2024年11月5日发(作者：盖雅容)

201307-A

®

DHA

®

QJ/DHA01.15-2011

LD209A

金属接近探测器集成电路

简介

LD209A(替代CS209A)是一种双极性集成电路，主要用于金属检测或是接近感应。

集成电路（见方框图)包含两个片上的电流调节器，振荡器和低电平的反馈电路，峰值检波/解

调电路，一个比较器和两个互补的输出端。

振荡器与外部LC网络连接，实现振荡器振幅的可调，这主要依赖于LC谐振的Q值。在低Q

条件，一个可变低电平反馈电路可以为主振荡器提供驱动。峰值解调器能够检测振荡器包络的负极

部分，并将解调波形输入到比较器中。通过将解调器的输入与内部基准相比较，比较器确定互补输

出端口的状态。输出引脚需要连接外部负载。.

内部包含瞬变抑制电路，用来在谐振电路末端吸收负极瞬变。

LD209A可用于汽车速度传感器电路。

特点

●振荡器专用电流调节器

●负极瞬变抑制

●可调的低电平反馈

●改进的过热保护性能

●VCC=12V,6mA电流消耗

系列信息

封装

DIP8

SOP8

SOP14

说明

管装，无铅

管装，编带，无铅

管装，编带，无铅

●输出端吸收电流能力20mA（4Vcc），100mA（24Vcc）

方框图

△

VBE/R

电流调节器

VBE/R

电流调节器

振荡器

负瞬变抑制

比较

解调

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LD209A

管脚描述

DIP8&SOP8

引脚

DIP8&SO8

1

2

3

4

5

6

7

8

SO14

1

2

3

4

6

10

12

13

5,7,8,9,11,14

缩写

OSC

TANK

GND

OUT1

OUT2

DEMOD

V

CC

RF

NC

SOP14

功能

连接于OSC和RF的可变反馈电阻用于设置检查范围

连接并联谐振电路

地

互补的集电极开路输出，当OUT1为低时,有金属存在

互补的集电极开路输出，当OUT1为高时,有金属存在

控制OUT1和OUT2状态的比较器输入端

电源电压

连接于OSC和RF的可变反馈电阻用于设置检查范围

空

绝对最大范围

参数

电源电压

能量消耗(TA=125℃)

储存温度

结温度

静电放电(除TANK引脚)

焊接温度

波峰焊(仅通孔形式)

回流焊(仅贴片形式)

