個重要因素是傳感器尺寸。設(shè)計工具套件有助于根據(jù)覆蓋層材料、覆蓋層厚度以及系統(tǒng)噪聲等級設(shè)定最佳傳感器尺寸。

此外，該工具套件還可將系統(tǒng)屬性用作輸入，并能根據(jù)系統(tǒng)支持的最大傳感器寄生電容推薦設(shè)計支持的最大跡線長度及傳感器尺寸。

在進行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長度的推薦值完成布局后，請先使用實際值在工具套件的幫助下驗證您的設(shè)計，然后再進行PCB設(shè)計。根據(jù)您所提供的輸入值(如跡線長度和傳感器尺寸)使用設(shè)計工具來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可接受工作范圍時發(fā)出警示。

功耗優(yōu)化是大部分設(shè)計的另一個重要要求。此外，設(shè)計工具還可根據(jù)器件參數(shù)估算器件的功耗。這有助于設(shè)計人員根據(jù)需要調(diào)整各個參數(shù)，以降低整體功耗。

響應(yīng)時間(即傳感器識別觸摸的時長)是這些工具能夠估算的另一個重要參數(shù)。開發(fā)人員可根據(jù)器件參數(shù)驗證傳感器的響應(yīng)時間，必要時，還可通過調(diào)整參數(shù)把響應(yīng)時間限定在要求范圍內(nèi)。

在設(shè)計布局時還需要遵循其它基本準則，包括不同層的鋪地層、過孔尺寸以及跡線厚度等。這些都是很簡單的建議，不是本部分涉及的內(nèi)容。此外，您的廠商也會提供設(shè)計指南和最佳實踐。要獲得最穩(wěn)健的電容式感應(yīng)設(shè)計，所有這些都得遵循。