霍尔开关型放大电路

电路组成与作用

霍尔开关型放大电路用于只判断磁场“有/无”而不要求测出磁场强度的场合。它由霍尔元件、稳压电路、放大器、施密特触发器和晶体管输出级组成。稳压电路为霍尔元件和各级电路提供稳定的供电电压，使霍尔元件的控制电流（激励电流）在电源波动时保持稳定，从而保证动作磁场阈值稳定；放大器把霍尔元件输出的微弱霍尔电压放大；施密特触发器把放大后的模拟电压整形成边沿陡峭的矩形波；晶体管输出级利用三极管的开关特性，把整形结果变成可带负载的通断状态。

霍尔元件的输出电压为

其中 $U_{\mathrm{H}}$ 为霍尔电压（V），$K_{\mathrm{H}}$ 为霍尔灵敏度（与材料、几何尺寸有关），$I$ 为控制电流（A），$B$ 为磁感应强度（T）。在 $I$ 恒定时，$U_{\mathrm{H}}$ 与 $B$ 成正比，因此外加磁场的变化被转换为电压变化，再送入后续放大与整形环节。

放大与施密特环节

放大器把霍尔元件毫伏级的输出放大到足以推动施密特触发器的电平。施密特触发器是具有两个不同翻转阈值的比较电路：输入电压上升时在一个较高阈值翻转，输入电压下降时在另一个较低阈值翻转，两个阈值之差称为回差（滞回）。由于霍尔电压正比于磁感应强度，输入电压的两个翻转阈值对应两个磁感应强度阈值，即动作磁场和释放磁场。

晶体管输出与回差

晶体管输出级工作在开关状态：当磁场增强到动作磁场时，施密特触发器翻转，晶体管导通或截止，输出端 $U_o$ 跳变到某一电平（如低电平 $U_{OL}$）；当磁场减弱到释放磁场时，施密特触发器翻回，晶体管状态复原，输出端跳回另一电平（如高电平 $U_{OH}$）。输出端接负载电阻 $R$，由晶体管提供负载电流。

回差的存在使输出特性呈矩形回线：磁场从零增大时，输出在动作磁场处跳变；磁场从较大值减小时，输出在释放磁场处才跳回。只要磁场在动作磁场与释放磁场之间波动，输出状态保持不变，从而抑制了磁场在单一阈值附近微小波动引起的输出抖动，提高了开关动作的可靠性。回差的大小由施密特触发器的两个阈值决定，阈值又取决于电路参数，因此回差是设计参数而非霍尔元件本身的固有量。

适用范围

该电路适用于检测磁场的有无、接近开关、位置与转速计数等只需开关量输出的场合。它输出的是通断状态，不能直接给出磁感应强度的连续数值；若需要测量磁场大小，应采用线性霍尔测量电路。