传感器与传感电路技术课件 6.1 霍尔传感器认知

项目6霍尔传感器应用电路设计或制作聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通霍尔传感电路聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通反相比例运算放大电路霍尔传感电路聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通霍尔传感电路施密特触发器特性及应用输入电位上升到VT+以上时，输出低电平。输入电位减小到VT-以下时，输出高电平。常用于波形变换、波形整形与抗干扰、幅度鉴别等。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.1霍尔效应霍尔效应是1879美国物理学家霍尔（E.H.Hall）发现的一种磁电效应。当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两端产生电势差，被称为霍尔电势。UH=KHIBcosθ图中：B为垂直于l-b平面的磁感应强度。e为电子的电量，e=1.602×10-19库仑。FL为电子在磁场中所受的洛仑兹力FL=evB，v为电子的运动速度。FE为电子受霍尔电场EH作用的电场力，FE=eEH。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器1.霍尔元件的基本结构霍尔元件是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器件。主要由霍尔片、引线和外壳组成。霍尔片一般用N型的锗、锑化铟、砷化铟等半导体单晶材料，制成长4mm，宽2mm，高0.1mm的薄片。霍尔元件的引线为4根，其中长度方向的电极a、b称为控制电极，另两侧的电极c、d为霍尔电极。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器2.霍尔元件的性能参数①霍尔灵敏度系数KH②额定电流Ic③输入电阻Ri④输出电阻Ro⑤不等位电势Uo和不等位电阻ro⑥寄生直流电势U⑦霍尔电势的温度系数α聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器2.霍尔元件的性能参数①霍尔灵敏度系数KH单位磁感应强度下，通过单位控制电流所产生的霍尔电动势。②额定电流Ic③输入电阻Ri④输出电阻Ro⑤不等位电势Uo和不等位电阻ro⑥寄生直流电势U⑦霍尔电势的温度系数α聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器2.霍尔元件的性能参数①霍尔灵敏度系数KH②额定电流Ic使霍尔元件在空气中产生10℃的温升的控制电流称为额定电流。③输入电阻Ri④输出电阻Ro⑤不等位电势Uo和不等位电阻ro⑥寄生直流电势U⑦霍尔电势的温度系数α聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器2.霍尔元件的性能参数①霍尔灵敏度系数KH②额定电流Ic③输入电阻Ri指在磁感应强度B=0、环境温度为20℃±5℃下，两控制极（输入端）间的等效电阻。④输出电阻Ro⑤不等位电势Uo和不等位电阻ro⑥寄生直流电势U⑦霍尔电势的温度系数α聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器2.霍尔元件的性能参数①霍尔灵敏度系数KH②额定电流Ic③输入电阻Ri④输出电阻Ro指在磁感应强度B=0、环境温度为20℃±5℃下，两霍尔电极（输出端）间的等效电阻。⑤不等位电势Uo和不等位电阻ro⑥寄生直流电势U⑦霍尔电势的温度系数α聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器2.霍尔元件的性能参数①霍尔灵敏度系数KH②额定电流Ic③输入电阻Ri④输出电阻Ro⑤不等位电势Uo和不等位电阻ro在额定控制电流作用下，当外加磁场为零时，霍尔输出端之间的开路电压称为不等电位电势。不等位电势与额定电流之比称为不等位电阻ro，越小越好。⑥寄生直流电势U⑦霍尔电势的温度系数α聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器2.霍尔元件的性能参数①霍尔灵敏度系数KH②额定电流Ic③输入电阻Ri④输出电阻Ro⑤不等位电势Uo和不等位电阻ro⑥寄生直流电势U在外加磁场为零，霍尔元件用交流激励时，霍尔电极输出除交流不等电位电势之外的直流电势。⑦霍尔电势的温度系数α聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器2.霍尔元件的性能参数①霍尔灵敏度系数KH②额定电流Ic③输入电阻Ri④输出电阻Ro⑤不等位电势Uo和不等位电阻ro⑥寄生直流电势U⑦霍尔电势的温度系数α一定磁场强度和控制电流作用下，温度每变化1℃，霍尔电势变化的百分数。与霍尔元件的材料有关。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器3.霍尔元件测量及补偿

补偿作用

由于制造工艺及实际应用中多种因素影响，霍尔元件将产生零误差及温度误差。

零误差是由不等位电势引起的误差。

温度误差是由于半导体材料的热敏性，使其输入电阻、输出电阻及霍尔电势都随温度的变化而变化，从而造成测量误差。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器3.霍尔元件测量及补偿

