电路图vDW

❶ 哪位大神能帮我分析一下这个电路图，要有具体的分析，这是一个鱼塘天热缺氧自动增氧的电路图！！

这个电路由4部分组成，第一部分（右侧）是电源，220V电源电压由C4和R11组成的降压电路降压后经6V稳压二极管稳压，C3滤波，供给以前3级电路工作电源。VD3为保护二极管。
220V的另一路由可控硅控制导通和断开提供220V电动机M的电源。
右侧HFC520是功放IC,从前级R9电阻直接耦合过来的音频脉冲信号，经该集成电路放大后，由功率放大管9013推动扬声器发声。实现音频声音报警。利用VD1、VD2的结压降，将6V电压降为4.6V,供给HFC520集成电路工作电源。
IC2是时基电路555集成块。由它产生一定频率的脉冲脉冲信号，由3脚输出，一路由R8控制可控硅导通角，使可控硅导通，电机旋转，带动增氧机工作，另一路由R9经低放。功放做声音报警。
2、6脚下边的电解电容C1,10微法为脉冲定时电容，和电阻R6、R7供电决定脉冲的频率。
IC1CA741,是温度和压力的变换和捡拾电路。IT是热敏电阻，由R1和RP1组成灵敏度调节电路。该信号的电压幅度送入CA741,放大整形由6脚输出，到555的4脚，控制振荡幅度和频率。从而间接控制了电机转速，调整供氧的多少，以适应鱼类的生长。R2、R3是3脚的工作点电阻。
以上是自动增氧机解说。完毕，希望对你有帮助。

❷ 电子冰箱除臭原理及电路图详细介绍

传统的冰箱“除臭器”是利用活性炭的多孔吸附作用吸附冰箱中的异味。这种除臭器既无杀菌作用，且需经常更换活性炭或整个制成品，使用很不方便而且增加经济上的支出。这里介绍一种能够自动驱除冰箱异味的电子除臭器，它是利用电晕放电使空气电离，产生大量的空气负离子（主要是负离子）和一定数量的臭氧，扩散后能迅速除去臭味而保持食品的原有风味，防止交叉串味。同是臭氧是一种强氧化剂，具有极强的灭菌、消毒功能，而负氧离子还能抑制蔬菜、水果内部的生化过程，起到一定的保鲜作用。该电子除臭器集除臭、灭菌、保鲜等功能于一体，具有电路简洁、使用方便、耗电极省（约1W）等特点，因此，非常适合业余爱好者制作使用，也可供小家电生产厂家参考。
工作原理

该装置主要由光控、延时电路和负离子发生器两部分组成，电路见图1（点此下载原理图）。利用冰箱内照明灯控制该装置的工作启动。当打开冰箱拿取食物时，照明灯亮，光电管VT1导通，时基电路IC1②脚瞬间呈低电位，③脚立即输出高电平，双向可控硅VS被触发导通，负离子发生器开始工作。光控、延时控制电路工作电压由220V交流电经C1降压、VD1整流、VDW稳压并经C2滤波后提供。负离子发生器工作的同时，直流电源经R2经电容C3充电，当C3两端电压达到2/3电源电压时，③脚返回到低电平，可控硅VS关断，负离子发生器停止工作，C3所充电压经IC内放电管迅速放电。如此循环，每开一次冰箱门，除臭器就自动工作8－10分钟。改变R2的值，可调整延时时间的长短。
负离子发生器电路的工作原理较简单，当VS导通后，220V交流电经VD2、VD3和R4、R5整流、限流后，单向脉动电流控制VS的导通与关断，产生振荡，经变压器T升压、VD4整流产生上万伏的负高压，经放电针对空气放电，使空气电离，生成负离子。R6是为防止触电而设的保护电阻。
元器件的选择与制作
元器件选择见附表。