缩写数值

24

200

-55to+165

-40to+150

2

10sec.最大,260℃峰值

60sec.大于183℃,230℃峰值

单位

V

mW

℃

℃

kV

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DHA

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LD209A

电特性

-40℃≤TA≤125℃，除非另外说明

参数

测试环境

V

CC

=4V

电源电流I

CC

谐振电流

解调器充电电流

输出漏电流

输出端饱和电压V

SAT

振荡器偏压

反馈偏压

Osc-Rf偏压

保护电压

检测门限

释放门限

V

CC

=12V

V

CC

=24V

V

CC

=20V

V

CC

=20V

V

CC

=24V

V

CC

=4V

,

I

S

=20mA

V

CC

=24V

,

I

S

=100mA

V

CC

=20V

V

CC

=20V

V

CC

=20V

I

TANK

=-10mA

1.1

1.1

-250

-10.0

720

550

-550

-60

最小值典型值

3.5

6.0

11.0

-300

-30

0.01

60

200

1.9

1.9

100

-8.9

1440

1200

最大值

6.0

11.6

20.0

-100

-10

10.0

200

500

2.5

2.5

550

-7.0

1950

1700

单位

mA

μA

μA

μA

mV

V

V

mV

V

mV

mV

典型工作特性

出转换延时&输出负载输出转换延时&温度

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解调电压&距离

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LD209A

（不同的RF）

工作原理

LD209A

是一款金属探测电路。电路的工作原理是，在传感器接近金属时，检测它的

Q

值减少

量。LD209A包含一个振荡器，这个振荡器是由外部的并联谐振器和连接在OSC和RF之间的反馈

电阻共同组成(详见测试应用图)。当源驱动频率同谐振器的振荡频率相同时，并联谐振器的阻抗值

最高。在LD209A中，内部振荡器近似运行在所选择的谐振器的振荡频率。当一个金属物体逐渐接

近传感器时，通过谐振器的电压振幅就会开始下降。当振荡器的包络达到一定值的时候，这个集成

电路就会在输出端完成状态转换。

检测器的工作如下：

连接DEMOD的电容器由一个内部的30µA电流源充电。在TANK端口的谐振器产生负极偏

置时，电容器按一定比例放电。因此，在振荡电压的每一个负半周时，解调结束，电容器重新充电。

（见图

1

），在

DEMOD

管脚上的电容器电压，带有波形的

DC

电压直接同内部的

1.44V

的基准相比

较。当内部的比较器翻转时，它会导通一个晶体管，将23.6kΩ电阻与4.8kΩ电阻并联。那么，最

终的基准就接近于1.2V了。对于阻止错误的触发，这一滞后的存在具有必要性。

连接于OSC和RF之间的反馈可调电阻能够调节检测的距离范围。电阻越大，检测的距离就

越远（见解调电压&不同基准距离图）。请注意，这是已经定型设备的图表显示，因为磁罐的谐振Q

值不同决定探测距离不同。另外，从图表中也可以观察到，当外部金属物体接近到最远检测距离

后，电容的剩余电压较高。因为，电容剩余电压高于比较器门限电压时会产生翻转动作，所以，对

于相同的Q值传感器，较大的反馈电阻值，可能导致锁存于常开状态。

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LD209A

下面举例说明如何设置检测距离。首先，谐振腔体的Q值要足够高，满足集成电路能够进行检

测的距离范围要求。其次，将金属物体置于需要传感器检测的最远距离处。随后调低可调电阻，同

时观察LD209A的一个输出端恢复到初始状态（见测试和应用图表）。再次缓慢调高可调电阻，

直到输出端状态发生变化止。移除金属物体，确认输出端转换到初始状态。通常电路能够检测的最

大距离约0.3英寸。Q值越高，检测的距离越远。

实际应用中，需要一个磁罐，作用就是只在一个方向上聚集磁场。下一步选取磁罐材料，必须

是具有较低功耗因素的材料（与Q相反）。传感器的串联阻抗代表功耗因素，也代表频率响应。

为获取高Q值，最后一步就是选择导线尺寸。频率越高越快,导线中心的电流密度越低。因此在

导线的表面就会聚集很多电流，产生一个高交流阻抗。实用中广泛使用LITZ绞合线。综合各种因

素，工作中的谐振频率在200和700kHz之间。

通常情况下确定并联谐振电路Q值的公式如下：Q

P

@≌R/2πf

R

L

这里R是磁罐的有效阻抗。这个阻抗值包括铁芯损耗和“集肤效应”或AC电阻。振荡电容应在

推荐的频率范围内进行选取，这样做的目的就是要产生最高的Q值。电容器类型应选取具有低ESR

功能的。例如：multilayerceramic（多层陶瓷）。

不同金属的检测距离不同。以下就是不同金属在相同应用电路下的检测距离对比：

常见金属:

·不锈钢0.101"

·碳化钢0.125"

·铜0.044"

·铝0.053"

·黄铜0.052"

铸造硬币:

·USQuarter0.055"

·CanadianQuarter0.113"

·1GermanMark0.090"

·1PoundSterling0.080"

·100JapaneseYen0.093"

·100ItalianLira0.133"

其它

·n:0.087"

