锁存型霍尔效应开关集成电路基础知识

霍尔传感器基础知识单选题100道及答案解析1. 霍尔传感器是基于（）效应工作的。

A. 压电B. 热电C. 霍尔D. 光电答案：C解析：霍尔传感器是基于霍尔效应工作的。

2. 霍尔效应是指在（）中，当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差。

A. 半导体B. 绝缘体C. 导体D. 超导体答案：C解析：霍尔效应是在导体中产生的现象。

3. 霍尔传感器主要用于测量（）。

A. 温度B. 压力C. 磁场D. 位移答案：C解析：霍尔传感器主要用于测量磁场。

4. 霍尔传感器输出的信号是（）。

A. 模拟信号B. 数字信号C. 脉冲信号D. 交流信号答案：A解析：霍尔传感器输出的通常是模拟信号。

5. 影响霍尔传感器测量精度的因素不包括（）。

A. 温度B. 磁场干扰C. 电源电压D. 光照强度答案：D解析：光照强度通常不是影响霍尔传感器测量精度的因素。

6. 霍尔传感器的灵敏度与（）有关。

A. 材料性质B. 几何尺寸C. 工作温度D. 以上都是答案：D解析：霍尔传感器的灵敏度与材料性质、几何尺寸和工作温度都有关系。

7. 以下哪种材料不适合制作霍尔传感器（）。

A. 硅B. 锗C. 铜D. 砷化镓答案：C解析：铜不具有明显的霍尔效应，不适合制作霍尔传感器。

8. 霍尔传感器的优点不包括（）。

A. 精度高B. 响应速度快C. 结构复杂D. 可靠性高答案：C解析：霍尔传感器结构相对简单，不是复杂。

9. 霍尔传感器在测量直流磁场时，（）。

A. 无需考虑磁场方向B. 需要考虑磁场方向C. 只适用于匀强磁场D. 只适用于非匀强磁场答案：B解析：测量直流磁场时需要考虑磁场方向。

10. 霍尔传感器的安装位置对测量结果（）。

A. 无影响B. 有影响C. 影响很小D. 不确定解析：安装位置会影响霍尔传感器与磁场的相对关系，从而对测量结果有影响。

11. 霍尔传感器的输出电压与（）成正比。

A. 输入电流B. 磁场强度C. 输入电流和磁场强度的乘积D. 输入电流和磁场强度的比值答案：C解析：霍尔传感器输出电压与输入电流和磁场强度的乘积成正比。

锁存型霍尔效应开关集成电路基础知识介绍：根据数字输出，霍尔效应集成器件可以分为四种：单极性开关双极性开关，全极性开关和锁存型开关。

本文主要来阐述锁存型开关。

锁存型霍尔效应传感器集成电路，通常是作为数字输出霍尔效应开关，锁存输出状态。

锁存型与双极性相似，有一个正极的BOP和一个负极的BRP，但对开关状态转换的控制严格。

锁存型工作时需要正负磁场都有。

一个正的南极磁场会使器件处于导通状态。

器件打开之后，器件将锁存这个状态，即使把磁场移走，器件也一直保持打开，直到一个北极的负磁场的到来，才能使它关断。

当北极磁场使它关断之后，器件将锁存这个状态，即使把磁场移走，器件也将一直保持关断，直到下一个南极正磁场的到来，器件才能再次打开。

图1 两个锁存型器件与环形磁铁的应用。

环形磁铁转动时，经过霍尔器件南北磁场转换，使器件打开或者关闭。

图1为器件应用于检测旋转轴的位置，将多个磁铁组成一个简单的结构，采用磁场极性交替“环形磁铁”封装好的IC 与每个相邻的环形磁铁构成霍尔双极性开关器件。

轴旋转时，磁场区向霍尔元件移动。

器件是受到最近的磁场影响，当与南极磁场相对时，打开，当与北极磁场相对时，关闭。

注意器件的打字面面向磁铁。

磁场开关点的定义：B为磁场强度，用来表示霍尔器件的开关点，单位是GS（高斯），或者T（特斯拉），转换关系是1GS=0.1mT。

B磁场强度有南极和北极之分，所以有必要记住它的代数关系，北极磁场为负数，南极磁场为正数。

该关系可以比较南极北极磁场的代数关系，磁场的相对强度是由B的绝对值表示，符号表示极性。

例如：一个-100GS（北极）磁场和一个100GS（南极）磁场的强度是相同的，但是极性相反。

-100GS的强度要高于-50GS。

• BOP –磁场工作点；使霍尔器件开关打开的磁场强度。

器件输出的参数取决于器件的电学设计。

• BRP –磁场释放点；磁场减弱到使霍尔器件关断的磁场强度。