编号 名称 型号 数量
R1 电阻 20K 1
R2 电阻 1M 1
R3 电阻 240Ω 1
R4 电阻 22K 1
R5 电阻 27K 1
R6 电阻 2－4M 1
C1、C5 金属化纸介电容 0.1u/400V 2
C2、C3 电解电容 220u/25V 2
C4 涤纶电容 0.01u 1
VD1－VD3 整流二极管 IN4007 3
VD4 硅堆 18kV 1
VDW 稳压二极管 2CW21H 1
VT1 光敏三极管 TLP107 1
VS1 双向可控硅 1A/400V 1
VS2 单向可控硅 1A/400V 1
IC1 时基IC NE555 1
T 开关变压器 自制（见表后文字） 1

变压器T可用35cm黑白电视机行输出变压器改制，将低压绕组线圈全部拆除，另用Φ＝0.35mm的漆包线或丝包线绕28匝作为L1，原高压包为L2。如用一体化行输出变压器改制，则整机体积更小。放电针用两枚图钉代用。图钉尖要用什锦锉刀修得越尖越好，以利于尖端放电。全部元件可装在一只尽量小的塑料盒内，交流输出线接在温控盒内照明灯控制电路的A、B两点。整机可放在控制盒下面，光电管对准冰箱内照明灯，除臭器就可在照明灯的控制下自动工作了。