请注意以上仅是不同金属检测的比较，并不是所能实现的最大检测距离。

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LD209A

不同的应用类型，要分别考虑。例如，探测旋转齿轮的凸齿。对于这类应用，在DEMOD上的

电容就不应选取的过小（不低于1000pF），否则共振很大，但也不要太大(不大于0.01µF)，否则反

应时间太慢。例如，图1所示的是电容波形，图2所示的是整体电容电压和输出脉冲。探测物是2400

rpm的8齿旋转齿轮，DEMOD引脚连接2200pF电容。

因为当输出端达到饱和时，要消除基极所存储的电荷就需要一个短暂的时间间隔，接近3µs，

这一结果导致了输出信号电位变低，见（输出转换延时&温度）图表。

图1：电容波形图2：8齿轮的输出脉冲

测试和应用图

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LD209A

封装信息

DIP8

单位：mm

SOP8

单位：mm

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LD209A

SOP14

单位：mm

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DHA

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LD209A

金属接近探测器集成电路

简介

LD209A(替代CS209A)是一种双极性集成电路，主要用于金属检测或是接近感应。

集成电路（见方框图)包含两个片上的电流调节器，振荡器和低电平的反馈电路，峰值检波/解

调电路，一个比较器和两个互补的输出端。

振荡器与外部LC网络连接，实现振荡器振幅的可调，这主要依赖于LC谐振的Q值。在低Q

条件，一个可变低电平反馈电路可以为主振荡器提供驱动。峰值解调器能够检测振荡器包络的负极

部分，并将解调波形输入到比较器中。通过将解调器的输入与内部基准相比较，比较器确定互补输

出端口的状态。输出引脚需要连接外部负载。.

内部包含瞬变抑制电路，用来在谐振电路末端吸收负极瞬变。

LD209A可用于汽车速度传感器电路。

特点

●振荡器专用电流调节器

●负极瞬变抑制

●可调的低电平反馈

●改进的过热保护性能

●VCC=12V,6mA电流消耗

系列信息

封装

DIP8

SOP8

SOP14

说明

管装，无铅

管装，编带，无铅

管装，编带，无铅

●输出端吸收电流能力20mA（4Vcc），100mA（24Vcc）

方框图

△

VBE/R

电流调节器

VBE/R

电流调节器

振荡器

负瞬变抑制

比较

解调

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LD209A

管脚描述

DIP8&SOP8

引脚

DIP8&SO8

1

2

3

4

5

6

7

8

SO14

1

2

3

4

6

10

12

13

5,7,8,9,11,14

缩写

OSC

TANK

GND

OUT1

OUT2

DEMOD

V

CC

RF

NC

SOP14

功能

连接于OSC和RF的可变反馈电阻用于设置检查范围

连接并联谐振电路

地

互补的集电极开路输出，当OUT1为低时,有金属存在

互补的集电极开路输出，当OUT1为高时,有金属存在

控制OUT1和OUT2状态的比较器输入端

电源电压

连接于OSC和RF的可变反馈电阻用于设置检查范围

空

绝对最大范围

参数

电源电压

能量消耗(TA=125℃)

储存温度

结温度

静电放电(除TANK引脚)

焊接温度

波峰焊(仅通孔形式)

回流焊(仅贴片形式)