器件输出的参数取决于器件的电学设计。

霍尔开关的工作原理及应用范围霍尔集成电路是霍尔元件与电子线路一体化的产品，它是由霍尔元件、放大器、温度补偿电路和稳压电路利用集成电路工艺技术制成的。

它能感知一切与磁有关的物理量，又能输出相关的电控信息，所以霍尔集成电路既是一种集成电路，又是一种磁敏传感器，它一般采用DIP或扁平封装。

一、霍尔集成电路的原理当将一块通电的半导体薄片垂直置于磁场中时，薄片两侧由此会产生电位差，此现象称为霍尔效应。

此电位差称为霍尔电势，电势的大小E=KIB/d，式中K是霍尔系数，d为薄片的厚度，I为电流，B为磁感应强度。

图1示出霍尔效应的原理：在三维空间内，霍尔半导体平板在XOY平面内，它与磁场方向垂直，磁场指向Y轴的方向，沿X轴方向通以电流I，由于运动的电荷与磁场的相互作用，结果在Z轴方向上产生了霍尔电势E，一般其值可达几十毫伏。

为此，将霍尔元件与电子线路集成在一块约2mm*2mm的硅基片上，就做成了温度稳定性好、可靠性高的霍尔集成电路。

二、典型霍尔集成电路结构分析霍尔集成电路按输出方式可分为线性型和开关型，若按集成电路内部的有源器件可分为双极型和MOS型。

图2、图3分别示出了一种双极型霍尔集成电路内部的原理结构和逻辑结构，图2为开关型的，图3为线性型的。

在图2中IC内通过霍尔元件H的磁性检测反映为高低电平的输出。

V1、V2组成差分放大器，它将霍尔电势放大，其放大倍数约几十倍；V3、V4组成施密特触发器，它将放大的霍尔电势整形为矩形脉冲；V5、V6进一步对矩形脉冲缓冲放大；V7、V8为开路集电极输出管。

图2a中有两个输出端，这里之所以采用集电极开路输出结构，是因为它可以有较大的负载能力，且易于与不同类型的电路接口，但亦有部分霍尔集成电路采用发射极开路输出形式。

图3所示是线性霍尔集成电路的内部结构，其输出电压能随外加磁场强度的变化而连续变化，其输出变化曲线一般如图4所示。

它的特点是灵敏度高，输出动态范围宽、线性度好。

图3a中V1、V2为差分放大器，R1、R2射极电阻的负反馈展宽了电路的线性范围，V5、V6第二级差分放大使放大倍数很高。

《传感器与检测技术》教案项目六霍尔传感器的应用一、教学目标1.掌握霍尔效应。

2.掌握霍尔传感器的工作原理。

3.理解霍尔传感器的工作特性。

4.掌握霍尔传感器检测位移的方法。

二、课时分配本项目共1个任务，安排2课时。

三、教学重点通过本项目的学习，让学生理解能正确识别霍尔传感器，能根据任务要求，正确安装霍尔传感器，能正确完成霍尔传感器测量位移的电路接线学习了解测量位移并且读数的相关知识。

通过本项目的学习，新旧知识得以重新整合，使学生对传感器的认识更完整，更清晰。

四、教学难点1.能正确识别霍尔传感器。

2.能根据任务要求，正确安装霍尔传感器。

3.能正确完成霍尔传感器测量位移的电路接线。

4.正确测量位移并且读数正确。

五、教学内容任务一霍尔传感器在位移检测中的应用知识链接一、霍尔效应1.定义霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机构时发现的。

将导体或者半导体置于磁场强度为B的磁场中，并且给该导体或者半导体通入垂直于磁场方向的控制电流I，在导体的垂直于磁场和控制电流方向的两个端面之间会出现电动势，这一现象便是霍尔效应，这个电动势也被叫做霍尔电动势。

能产生霍尔效应的导体或者半导体称为霍尔元件。

二、霍尔元件的主要参数1.输入电阻和输出电阻如上图（a）所示，输入电阻是霍尔元件a、b两侧控制电极之间的电阻，输入电阻会随着温度的升高而减小，从而使控制电流I增大，霍尔电动势EH也随之增大。

为了减小温度对霍尔电动势的影响，通常采用恒流源供电。

输出电阻R是指c、d两侧输出电极之间的电阻，输出电阻和输入电阻一样，也会随着温度变化而变化，所以要采用合适的负载消除温度对输出电阻的影响。

输入电阻和输出电阻可以在无磁场时用欧姆表测量。

2.额定控制电流。

能使霍尔元件在空气中产生10℃温升的控制电流值，称为额定控制电流IC3.不等位电动势不等位电动势是指霍尔元件在额定控制电流作用下，不施加外磁场时，霍尔元件的输出电压。