❸ 超声波遥控电风扇调速控制伴鸟鸣声电路 的电路分析 电路组成 电路总体功能

首先做简单介绍，发射部分就不用多说，由专用集成电路（IC NYKO）构成信号发生器驱动超声波换能器（BT UCM-40T）发生超声波信号，其工作与否决定于按键（SA）的开关。重点说发射部分：他基本由鉴频、整形、分配、电机驱动、蜂鸣电路及系统供电等部分组成。咱们按照信号的走向一步一步的分析这个电路。
先看VT1、VT2、R1、R2、R3这5个元件，他们主要作用是对超声波换能器（BR UCM-40R）提供偏置电压及对其接受到的信号进行放大，前者VT1构成小信号放大器，主要放大振幅；后者VT2构成射极跟随器，主要放大功率，以推动后一级电路的正常工作。
以上这些仅为前置放大电路，之后由LM567所构成的电路是鉴频电路，他主要的作用是当输入信号为一个规定的频率时让输出端为低电平（就是接负极的意思），而平时为高电平（接正极）。这里的LM567为音频解码集成电路，其内部主要由锁相环、鉴频器等构成(内部具体的详细解说可在该元件的手册上看到)，在这个电路中他主要的目的是一个“频率开关”。其周围的相关元件还有C1、C2、C3、C4、R4、RP1；其中C1主要用于隔离（不让直流成分通过，只让交流成分通过），RP1、C2与LM567内部相关电路构成RC振荡器（RP1为可调是因为方便出厂调试），C3为低通滤波电容、C4为输出滤波电容，R4为偏置电阻（负责在平时输出高电平）。
下一级电路是由555（单时基集成电路）构成的单稳态电路，其主要作用是对前一级输出的波形进行整形（与此同时还担任着对输入信号的“消抖”作用，由于其发射电路的输入部分为一简单的按键，人在按按键时总会产生抖动，导致连续无规律的干扰脉冲输出，以至于在极短的时间内产生很多触发信号，使设备被误控制，所以要在这里进行脉冲整形、消抖），他的工作原理是当检测到输入低电平时，其输出端会输出一个高电平，一直输出（无论此时输入端怎样变化，其输出始终为高电平），直到超过一定时间（这个时间取决于R5、C5的大小，图纸上给的值经计算大约为6秒左右）就开始重新检测输入端，如果此时如入端为高电平，那么输出端便为低电平。剩下的关于整形电路的相关元件还有C6，他只是个退耦电容，仅起到抗干扰的作用。
下一级电路是由CD4017构成的分配电路，他主要分配脉冲的个数，其实CD4017是一个十进制计数器（上沿触发，即输入信号从低电平到高电平时计一个数），他的输出方式是当计数为0时Q0输出高电平；当计数为1时Q1输出高电平；当计数为2时Q2输出高电平……以此类推，直到输出计数4（即Q4输出高电平时）该信号经二极管VD1进入CD4017的15脚（R脚——异步清零端，高电平有效）使其内部清零，计数值又回到0。剩下的关于分配电路的相关元件还有C7、R6、VD1。其中VD1前面已经提到，这里再说明一下，他起到开关作用当CD4017的Q4脚输出低电平时，该二极管处于反向截止状态，此时通过R6把清零端拉低（同时在系统断电时R6还用于给C7放电），使其为低电平，当Q4输出高电平时，通过该二极管及R6产生压降，使清零脚上为高电平，所以产生了清零信号。由于设备刚通电时CD4017内部计数值不确定，C7在刚上电的瞬间充电，其瞬间的充电电流使其本身的压降几乎为零，即让CD4017实现上电复位的功能。
下一级电路为电机驱动电路，这一电路的特点是：当从CD4017出来的分配信号经限流电阻到三极管的基极B进行放大，最后从三极管E发射极出来的已放大信号施加到双向可控硅的控制极，使其导通控制电机的相线（火线，我写到这的时候就突然想到先前回答你问题的人——jnsychy为什么会晕了，因为这个电路没有保护隔离装置，一旦火线、零线接反的话，整个接收电路就相当危险了！！人只要触碰这一电路的任何元件都会触电！！如果你要试制的话我建议你加上隔离保护电路，否则会出人命的！）。这样电机就会转动起来了，通过改变通电相线的不同，而使电机实现调速（这里我所说的“通电相线的不同”是指给这个电机的三个火线的任意一根通电就可以得到不同的转速，例如：给第一根通电时转速为800r/min；给第二根通电时转速为1500r/min；给第三根通电时转速为2200r/min……这是因为这个电机有着特殊的结构，这方面的资料建议看一下电机学方面的书吧。）现在说明一下这个电路里的相关元件，R8、R9、R10这三个电阻是给VT3、VT4、VT5限流的，而这三个三极管是分别给VS1、VS2、VS3这三个双向可控硅提供驱动信号的，同时也担任着放大的作用。最后上面的三个发光二级管LED1、LED2、LED3应该是指示当前的电机速度的指示灯。
下一部分电路是蜂鸣电路，其核心元件是IC4（KD-56012）他是一个专用的语音集成电路，给他通电并有触发信号时，内部本振工作，并经过特殊变换经输出脚输出音频信号，在此电路中，他的触发信号由CD4017的Q1脚提供（串联在其中的R7为限流电阻），当速度为Q1这一挡时蜂鸣器工作。剩下的相关元件还有：R11和VDW1构成5.1V的稳压器，用以给IC4提供正常的工作电压；VT6、VT7构成功率放大电路，用以推动扬声器B（从这样的功率放大电路可以看出，这个IC4输出的应该是音调信号，并非语音，否则失真会很大）；最后还有C8，他是个本振的振荡电容，为IC4的内部振荡电路提供振荡条件（改变他的大小可调整输出音频频率的高低）。
最后一个部分就是系统供电部分，C11、R12构成交流衰弱器，VD2、VD3构成半波整流器，IC5、C9、C10构成9V稳压器。市电经交流衰弱（准确的说应该是降压）后加到半波整流器整流（使其输出的极性始终为一定），最后经9V稳压器输出稳定的9V直流电源给整个系统提供正常的电压，使其稳定工作。
如果还有哪里不懂可以随时问我。

❹ 稳压二极管的主要功能是什么常用于什么电路中

• 稳压二极管（又称齐纳二极管），是一种直到临界反向击穿电压前都有很高电阻的半导体器件。
  常应用于电源中的稳压，保护电路中。
  下图是一个串联型稳压电路，其中稳压二极管D把BG基极钳位在13V，BG发射极就会输出稳定的+12V（计算方法：13-0.7=12）。这种电路适合负载需要大电流时
  

  

  除以上几种常见的电路还有，浪涌保护电路，限幅电路，电弧抑制电路等等都会用到不同参数的稳压二极管。

❺ AFM中样品表面性质对测量的影响

原子力显微镜中探针与样品间作用力及AFM 的应用

马全红 赵 冰X 张征林 朱争鸣
(东南大学化学化工系 南京210096)

