Zatímco senzory s analogovým výstupem se hodí hlavně pro průběžné měření a monitorování proměnného magnetického pole nebo tam, kde se výrazně mění jeho amplituda. Pro aplikace, kde však stačí měření zjednodušit jen na zjištění typu magnetické pole JE nebo NENÍ, nebo senzory mají být přímo napojeny na logické řídící systémy, jsou vhodnější verze se spínaným, digitálním nebo případně PWM výstupem. Digitální a PWM výstupy však ve spojení s MCU mohou být nasazeny na stejné úlohy jako analogové typy.

I když obvod má jiný typ výstupu, snímací část tvořená integrovaným Hallovým snímačem je prakticky stále stejná. Prostě element vykazující Hallův jev, který při vložení do magnetického pole generuje na svých svorkách stejnosměrné napětí úměrné jeho intenzitě. To je i zde filtrováno, zesíleno a normalizováno na nějaký vhodný standardní rozsah. V případě digitálních senzorů je pak napětí buď digitalizováno A/D převodníkem a zpracováno vnitřní logikou nebo porovnáno komparátorem s referenčním napětím obvykle generovaným uvnitř na čipu integrovaného senzoru a upraveno vnitřní logikou, např. Schmittovým klopným obvodem. Výsledkem je pak PWM výstup či méně běžné sériové rozhraní v prvním případě nebo tranzistorový spínaný výstup s hysterezí v případě druhém. I když to v porovnání s jinými typy senzorů není běžné, v případě Hallových senzorů je poměr analogový vs. digitální (spínaný) výstup asi 1:1.

Integrované obvody TLE4905 a TLE4935 jsou teplotně kompenzované unipolární a bipolární Hallovy senzory se spínaným binárním výstupen společnosti Infineon. To znamená, že zatímco obvod TLE4905 slouží pro detekci unipolárního (stejnosměrného) magnetického pole, obvodem TLE4935 je možné detekovat magnetická pole střídavá. Z hlediska spínání výstupu to pak znamená, že zatímcoTLE4905 sepne při indukci 10 mT a rozepne při 8 mT, TLE4935 sepne při indukci 15 mT, ale k rozepnutí výstupu potřebuje opačnoou polaritu mag. pole, konkrétně -15 mT. Spínací hranice se s teplotou mění jen minimálně (o cca 2mT v rozsahu -40 až 150°C). To je z praktického hlediska hlavní rozdíl obou senzorů. Jinak oba vyžadují napájení v rozsahu 3.8 až 24 V,

Obě součástky mají v sobě implementovanou "klasickou" strukturu složenou z následujících bloků:

• Napájecí obvod a generátor referenčních napětí - blok Vs / VRef
• Hallův snímač (Hall Generator)
• Zesilovač malého napětí vytvořeného snímačem (Amplifier)
• Schmittův KLO vytvářející svým překlápení dvoustavový signál s hysterezí (Schmitt-Trigger)
• Generátor rozhodovací / překlápěcí úrovně (Treshlod Generator)
• Výstupní spínací tranzistor s otevřeným kolektorem (Output Stage)

Hallův snímač vytvoří podle směru a síly magnetického pole (indukce B) adekvátní napětí v řádu mV, které je následně zesíleno zesilovačem na stovky mV až jednotky V. Od výroby nastavená rozhodovací úroveň napětí pak říká Schmittovu klopnému obvodu, kdy má sepnout či rozepnout výstupní tranzistor. Pokud tedy na vývod Q je přivedeno přes rezistor napájecí napětí, tak při vysoké úrovni mag. pole je na Q nízká úroveň napětí (tranzistor sepnutý) a při nízké úrovni pole napětí vysoké (tranzistor rozepnutý).

