触摸按键设计参考

由于实际应用中，触摸按键基本都需要覆盖层，该文档默认电路设计中都存在覆盖层。

一、走线

在工艺允许情况下，尽可能细和短，和LED等驱动线若出现交叉，尽可能90度交叉，避免近距离平行。尽可能避免过孔。高速信号线同样尽量远离触摸传感器走线，若出现交叉尽量垂直交叉，使用地线与高速信号线进行耦合，避免高速信号线与触摸传感器走线产生耦合。建议触摸按键的直径(边长)在15mm，最好不低于10mm

二、覆盖层材料

覆盖层的厚薄是影响触摸按键效果的重要因素，过厚的覆盖层会影响电容变化率，建议在条件允许的情况尽可能的薄，建议不应超过3mm，在覆盖层比较厚的情况，可以在触摸按键上方开槽填充导电泡沫和垫片等材料。高介电常数的覆盖材料比低介电常数灵敏度更高，但是高介电常数的覆盖层更容易带来串扰，特别是触摸传感器距离较近的情况下。覆盖层和触摸按键之间尽可能避免存在空气，否则会导致介电常数大幅减小，1mm的气隙会导致灵敏度下降1/4～1/2，有可能的情况，尽可能使用粘合剂把覆盖层和PCB粘合好。如果触摸按键之间距离过近，为避免串扰，可以考虑在相邻触摸按键的中部开气隙槽。一般情况下，不建议使用导电覆盖层。

三、主动屏蔽

主动屏蔽能够减少近距离时各个按键之间串扰、寄生电容和其他走线引发的干扰。主动屏蔽线在按键周围走线建议宽度不小于1mm，屏蔽线与按键的建议间距2～3mm。在按键与芯片引脚之间连接线附近，屏蔽线的宽度可与连接线保持一致，间隔可以缩短至0.5mm。

四、电源处理

PCB接地时，因为和人体形成共地回路，触摸效果要比不接地时好。尽可能采用更高的VDD供电。如果没有覆盖层情况下，需要考虑ESD。

五、软件处理

触摸按键必然会引入抖动和噪声，建议在MCU资源允许情况下引入软件二次处理，软件处理方法较多，有针对工频干扰的工频周期采样平均法，针对毛刺的压摆率限流器滤波等。还有较为复杂的数字滤波器等。

工频周期采样平均——若每个工频周期采样次数设置为10次，则利用定时器每2ms触发一次单个或多个通道采样，把采样结果累加平均。

压摆率限流器滤波——SRL滤波，当新测量值高于当前值，则更新当前值+1，若新测量值小于当前值，则更新当前值-1。该类滤波需要更高的采样率。

六、故障处理

按键串扰——首先考虑通过硬件调整，比如按键间距，引入气隙等；其次可以考虑调整阈值；最后可以采用最大按压量，即对两个满足阈值的按键进行比较，但此方法会限制按键组合功能。

脉冲噪声——最佳处理方法为软件方法，特别简单有效的是压摆率限流器滤波。

按键无反应——考虑调整阈值，但是更为重要的是遵循硬件设计准则。适当考虑按键时注入噪声导致的反向位移。

按键突变——处理方法有去抖、按下阈值和释放阈值分离(类似施密特触发原理)、阈值调整。