摘要 综合讨论了原子力显微镜(AFM) 中探针与样品间作用力,特别是范德华力的形成机制;
并假定针尖形状为抛物形,定量研究了针尖与样品间作用力,探讨了AFM 的若干应用。

1 前言[1～3 ]

在现代科学技术中,常常需要研究尺寸小于可见光波长的物体,例如研究单个蛋白质分
子,考察样品中原子尺度的缺陷,设计微电子电路图等等,几十年来虽有许多用于表面结构分
析的现代仪器问世,但多数技术都是繁琐的、破坏性的方法。1982 年,国际商业机器公司苏黎
士实验室的Gerd Binig 和Heinrich Rohrer 研制成功了扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Micro2
scope ,STM) ,1986 年又推出了原子力显微镜(Atomic Force Microscope ,AFM) ,从而打开了直接观
测微观世界的大门。

扫描隧道显微镜利用量子理论中的隧道效应,控制隧道电流的恒定而使探针随表面起伏
运动,从而描绘出表面态密度的分布或原子排列的图象,STM 只能直接观察导体和半仿拦导体的表
面结构,在原子力显微镜中,不再要求试样具有导电表面,而是利用探针尖端原子与试样表面
原子的电子云相重叠时所产生的作用力,大大扩展了它的适用范围,适用于更多类型材料的表
面成像。AFM 的工作原理接近指针轮廓仪,且采用STM 技术。其原理示意图见图1:

将一个对微弱力极敏感
的微悬臂一端固定,其弹性常
数比原子间弹性常数低一个
数量级, 另一端有微小针尖,
由于针尖尖端原子与样品原
子间存在极微弱的作用力
(10 -8 ～10 -6N) ,扫描时控制作

用力的恒定,带针尖的微悬臂图1 STM 和AFM 原理示意图
将对应于原子间作用力的等
位面,在垂直于样品表面方向起伏运动,利用光学检测法或隧道电流检测法,测得微悬臂对应
于扫描各点的位置变化,从而获得样品表面原子级形貌信息。

X 东南大学生医系生物电子学实验室

. 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.

图2 虚光子分布示意图

2 AFM 中探针和样品间作用力[4～6]

2. 1 范德华力
任何物体在它的内部或表面都存在有波动电磁场,一部分表现为传输波,一部分表现为有
阻尼、按指数衰减的“瞬时”波,这种辐射场主要有两个来源:量子振动和永久多电极的热激发。
在AFM 探针逐渐靠近样品表面时,产生“虚光子图像”(virtual
photon image) ,如图2 所示。针尖与样品相距很远时,其表面附
近将出现一定的虚光子分布。当它们靠近后虚光子彼此发生
交换作用码大仿, 从而引起二者之间的宏观范德华力( VDW) 。
Dzyalosdinskii ,Lifshitz 和Pitaevskii (DLP) 运用量子场统计物理的
方法,首次计算了浸在水溶液中的两个宏观物体之间互相作用
所产生的范德华力,其相互作用力的大小和范围以一种复杂的
方式依赖于探针、样品和针尖附近样品表面的微观几何特征和
介电特性。在非接触式AFM 中,可进行合理的几何假设并假定探针和样品具有类似球体的各
向同性介电性质,这样就可以用DLP 形基本框架进行研究。为此可提出“Hamaker 常数”、“非迟纤
阻滞Hamaker 常数”“、阻滞波长”3 个常数来完整地表述由探针、样品和环境介质所组成的系
统,把非接触AFM 作为图像形貌和表面分析的一个理想工具。

2. 2 其他作用力
针尖与样品表面可能发生形变,从而有形变(或粘滞) 力,若探针和样品接触到液体,则常
会观察到它们表面带有电荷,产生静电力;此外,特定材料的探针和样品,可能会有磁力,样品
表面可能存在液体而产生表面张力,以及一些由于彼此间化学结合而产生的作用力。若对探
针和样品进行预处理和精心设计,可避免形变力、磁力、表面张力、化学作用力等影响,作为近
似计算,可以只考虑斥力和范德华力。

