現(xiàn)階段，隨著電容式觸摸按鍵在外形美觀和使用壽命等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的機械按鍵，電容式觸摸按鍵的應用領域也日益廣泛，包括家電、消費電子、工業(yè)控制和移動設備等。本文就一種具體的電容式觸摸開關芯片SJT5104介紹一下電容式觸摸按鍵的基本工作原理和材料選擇。

      一 工作原理
      任何兩個導電的物體之間都存在著感應電容，一個按鍵即一個焊盤與大地也可構成一個感應電容，在周圍環(huán)境不變的情況下，該感應電容值是固定不變的微小值。當有人體手指靠近觸摸按鍵時，人體手指與大地構成的感應電容并聯(lián)焊盤與大地構成的感應電容，會使總感應電容值增加。電容式觸摸按鍵IC在檢測到某個按鍵的感應電容值發(fā)生改變后，將輸出某個按鍵被按下的確定信號。電容式觸摸按鍵因為沒有機械構造，所有的檢測都是電量的微小變化，所以對各種干擾會更加敏感，因此觸摸按鍵設計、觸摸面板的設計以及觸摸IC的選擇都十分關鍵。

     二 觸摸PAD設計

1.   觸摸PAD材料

觸摸PAD可以用PCB銅箔、金屬片、平頂圓柱彈簧、導電棉、導電油墨、導電橡膠、導電玻璃的ITO層等。不管使用什么材料，按鍵感應盤必須緊密貼在面板上，中間不能有空氣間隙。當用平頂圓柱彈簧時，觸摸線和彈簧連接處的PCB，鏤空鋪地的直徑應該稍大于彈簧的直徑，保證彈簧即使被壓縮到PCB板上，也不會接觸到鋪地。

2.   觸摸PAD形狀

原則上可以做成任意形狀，中間可留孔或鏤空。作者推薦做成邊緣圓滑的形狀，可以避免尖端放電效應。一般應用圓形和正方形較常見。

3.   觸摸PAD面積大小

按鍵感應盤面積大?。鹤钚?mm×4mm，最大30mm×30mm。實際面積大小根據(jù)靈敏度的需求而定，面積大小和靈敏度成正比。一般來說，按鍵感應盤的直徑要大于面板厚度的4倍，并且增大電極的尺寸，可以提高信噪比。各個感應盤的形狀和面積應該相同，以保證靈敏度一致。通常在絕大多數(shù)應用里，12mm×12mm是個典型值。

4.   觸摸PAD之間距離

各個觸摸PAD間的距離要盡可能的大一些（大于5mm），這樣可以減少它們形成的電場之間的相互干擾。當用PCB銅箔做觸摸PAD時，若觸摸PAD間距離較近（5mm～10mm），觸摸PAD必須用鋪地隔離。如果各個觸摸PAD距離較遠，也應該盡可能的鋪地隔離。適當拉大各觸摸PAD間的距離，對提高觸摸靈敏度有一定幫助。

三、觸摸面板選擇
1.   觸摸面板材料

面板必須選用絕緣材料，可以是玻璃、聚苯乙烯、聚**乙烯（pvc）、尼龍、樹脂玻璃等，按鍵正上方1mm以內(nèi)不能有金屬，觸摸按鍵50mm以內(nèi)的金屬必須接地，否則金屬會影響案件的靈敏度。在生產(chǎn)過程中，要保持面板的材質和厚度不變，面板的表面噴涂必須使用絕緣的涂料。

2.   觸摸面板厚度

通常面板厚度設置在0～10mm之間。不同的材料對應著不同的典型厚度，例如亞克力材料一般設置在2mm～4mm之間，普通玻璃材料一般設置在3mm～6mm之間。

3.   雙面膠

觸摸按鍵PCB與觸摸面板通過雙面膠粘接，雙面膠的厚度取0.1～0.15mm比較合適，推薦采用3M468MP，其厚度0.13mm。要求PCB與面板之間沒有空氣，因為空氣的介電系數(shù)為1，與面板的介電系數(shù)差異較大。空氣會對觸摸按鍵的靈敏度影響很大。所以雙面膠與面板，雙面膠與PCB粘接，都是觸摸按鍵生產(chǎn)裝配中的關鍵工序，必須保證質量。

PCB與雙面板粘接，PCB帶雙面膠與面板裝配時都要用定位夾具完成裝配，裝配完成后，要人工或用夾具壓緊。為了保證PCB板與面板之間沒有空氣，需要在雙面板上開孔和排氣槽，并且與PCB上開孔配合。設計夾緊夾具時，重點壓觸摸按鍵的部位，確保感應部位沒有空氣。

四、觸摸IC選用

目前，世界知名電子元器件供應商均加大了對電容式觸摸按鍵IC的應用研究，并推出了眾多的專業(yè)芯片（本文簡稱觸摸芯片），也有眾多基于MCU集成類的IC，設計人員選擇空間較大，可以根據(jù)功能的需求和芯片的性價比來選擇適合設計需要的IC，也可以自己設計基于MCU的A/D口實現(xiàn)觸摸IC。

五、SJT5104觸摸IC介紹
1.   基本介紹

SJT5104 是一顆低成本高可靠度的電容式觸摸感應IC，提供4 個觸摸感應按鍵和4 個直接輸出端口；內(nèi)建LDO 穩(wěn)壓電路，電源噪聲耐受力高；外圍元件少，設計簡單，只需極少的元件即可完成硬件設計。提供2 種輸出模式、輸出高/低電平可選、2 種工作模式、多鍵消重功能、2 種輸出型態(tài)。每個觸摸感應按鍵的靈敏度均可根據(jù)需要自由調(diào)節(jié)，增加了產(chǎn)品的可操作性，使設計更加靈活多變。

SJT5104是專為四路觸摸開關、四鍵觸摸按鍵以及要求省電的電子產(chǎn)品而設計的低功耗低成本的4通道電容式觸摸感應IC；提供SSOP-20小體積封裝，四個按鍵的靈敏度均可獨立設置；內(nèi)嵌穩(wěn)壓系統(tǒng)，抗電源波動跌落干擾能力強；SJT5104具備環(huán)境溫度、濕度的自適應能力，不會天氣或環(huán)境變化而影響靈敏度和工作穩(wěn)定性；在2.5V~5V電壓范圍內(nèi)均可穩(wěn)定工作，待機電流僅3uA，提供模擬機械按鈕的直接輸出模式和模擬機械開關的觸發(fā)輸出模式；觸摸檢測生效，其對應輸出的高/低電平可通過功能設置端口直接設置。可設置多重按鍵消除功能，檢測到幾個按鍵同時觸摸生效則只允許一個生效。

2.   基本參數(shù)和優(yōu)勢

●4 個電容式觸摸感應按鍵；
● 工作電壓：2.5V～5.5V；     

● 功率消耗：VDD=3V 無負載；低功耗模式2.5uA，快速模式9uA；       

● 每個按鍵的靈敏度均可通過外部電容自由調(diào)節(jié)；       

● 提供直接模式和觸發(fā)模式、高阻輸出和CMOS 輸出；       

● 內(nèi)嵌LDO 穩(wěn)壓電路，抗電源波動跌落干擾能力強；       

● 環(huán)境溫度濕度變化自動適應功能；       

● 多重按鍵消除功能：允許單鍵模式和多鍵模式；       

● 超強的抗EMC 干擾能力。