减小温度误差的主要方法有：①选用温度系数小的元件作为霍尔元件。②采用恒温措施。③采用恒流源提供控制电流。④对于正温度系数的霍尔元件，在元件控制极并联分流电阻。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器4.集成霍尔传感器

特性集成霍尔传感器是将霍尔元件、放大器、施密特触发器、输出电路等集成在一起的传感器。与分立的霍尔元件相比，有下述特点：①集成霍尔传感器将元件、电路集成为一体，实现了传感器与测量电路良好连接，减少了焊点，提高了可靠性。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器4.集成霍尔传感器

特性集成霍尔传感器是将霍尔元件、放大器、施密特触发器、输出电路等集成在一起的传感器。与分立的霍尔元件相比，有下述特点：②集成霍尔传感器的输出是经过处理的霍尔输出信号，输出信号快，无传送抖动问题。③集成霍尔传感器的功耗低，温度稳定性好。④集成霍尔传感器的灵敏度不受磁场移动速度影响。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器4.集成霍尔传感器

开关型集成霍尔传感器功能：

将霍尔元件的输出霍尔电势，经过处理后转换成高电平或低电平的数字信号输出。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器4.集成霍尔传感器

开关型集成霍尔传感器内部结构：

①霍尔元件②稳压电路③差分放大器④施密特触发器⑤恒流源⑥

集电极开路输出门聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器4.集成霍尔传感器

开关型集成霍尔传感器内部结构：

①霍尔元件

敏感元件，将检测的磁场变化信号转变为霍尔电势输出。②稳压电路③差分放大器④施密特触发器⑤恒流源⑥

集电极开路输出门聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器4.集成霍尔传感器

开关型集成霍尔传感器内部结构：

①霍尔元件②稳压电路

电压调整，反向电压保护。可调范围为4.5V~24V。③差分放大器④施密特触发器⑤恒流源⑥

集电极开路输出门聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器4.集成霍尔传感器

开关型集成霍尔传感器内部结构：

①霍尔元件②稳压电路③差分放大器

放大霍尔元件输出的微弱电信号。④施密特触发器⑤恒流源⑥

集电极开路输出门聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器4.集成霍尔传感器

开关型集成霍尔传感器内部结构：

①霍尔元件②稳压电路③差分放大器

④施密特触发器

将模拟信号转变为数字脉冲信号输出。⑤恒流源⑥

集电极开路输出门聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器4.集成霍尔传感器

开关型集成霍尔传感器内部结构：

①霍尔元件②稳压电路③差分放大器

④施密特触发器⑤恒流源温度补偿，-40℃~130℃时，仍可正常工作。⑥

集电极开路输出门聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器4.集成霍尔传感器

开关型集成霍尔传感器内部结构：

①霍尔元件②稳压电路③差分放大器

④施密特触发器⑤恒流源⑥

集电极开路输出门提高带负载能力，接口方便，输出电流可达20mA左右。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器4.集成霍尔传感器

开关型集成霍尔传感器典型产品-A3144宽温开关型集成霍尔传感器。工作温度范围可达-40℃~150℃。内部由电压调整电路、反相电压保护电路、霍尔元件、温度补偿电路、微信号放大器、施密特触发器和OC门输出级构成。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器4.集成霍尔传感器

线性集成霍尔传感器主要结构：霍尔元件差分放大器射极跟随输出器稳压电路四部分特点：输出电压与外加磁场呈线性比例关系。类型：单端输出与双端输出。单端输出双端输出聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器4.集成霍尔传感器

线性集成霍尔传感器单端输出的线性集成霍尔传感器是一个三端器件，其输出电压能随外加磁场的微小变化线性变化。SS49E是一款体积小、多功能的线性集成霍尔传感器，能在永磁铁或电磁铁产生的磁场作用下工作，线性输出电压由电源电压设置并随磁场强度的变化而等比例变化。工作电压范围为4.5V~6V，工作温度范围宽达-40℃~150℃。聚集问题激活原知论证新知应用练习融会贯通6.1霍尔传感器认知6.1.2霍尔传感器4.集成霍尔传感器

线性集成霍尔传感器双端输出线性集成霍尔传感器有两个输出端，内部由霍尔元件、放大器、差动输出电路和稳压电源等组成。输出特性在一定范围内为线性，线性平衡点相当于N、S磁极的平衡点。1.集成霍尔传感器是将

元件、放大器、

触发器、输出电路等集成在一起的传感器。2.开关型集成霍尔传感器采用

输出模式，可以