2. 3 作用力的定量研究
根据Lennard2Janes 公式,原子间的相互作用势能如下:
αβ

u(r) = 12 -6 (1)

rr
其中, r 是所研究的原子之间的距离,α、β为相互作用参数,第一项是相互排斥作用势能,
第二项是范德华力的相互吸引作用势能。
首先求算范德华力,正象文献[5] 中所指出的“宏观物体间的范德华力是由它们中单个原
子间作用的总和决定的”,据此可以确定此长程力随距离的变化规律。假设针尖绕Z 轴旋转
成抛物形,尖端的曲率半径设为R,d 为针尖至样品平面距离,则有针尖方程为:

22

x +y

Z= 2 R
+d (2)

计算样品平面( x. y) 和单个针尖原子之间的引力势能u( l) ,忽略样品的有限尺寸引起的
边缘效应,可以得到:

βn1π

u(l) =-
6 l2 (3)

式中, l 是从针尖原子到样品之间的距离,n1 是样品的原子密度。
此式对高为H 的抛物形针尖进行积分,经整理得到范德华引力为:

34

. 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.

AR d2

Fatt =-
6 d2 (1 -3
H2 ) (式中A 为Hamarker 常数) (4)

再求算斥力,针尖和样品间的斥力是短程力,一般可表示为exp ( -r/ r0), r0 为相互作用
半径(<0.1nm) ,其有效相互排斥仅发生在最近的原子之间,由此得到针尖和样品间的斥力势
能:
urep = αN/ d12 (5)
α为参数,N 是针尖尖端的有效原子数,在一般的研究中可根据针尖的半径来确定。若考
虑针尖尖端发生形变,样品形变忽略不计,对形变后的针尖和平面样品进行积分,得斥力为:

Frep = 4π2αn1 n2 r 40 R(1 +
Δr0
d) exp (-
d+
r0
Δd) (6)

式中d 为非形变针尖和样品间距,Δd 为针尖形变量, n2 是针尖原子密度。

最终可求得针尖和样品表面作用力为:

Ftot =
12αN-
AR
-3 d2
(7)

d13 6 d2 (1
H2)

2. 4 其他形状的针尖
在前面的讨论中我们假定了针尖为抛物形,实际针尖可能是其它形状,如圆锥形、双曲线、
球形等等。但不管何种针尖,只要保持曲率半径R 不变,斥力就相同, 而引力与长程相互作用
有关,随针尖形状不同,可以对(3) 式按针尖形状进行积分得到引力。经计算发现,如果曲率半
径R > 10nm , 无论选择何种形状针尖得到的Ftot 都是一样的。在一般的实验中这个条件可以
得到满足。

3 AFM 的应用前景[7～11]

AFM 具有分辨率高、成本低、消耗低、工作范围宽等一系列优点, 可在真空、大气、溶液、常
温、低温等不同的环境下工作,已被大量应用于表面分析领域,通过对表面形貌的分析、归纳、
总结,可进一步得到更深层次的信息。

用AFM 已经获得了包括绝缘体和导体在内的许多不同材料的原子级分辨率图像,首先获
得的是层状化合物图像,如石墨、MoS2 和氮化硼等。其后又在大气和水覆盖下获得在云母片
上外延生长的金膜表面的原子图像,还得到了LiF 和NaCl 等离子晶体的原子级分辨率图像。

沸石是在原子或分子尺度上具规则小孔或多通道结构的结晶硅铝酸盐,已广泛应用于化
学工业中,用AFM 可实时观察中性分子和离子在沸石表面的吸附,进而阐明分子筛网内外表
面化学、表面结构和多相催化等许多关于沸石的化学本质。

Si (111) 表面的7 ×7 重构是表面科学中热点问题之一,曾提出多种理论和实验技术,采用
AFM/ STM 技术相结合可测得硅活性表面Si (111) -7 ×7 的原子分辨率图像,同时发现GaAs

(110) 有类似于Si (110) 面的链状化学结构,通过表面态密度的能量关联来区分同一晶胞的不
同化学元素,此技术可推广到其他异质系统。
AFM 还可以在原子级分辨率的水平上对浸在电解液中的电极进行现场观察,由于AFM 的
针尖可以是不参与电化学反应的非导体,因而比用STM 更为有利。
除了观察原子级平坦的表面结构之外,AFM 还成功地应用于观察吸附在基底上的有机分
子和生物样品,如山梨酸、DNA 、红紫膜和蛋白质表面,在水下进行AFM 实验除了允许在较小
相互作用力下工作外,还提供了在生理环境中直接观察生物样品的可能性。Quate 等人用AFM

35

. 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.

