第六章 节 电动势传感器.pptVIP

霍尔元件示意图 （a）霍尔元件结构示意图 （b）图形符号 （c）外形 霍尔元件图片 3．基本电路 注意： 时间短（约10-12s～10-14s之间） 频率高（几千兆赫）。 由于霍尔元件须在磁场与控制电流的作用下，才会输出霍尔电动势，所以在实际使用时，可把I或B作为输入信号，或这两者同时作为输入信号，而输出信号则正比与I或B，或两者的乘积。 4.霍尔元件的结构 (a) 霍尔元件外形 (b) 霍尔元件结构示意图 图6-19 霍尔元件 6.2.2 霍尔元件的测量电路和误差分析 1. 不等位电势Uo及其补偿 不等位电势Uo是一个主要的零位误差，如下图所示。霍尔电动势是从A，B两点引出的，由于工艺上无法保证霍尔电极A，B完全焊在同一等位面上，因此当控制电流I流过元件时，即使不加磁场，A，B两点间也存在一个电势Uo，这就是不等位电势。 在分析不等位电势时，可以把霍尔元件等效为一个电桥，见图6-21。电桥臂的四个电阻分别是R1，R2，R3，R4， 当两个霍尔电极A，B处在同一等位面上时， R1=R2=R3=R4，电桥平衡，不等位电势Uo等于零。当两个霍尔电极不在同一等位面上时，电桥不平衡，不等位电势不等于零。此时可根据A，B两点电位的高低，判断应在某一桥臂上并联一定的电阻，使电桥达到平衡，从而使不等位电势为零。 图6-22 霍尔元件的等效电路 图6-23 不等电位电势的几种补偿线路 几种补偿线路如图6-23所示。 2.温度误差及其补偿 霍尔元件与一般半导体器件一样，对温度的变化是很敏感的，会给测量带来较大的误差。 为了减小霍尔元件的温度误差，除选用温度系数小的元件或采用恒温措施外，用恒流源供电往往可以得到明显的效果。另外可采用温度补偿线路。 （1）不等位电势的桥式补偿电路 图6-24 具有温度补偿的不等位电势补偿电路 左图中，其中一个桥为热敏电阻Rt，并且Rt与霍尔元件的等效电路的温度特性相同。 在磁感应强度B为零时调节Rp1和Rp2，使补偿电压抵消霍尔元件，此时输出不等位电势，从而使B=0时的总输出电压为零。 （2）恒流源供电 图6-25 恒流源温度补偿电路 图6-25中，在控制极并联一个合适的补偿电阻rp，这个电阻起分流作用。当温度升高时，霍尔元件的霍尔电动势和内阻Ri都随之增加，由于补偿电阻rp的存在，在I为定值时，通过霍尔元件的电流减小，而通过补偿电阻rp的电流却增加，这样利用元件内阻的温度特性和一个补偿电阻，就可以使霍尔电动势的温度误差得到补偿。 （3）采用热敏元件 （a）在输入回路进行补偿 （b）在输出回路进行补偿 图6-26 采用热敏元件的温度补偿电路 图（a）是在输入回路进行温度补偿的电路；图（b）则是在输出回路进行温度补偿的电路。在安装测量电路时，热敏元件最好和霍尔元件封装在一起或尽量靠近，以使二者的温度变化一致。 6.2.3 霍尔元件的使用 1. 主要技术参数 （1）额定控制电流； （2）输入电阻Ri与输出电阻Ro； （3）不等位电势Uo和不等位电阻ro； （4）灵敏度KH； （5）寄生直流电势U； （6）霍尔电动势温度系数； （7）内阻温度系数； （8）热阻RQ。 2.元件的连接 为了得到较大的霍尔电动势输出，当元件的工作电流为直流时，可把几个霍尔元件输出串联起来，但控制电流极应该并联，如图6-27（a）所示。通过调节RPl，RP2可使两单个元件输出电动势相等，而A，B端的输出就等于单个元件的两倍。这种连接方式虽增加了输出电动势，但输出内阻随之增加。 （a）正确接法 （b）错误接法 图6-27 霍尔元件输出迭加连接 3.集成霍尔器件 1）霍尔线性集成器件 霍尔线性集成器件是将霍尔元件和放大电路等集成制作在一块芯片上，它的特点是输出电压在一定范围内与磁感应强度B成线性关系，被广泛使用于磁场检测、直流无刷电动机等场合。 霍尔线性集成器件由霍尔元件、放大、电压调整、电流放大输出级、失调调整及线性度调整等部分组成，有三端T型单端输出和八脚双列直插型双端输出两种结构。 2）霍尔开关集成器件 霍尔开关集成器件由霍尔元件、差分放大器、施密特触发器、功率放大输出器四个部分组成。它的特性如右图所示，其高低电平的转变所对应的磁感应强度B值不同，形成切换差（回差）这是位式作用传感器的特点，对防止干扰引起的误动作有利。这种器件也有单端和双端输出两种结构。 6.2.4 霍尔元件的应用 霍尔接近开关电路能控制220V交