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简要介绍瑞萨电容式触摸感应技术CTSU2的互容式触摸按键电极设计建议。

1. 概述

互电容方式中的按键电极具有优异的防水性能、支持矩阵结构，以及许多其他自电容所不具备的功能。然而，互电容需要复杂的按键电极配置和布线，使得灵敏度调节难以实现。设计布局图案时，必须考虑每种方式的优缺点。此外，与自电容方式不同，当面板厚度低于指定水平时，灵敏度会降低。在确定面板厚度时，设计人员必须仔细考虑按键电极配置。

对于互电容方式，必须使用至少具有两层的多层板。本文以双层板为例。

2. 设计建议

本节提供了关于在印刷电路板上创建互电容式按键的参考设计信息。我们建议在电极周围放置具有交叉影线图案的GND屏蔽保护层。此外，我们还建议采用ESD对策，具体做法是屏蔽带有GND平面图案的电路板的外周。此处列出的编号对应每幅图中的编号，不包括编号8和9。稍后将详细描述每个项目。

①电极形状：方形（发射器电极TX和接收器电极RX组合）

②电极尺寸：至少10mm

③电极间距：电极间应留有足够的距离，以使其不会同时对触摸物体（手指等）做出反应（建议间距：至少为按键大小的0.8倍）

④线宽：可量产的最细导线；约0.15mm至0.20mm，用于印刷电路板

⑤导线长度：尽量缩短导线。在拐角处形成45度角，而非直角

⑥导线间距：

（A）尽可能留出较宽的间距，防止相邻电极产生误检测。

（B）电极分离时：1.27mm中心距

（C）留出至少20mm的距离以防止在Tx和Rx之间产生耦合电容。

⑦交叉影线GND图案（屏蔽保护层）距离

由于建议采用的按键图案中的引脚寄生电容相对较小，因此引脚越靠近GND，寄生电容越大。

A：电极周围至少4mm

我们还建议在电极之间使用约2mm宽的交叉影线GND平面图案。

B：导线周围至少1.27mm

⑧Tx、Rx寄生电容：不超过20pF

⑨电极+导线电阻：不超过2kΩ（含参考值为560Ω的阻尼电阻）

⑩请勿将GND图案直接放置在电极或导线下方

有源屏蔽功能不能用于互电容方式

图2-1 互电容方式中的按键图案示例

3. 电极图案设计

图3-1所示为互电容方式的电极电路。互电容式按键电极的配置包括接收电极（Rx）和发射电极（Tx）。在互电容方式中，1个电极的总电容值应不超过20pF，总电阻（包括阻尼电阻）值应不超过2kΩ。可以使用QE for Capacitive Touch确认每个电极的总容量值。

图3-1 互电容方式的电极电路

图3-2所示为建议用于互电容方式的电极图案。接收电极更容易受到噪声的影响，可通过将Rx的侧面与Tx的侧面包围来对其进行保护。这种配置会增加Tx和Rx相对侧之间的距离（在此称为“正对距离”）以及与手指接触的表面积。该图案支持2mm至3mm的覆盖面板厚度。

图3-2 互电容方式：建议采用的电极图案

互电容式触摸测量可测量Tx和Rx之间的电磁场（电容耦合），并捕捉电容耦合减小的现象，因为靠近的指尖（即人体的一部分）会吸引部分电磁场。因此，布局图案必须设计为（1）尽量增加Rx和Tx之间的电容耦合，以及（2）尽量提高手指靠近时电容耦合降低的速率。

图3-3所示为互电容式电极的Tx/Rx耦合电容电磁场的示意图。使用厚覆盖面板时，需要加大Tx/Rx的正对距离。但是，由于大多数产品会限制电极尺寸，因此通常很难增加Tx/Rx距离。如图3-2所示，可能需要使用Tx/Rx距离更短的电极，如C形电极，但与2形电极相比，C形电极的Tx/Rx距离更短意味着测量值也可能更小。

图3-3 互电容方式中的电极Tx-Rx电容耦合示意图

图3-4所示为互电容方式中基于电极焊盘Tx/Rx平行走线距离和Tx/Rx正对距离的电容耦合示意图。发射电极Tx和接收电极Rx的平行走线距离越长，Tx/Rx耦合电容越大，进而导致检测到触摸时测量值的变化越大。当电极焊盘尺寸相同时，Tx/Rx平行走线距离越长，布局就越复杂。此外，Tx/Rx正对距离越长，支持的覆盖面板和气隙厚度越大，但会产生更密集的电磁场，从而导致传感器计数减少。

图3-4 互电容方式中基于电极Tx/Rx平行走线距离和正对距离的电容耦合示意图