双极锁存霍尔开关简介双极锁存霍尔开关是一种电子元件，能够在磁场的作用下产生输出信号，可以用于检测磁场以及控制电路的开关。

它由多个霍尔元件和相应的控制电路组成，通常被广泛应用于自动控制系统、磁场检测等领域。

原理霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁敏传感器，由半导体材料制成，具有高灵敏度、低功耗等优点。

当存在垂直于霍尔元件表面的磁场时，电子因洛伦兹力的作用会偏转，导致电荷分布不平衡，从而在横向方向上产生电压差，即霍尔电势。

当磁场强度发生变化时，霍尔电势也会发生变化，通过测量霍尔电势的大小和方向就可以得到磁场的信息。

双极锁存霍尔开关是在霍尔元件的基础上增加了锁存电路和双极性开关电路。

当磁场作用于霍尔元件时，输出电压会被锁存到缓存器中，控制电路根据输出电压的大小和方向控制开关的状态，从而实现对电路的控制和信号放大。

特性双极锁存霍尔开关具有以下特点：•灵敏度高：由于采用霍尔元件作为传感器，故具有高灵敏度、低功耗的优点。

•开关性能好：采用双极性开关电路，具有良好的开闭性能，可实现快速响应和高精度控制。

•稳定性高：由于采用锁存电路，输出电压稳定，具有较高的抗干扰性和可靠性。

•使用方便：由于输出信号已经被锁存，因此可以直接使用，无需再进行处理。

应用双极锁存霍尔开关具有广泛的应用场景，如：•磁场检测：可以检测磁场的大小、方向和变化情况，广泛应用于磁场检测仪、磁力计、磁传导检测等领域。

•自动控制：可以用于控制电路的开关，实现自动控制，广泛应用于电子计量、车辆控制、机器人控制等领域。

•安全报警：可以用于安全控制系统中，如防盗报警、火灾报警、气体报警等领域。

总结双极锁存霍尔开关是一种功能强大的电子元件，具有高灵敏度、优越的开关和锁存性能以及较高的稳定性。

它在磁场检测、自动控制和安全报警等领域都有广泛的应用，未来随着技术的进步和需求的不断增加，其应用范围还将不断扩大。

CC6206全极性锁存型微功耗霍尔效应开关概述CC6206是一颗微功耗、高灵敏度全极性、并具有闩锁输出的霍尔开关传感装置，可直接取代传统的磁簧开关。

特别适用于使用电池电源的便携式电子产品，如行动电话、无绳电话、笔记型电脑、PDA 等。

CC6206具有磁场辨别全极性，亦即只要磁场北极或南极靠近即可启动，磁场撤消后，输出便关闭。

与其他一般霍尔传感装置不同的是并不要特定南极或北极才可以动作，减少了组装时辨别磁极的困扰。

CC6206内部电路包含了霍尔薄片、电压稳压模块、信号放大处理模块、动态失调消除模块、锁存模块以及CMOS 输出级。

由于CC6206使用先进的Bi-CMOS 工艺，整体优化了的线路结构，使得产品获得极低的输入误差反馈。

产品采用了动态失调消除技术，该技术能够消除由封装应力，热应力，以及温度梯度所造成的失调电压，提高器件的一致性。

同时该产品采用及其小型化的封装工艺，使得产品更具极高的性能和市场优势。

CC6206提供TSOT23-3和TO-92S 两种封装，工作温度范围为-40~150℃。

功能框图特点◆工作范围宽，2~5V ◆微功耗◆工作频率为5.5Hz◆全极性输出，对南极和北极磁场均可响应◆良好的温度稳定性◆开关点漂移低◆ESD （HBM ）6000V ◆TSOT23-3小尺寸封装应用◆仪器仪表◆PDA ◆笔记本电脑开关输出vs.磁场极性管脚描述极限参数典型应用电路f (H z )VDD(V)VDD(V)扫描频率vs.工作电压静态电流vs.工作电压B (G s )Ta B (G s )VDD(V)磁感应点vs.环境温度磁感应点vs.工作电压(1)TO-92SpackageHall 感应点位置注意:所有单位均为毫米。

打标信息:第一行:CC6206-产品名称第二行:XXYYWWXX –代码YY –封装年份的后两位数WW –封装时的星期数TSOT23-3packageHall 感应点位置注意:所有单位均为毫米。