Integrované CMOS obvody řady HAL501 až HAL508 německé společnosti MICRONAS INTERMETALL jsou velmi citlivé teplotně kompenzované Hallovy senzory pro detekci unipolárních i bipolárních magnetických polí dle typu:

• HAL501
  • typ spínání: bipolární
  • spínací / rozpínací hranice: cca +/- 0.6 mT
  • k přepnutí do nízkého stavu (Low) dojde po přiložení jižní pólu magnetu na svrchní stranu
  • Výstupní stav se může změnit po vyjmutí z mag. pole
    
• HAL502, HAL503, HAL505
  • typ spínání: bipolární latch
  • spínací hranice:+/- 2.75, +/- 8, +/- 14 mT
  • k přepnutí do nízkého stavu (Low) dojde po přiložení jižní pólu magnetu na svrchní stranu
  • stav výstupu se nemění ani po vyjmutí z magnet. pole
    
• HAL504, HAL506, HAL508
  • typ spínání: unipolární
  • spínací / rozpínací hranice: 12 / 7, 5.5 / 3.5, 18 / 16 mT
  • k přepnutí do nízkého stavu (Low) dojde po přiložení jižní pólu magnetu na svrchní stranu
  • výstup se přepne do vysokého stavu (High) po vyjmutí z mag. pole

Zjednodušené blokové schéma digitálně-analogové struktury Hallových senzorů HAL501 až HAL508

Omnipolární Hallův senzor AH180

Integrovaný obvod AH180 společnosti Diodes Incorporated představuje omnipolární Hallův senzor se spínaným výstupem zapouzdřený v pouzdře SC59-3L, DFN2020-6 nebo SIP-3L pro potřeby hlavně bezkontaktního spínání a ovládání v bateriově napájených zařízeních a různých přenosných a kapesních přístrojích typu multimediální zařízení nebo mobilní telefony.

Označení omnipolární znamená, že jeho spínací charakteristika je stejná pro oba směry magnetického pole (detekuje severní i jižní pól magnetu), tedy že charakteristika je plně symetrická podle hodnoty 0 mT pro kladné i záporné hodnoty indukce mag. pole. Praktický rozdíl proti bipolární charakteristice je tedy ten, že zatímco u omnipolárního typu jsou dva symetrické spínací a rozpínací body (jeden v pro kladné hodnoty indukce a druhý pro záporné) a tedy i dvě hystereze vytvořené implementací dvou Hallových elementů (Hall Plate), v případě bipolárního provedení je spínací a rozpínací bod pouze jeden (například spíná na kladné hodnotě a rozepíná na záporné) díky pouze jednomu použitému Hallovu elementu a charakteristika vykazuje symetrickou hysterezi podle 0 mT. Zatímco tedy bipolární senzor například sepne výstup při překročení 10 mT a rozepne pouze při dosažení hodnoty -10 mT, omnipolární senzor AH180 sepne výstup například při překročení 30 mT nebo poklesu pod hranici -30 mT a rozepne při poklesu pod 20 mT, ale také při nárůstu nad hodnotu - 20 mT, což u bipolárního systému není možné.

Vnitřní bloková struktura proto vykazuje dvě symetrické části realizující dva Hallovy snímače, kde každý element má svojí kompenzaci offest, zesilovač i komparátor s paměťovými Latch obvody a až v závěru je logickými obvody získána kompletní spínací charakteristika ovládající spínací tranzistor v zapojení s otevřeným kolektorem.

Základní vlastnosti:

• Spínací body: symetrické +/- 30 Gauss (Brpn a Brps)
• Rozpínací body: symetrické +/- 20 Gauss (Bopn a Bops)
• Realizováno dvěma Hallovými snímači
• Kompenzace: vlivu teploty a offsetu
• Výstup:
  • spínací tranzistor s otevřenýn kolektorem
  • typ spínání: omnipolární
• Napájecí napětí: 2.5 - 5.5 V, ochrana proti přepětí a přepólování
• Spotřeba: pouze 24 mikroW při normálním provozu
• Pracovní teplotní rozsah: -40°C až 85°C
• Pouzdro: SIP-3L, SC59-3L, tenké DFN2020-6
• Bližší informace v datasheetu: AH180.pdf