实时观察了一种在血液块凝中起重要作用的蛋白质——血纤维蛋白原的聚合过程,显示了

AFM 在研究实时生物过程中微妙细节的能力。
Hansma 和Radmacher 等综合评述了AFM 在有机样品从分子分辨有机薄膜到活的细胞应
用, 讨论了图像形成机理和新的成像模式,观察了L2B 膜,同时指出在活性位上“写”或“擦去”
分子以及控制分子的技术,可为新一代生物传感器奠定基础。近年来又运用AFM 技术在细胞
上直接观测到核膜孔、细胞骨架的重排,DNA 和RNA 聚合酶的相互作用、霍乱霉素和百日咳霉
素的结构等, 表明了AFM 在揭示生物和药物分子结构中的重要作用。
AFM 不仅可以观察在小范围内的精细结构,在大尺度物体的形貌观察中也起着重要作
用,如研究红血细胞、白血细胞、光盘中的记录位、集成电路芯片、半导体的倾斜超晶格结构等。
利用AFM 测量中对力的极端敏感性,可以测量样品表面的纳米级力学性质如弹性、塑性、
硬度和粘着力等,还能在原子水平上测量摩擦力,研究摩擦机理和液晶分子取向。在半导体技
术中用于分析晶粒尺寸、表面微粗糙度、表面缺陷和临界尺寸,表征平面结构和半导体薄膜,优
化清洗和刻蚀工艺等微细加工过程。

大量实例表明AFM 作为一项独立的表面结构分析方法, 已日趋成熟。它能够得到原子
级分辨率的图像,测量原子表面间作用力,分辨出单个原子。实时的得到表面三维图象,及对
应于表面电子密度的形貌;观察单个原子层的局部表面结构、表面缺陷、表面重构、表面吸附体
的形态和位置,以及由吸附体引起的表面重构等;测量表面的弹性、塑性、硬度、粘着力、摩擦力
等性质。配合扫描隧道谱还可得到有关表面电子结构的信息,例如表面的不同层次的态密度、
表面电子阱、表面势垒的变化和能隙结构等。可以预料AFM 在表面科学、材料科学、生命科学
等领域中有着广阔的应用前景。

参 考 文 献

1 Rnggar D. Physical Today , 1990 ,43(9) :23～30
2 白春礼. 扫描隧道显微技术及其应用. 上海:上海科技出版社,1992
3 Hansma P K, Hings V B. Science , 1988 ,242 : 209～226
4 Hartmann U. Ultramicros ,1992,42-44: 59～65
5 Sokolor I Y. Surface science , 1994 ,311 : 287～294
6 Girard C. Physical Review B , 1989 ,40 (18) : 12133～12139
7 Komiyaa M. Jpn J Appl Phys , 1996 ,35(4A) :2318～2325
8 Peters L. Semiconctor International . 1993 ,8 :61～64
9 Wison D L. J Vac Sci Technol , 1996 ,B14 (4) :2407～2416

10 Giessibl F J . Science , 1995 ,267(6) :68～71
11 张亦奕1 电子显微学新进展1 合肥:中国科技大学出版社,1996

(上接第28 页) 参 考 文 献

1 Brown I D , Altermatt D. Acta Cryst , 1985 ,B41 :244
2 Thorp H H. Inorg Chem , 1992 ,31 :1585
3 Chaudhuri P. Angew Chem , Int Ed Engl , 1985 ,24 :778
4 Scarrow R C. J Am Chem Soc , 1987 ,109 :7857
5 Bastian N R. J Am Chem Soc , 1988 ,110 :5581
6 Liu W, Thorp H H. Inorg Chem , 1993 ,32 :

36

. 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.