集成霍尔传感器分为线性型、开关型和锁键型等多种，其主要元件均是利用霍尔效应原理制成的。

所谓霍尔效应，指的是这样一种物理现象：如果把通有电流Ｉ的导体放在垂直于它的磁场中，则在导体的两侧Ｐ１、Ｐ２会产生一电势差ＵＨ，它与电流Ｉ及磁感应强度Ｂ成正比，与导体厚度ｄ成反比，即：ＵＨ＝Ｋ（ＩＢ／ｄ），式中Ｋ为霍尔系数。

霍尔系数越大，表明霍尔效应越显著。

人们常利用某些半导体材料（如锗、锑化铟）显著的霍尔效应来制成直流和低频磁场／电压变换器。

以集成线性霍尔传感器ＳＬ－Ｎ３５０１Ｔ型为例，其外形和电路原理见图１，由稳压器、霍尔电势发生器Ｈ和信号放大器组成。

传感器的输出电压随外加磁场Ｂ的垂直分量大小成线性比例变化，可广泛应用于位置、厚度、重量、速度及电流等检测或控制。

检测方法
仍以ＳＬ－Ｎ３５０１Ｔ型集成线性传感器为例，其检测连接图如图２。

当永久磁铁Ｎ极靠近霍尔传感器时，其输出端电压将增大，如果用Ｓ极靠近，则输出端电压将减小。

在这种情况下输出电压的最大变化量取决于永久磁铁的剩磁强弱。

在检测电路连接正确无误的情况下，如果永久磁铁的任一个磁极靠近霍尔传感器时，传感器的输出电压没有任何变化或变化极小，则说明霍尔传感器已经损坏。

丹东华奥电子有限公司简介LD41F 是高温双极锁存型霍尔效应位置传感器是由内部电压稳压单元、霍尔电压发生器、差分放大器、温度补偿单元、施密特触发器和集电极开路输出级组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压信号。

它是一种双磁极工作的磁敏电路，适用于磁敏传感器。

特点●电源电压工范围3.8V ~30V ●开关速度快，无瞬间抖动●工作频率宽（0~100KHz ）●负载电流能力40mA ●能直接和逻辑电路接口●工作温度范围-40℃~+150℃●封装形式TO92S应用●直流无刷电机●汽车点火器●无触点开关●位置控制引脚定义磁参数典型值的测试条件：Vcc=12V 和TA=25℃序号名称描述1Vcc 电源电压2GND 地3Output集电极开路输出，需要连接一个上拉电阻参数符号最小值典型值最大值单位工作点BOP --120Gauss,GS 释放点BRP -120--回差BHYS4080双极锁存型霍尔位置传感器集成电路123TO-92S极限参数典型值的测试条件：Vcc=12V和TA=25℃，除非另有说明。

电参数典型值的测试条件：Vcc=12V和TA=25℃，除非另有说明。

备注：1）超出其中任何一个最大额定值，芯片都有可能受到损害。

2）能正常工作的最大电源电压，必须根据结温和功耗的限制进行调整。

丹东华奥电子有限公司功能框图典型应用电路图C IN用于稳定外接的电源电压，R L是集电极开路输出所必须的上拉电阻，取值范围是820Ω~100kΩ，取决于后端输入所需要的电流能力。

C L用于滤除输出噪声，这个电容会影响输出波形的上升沿时间。

丹东华奥电子有限公司磁场控制输出特性磁场感应方向定义输出特性示意图丹东华奥电子有限公司封装形式TO92S单位：mm丹东华奥电子有限公司。

霍尔开关电路又称霍尔数字电路，由稳压器、霍尔片、差分放大器、斯密特触发器和输出级组成。

在外磁场的作用下，当磁感应强度超过导通阈值BOP时，霍尔电路输出管导通，输出低电平。

之后，B再增加，仍保持导通状态。

若外加磁场的B值降低到BRP时，输出管截止，输出高电平。

我们称BOP为工作点。

BRP为释放点。

BOP-BRP=BH称为回差。

回差的存在使开关电路的抗干扰能力增强。

霍尔开关电路的功能框见图1。

图1（a）表示集电极开路（OC）输出，（b）表示双输出。

其输出特性见图2。

图2（a）表示单极性霍尔开关。

（b）表示锁定型霍尔开关。

当外加磁场的南极（S极）接近霍尔元件印字面时，作用到霍尔元件上的磁场方向为正，北极接近印字面时为负。

锁定型霍尔元件的感应方式是：当外加磁场B正向增加，达到BOP时，电路导通，之后无论B增加或者减小，甚至将B除去，电路都保持导通状态，只有达到负向的BRP时，才改变为截止状态。