缩写数值

24

200

-55to+165

-40to+150

2

10sec.最大,260℃峰值

60sec.大于183℃,230℃峰值

单位

V

mW

℃

℃

kV

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LD209A

电特性

-40℃≤TA≤125℃，除非另外说明

参数

测试环境

V

CC

=4V

电源电流I

CC

谐振电流

解调器充电电流

输出漏电流

输出端饱和电压V

SAT

振荡器偏压

反馈偏压

Osc-Rf偏压

保护电压

检测门限

释放门限

V

CC

=12V

V

CC

=24V

V

CC

=20V

V

CC

=20V

V

CC

=24V

V

CC

=4V

,

I

S

=20mA

V

CC

=24V

,

I

S

=100mA

V

CC

=20V

V

CC

=20V

V

CC

=20V

I

TANK

=-10mA

1.1

1.1

-250

-10.0

720

550

-550

-60

最小值典型值

3.5

6.0

11.0

-300

-30

0.01

60

200

1.9

1.9

100

-8.9

1440

1200

最大值

6.0

11.6

20.0

-100

-10

10.0

200

500

2.5

2.5

550

-7.0

1950

1700

单位

mA

μA

μA

μA

mV

V

V

mV

V

mV

mV

典型工作特性

出转换延时&输出负载输出转换延时&温度

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解调电压&距离

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（不同的RF）

工作原理

LD209A

是一款金属探测电路。电路的工作原理是，在传感器接近金属时，检测它的

Q

值减少

量。LD209A包含一个振荡器，这个振荡器是由外部的并联谐振器和连接在OSC和RF之间的反馈

电阻共同组成(详见测试应用图)。当源驱动频率同谐振器的振荡频率相同时，并联谐振器的阻抗值

最高。在LD209A中，内部振荡器近似运行在所选择的谐振器的振荡频率。当一个金属物体逐渐接

近传感器时，通过谐振器的电压振幅就会开始下降。当振荡器的包络达到一定值的时候，这个集成

电路就会在输出端完成状态转换。

检测器的工作如下：

连接DEMOD的电容器由一个内部的30µA电流源充电。在TANK端口的谐振器产生负极偏

置时，电容器按一定比例放电。因此，在振荡电压的每一个负半周时，解调结束，电容器重新充电。

（见图

1

），在

DEMOD

管脚上的电容器电压，带有波形的

DC

电压直接同内部的

1.44V

的基准相比

较。当内部的比较器翻转时，它会导通一个晶体管，将23.6kΩ电阻与4.8kΩ电阻并联。那么，最

终的基准就接近于1.2V了。对于阻止错误的触发，这一滞后的存在具有必要性。

连接于OSC和RF之间的反馈可调电阻能够调节检测的距离范围。电阻越大，检测的距离就

越远（见解调电压&不同基准距离图）。请注意，这是已经定型设备的图表显示，因为磁罐的谐振Q

值不同决定探测距离不同。另外，从图表中也可以观察到，当外部金属物体接近到最远检测距离

后，电容的剩余电压较高。因为，电容剩余电压高于比较器门限电压时会产生翻转动作，所以，对

于相同的Q值传感器，较大的反馈电阻值，可能导致锁存于常开状态。

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LD209A

下面举例说明如何设置检测距离。首先，谐振腔体的Q值要足够高，满足集成电路能够进行检

测的距离范围要求。其次，将金属物体置于需要传感器检测的最远距离处。随后调低可调电阻，同

时观察LD209A的一个输出端恢复到初始状态（见测试和应用图表）。再次缓慢调高可调电阻，

直到输出端状态发生变化止。移除金属物体，确认输出端转换到初始状态。通常电路能够检测的最

大距离约0.3英寸。Q值越高，检测的距离越远。

实际应用中，需要一个磁罐，作用就是只在一个方向上聚集磁场。下一步选取磁罐材料，必须

是具有较低功耗因素的材料（与Q相反）。传感器的串联阻抗代表功耗因素，也代表频率响应。

为获取高Q值，最后一步就是选择导线尺寸。频率越高越快,导线中心的电流密度越低。因此在

导线的表面就会聚集很多电流，产生一个高交流阻抗。实用中广泛使用LITZ绞合线。综合各种因

素，工作中的谐振频率在200和700kHz之间。

通常情况下确定并联谐振电路Q值的公式如下：Q

P

@≌R/2πf

R

L

这里R是磁罐的有效阻抗。这个阻抗值包括铁芯损耗和“集肤效应”或AC电阻。振荡电容应在

推荐的频率范围内进行选取，这样做的目的就是要产生最高的Q值。电容器类型应选取具有低ESR

功能的。例如：multilayerceramic（多层陶瓷）。

不同金属的检测距离不同。以下就是不同金属在相同应用电路下的检测距离对比：

常见金属:

·不锈钢0.101"

·碳化钢0.125"

·铜0.044"

·铝0.053"

·黄铜0.052"

铸造硬币:

·USQuarter0.055"

·CanadianQuarter0.113"

·1GermanMark0.090"

·1PoundSterling0.080"

·100JapaneseYen0.093"

·100ItalianLira0.133"

其它

·n:0.087"

请注意以上仅是不同金属检测的比较，并不是所能实现的最大检测距离。

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不同的应用类型，要分别考虑。例如，探测旋转齿轮的凸齿。对于这类应用，在DEMOD上的

电容就不应选取的过小（不低于1000pF），否则共振很大，但也不要太大(不大于0.01µF)，否则反

应时间太慢。例如，图1所示的是电容波形，图2所示的是整体电容电压和输出脉冲。探测物是2400

rpm的8齿旋转齿轮，DEMOD引脚连接2200pF电容。

因为当输出端达到饱和时，要消除基极所存储的电荷就需要一个短暂的时间间隔，接近3µs，

这一结果导致了输出信号电位变低，见（输出转换延时&温度）图表。

图1：电容波形图2：8齿轮的输出脉冲

测试和应用图

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DIP8

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SOP8

单位：mm

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