Generator slučajnih brojeva: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Ovaj članak prikazuje analogni generator slučajnih brojeva.

Ovaj krug počinje stvarati slučajni izlaz kada čovjek dodirne ulazni terminal. Izlaz kruga je pojačan, integriran i dodatno pojačava šum čovjeka koji djeluje poput antene, prikupljajući signale elektromagnetske buke.

Krug prikazuje povratne tranzistore. Morat ćete odabrati otpornik povratne sprege tako da napon emitera odašiljača na sva četiri tranzistora bude pristran na pola napona napajanja.

ako pravite ovaj sklop, molimo vas da prije početka priprema pročitate cijeli članak od početka do kraja.

Pribor

Komponente: tranzistori opće namjene - 10, 470 uF kondenzatori - 10, 1,5 kohm otpornik - 20, mješoviti otpornici (100 kohm - 1 Megohm) - 10, izolirane žice, matrična ploča/komad kartona, napajanje od 1,5 V - 4,5 V ili 1,5 V AA/AAA/C ili D baterija, 1,5 V kabelski svežanj/gumica. Svi otpornici moraju biti male snage.

Dodatne komponente: lemljenje, metalna žica 1 mm, otpornici od 100 ohma (1 W) - 5, kućište, vijci/matice/podloške, metalni priključci (za spajanje izoliranih žica na vijke i matice).

Alati: kliješta, skidač žice, USB osciloskop, voltmetar.

Dodatni alati: lemilica, višemetarska.

Korak 1: Dizajnirajte krug

Integrator u mom krugu je u osnovi niskopropusni filtarski krug koji se koristi za smanjenje maksimalne izlazne frekvencije kako bi se spriječilo prebrzo fluktuiranje slučajnog broja. Napon i struja kondenzatora imaju sljedeći odnos:

Ic (t) = C*dVc (t)/dt

Napon kondenzatora Cc2 jednak je:

Vc (t) = (1/Cc)*Integral [Ic (t)]

Ako je struja konstantna tada će potencijalni napon kondenzatora Cc polako rasti. Međutim, u mom krugu dio struje ulazi u otpornik Rc2a. Korištenje integratora za ovaj krug može ispraviti i filtrirati sinusoidni ulaz na tranzistor Q3, pretvarajući tako ulaz tranzistora Q3 u istosmjerni signal koji će osigurati slučajnu vrijednost koju će pojačati tranzistori Q3 i Q4. To je razlog zašto u mom krugu Q2 tranzistor zapravo nije integrator, već je sličan ovdje prikazanom integratoru:

www.instructables.com/id/Transistor-Integrator/

Možete zamijeniti Rc2a i Cc kratkim spojem, spojiti Q2 kolektor na Cb3 kondenzator i pokušati spojiti vrlo mali kondenzator preko otpornika Rf2 i vidjeti što će se dogoditi.

Izračunajte minimalnu frekvenciju visokopropusnog filtera za tranzistorska pojačala Q1, Q3 i Q4:

fhpf = 1 / (2*pi*(Rb + Rc)*Cb)

= 1 / (2*pi*(1, 500 ohma + 1, 500 ohma)*(470*10^-6))

= 0.11287584616 Hz

fl = 1 / (2*pi*(1, 500 ohma + 5, 600 ohma)*(470*10^-6))

(Rb = 5, 600 ohma u stvarnom krugu koji sam napravio)

= 0,0476940195 Hz

Izračun frekvencije niskopropusnog filtera izvan je opsega ovog članka. Na frekvenciju niskopropusnog filtra utječu komponente Rc2a, Cc2, Rb3 i Cb3. Povećanjem vrijednosti tih komponenti povećat će se vremenska konstanta i smanjiti frekvencija niskopropusnog filtra.

Posljednji stupanj pojačala napravljen s Q4 tranzistorom nije obavezan.

Korak 2: Simulacije

Simulacije pokazuju da tranzistori nisu pristrani pri pola napona napajanja. Nagib tranzistora na pola napona napajanja nije bitan za rad ovog kruga. Za napajanje od 1,5 V svaki tranzistor može biti pristran na 1 V ili 0,5 V.

Niže vrijednosti otpornika Rf smanjit će napon emitera odašiljača kolektora tranzistora napajanjem više DC istosmjerne struje na bazu tranzistora.

Stari softver PSpice nema generator slučajne buke.

Korak 3: Napravite krug

Koristio sam otpornik od 5,6 kohma za Rc2a umjesto otpornika od 1,5 koha koji je prikazan u krugu. Ne bi trebalo biti velike razlike. Međutim, moj krug je imao veći dobitak i maksimalnu frekvenciju niskopropusnog filtra (Q2 tranzistor je također niskopropusni filter). Mojem krugu je također trebao veći otpornik Rf2 za povećanje napona odašiljača kolektora. Međutim, smanjenjem strujnog utjecaja kolektora tranzistora, Ic može smanjiti i pojačanje tranzistorske struje.

Koristio sam 5,6 kohm otpornike za Rb1, Rb2, Rb3 i Rb4. Ne bi trebalo biti velike razlike. Moj sklop je imao manji dobitak.

Rf2 se može implementirati s dva otpornika od 270 ohma. Međutim, svi tranzistori imaju različito strujno pojačanje koje se može kretati od oko 100 do 500. Stoga vam je potrebno pronaći odgovarajući otpornik povratne sprege. Zbog toga sam u odjeljku komponenti naveo mješoviti otpornički paket. Za ovo pojačalo možete koristiti i tranzistorska kola sa stabiliziranim ili fiksnim pristranostima.

Krug bi mogao početi oscilirati. Možete pokušati koristiti filtere za napajanje prikazane u ovom članku:

www.instructables.com/id/Transistor-VHF-Amplifier/

(Zato sam naveo otpornike velike snage 100 ohma)

Korak 4: Zatvaranje

Možete vidjeti da gotovo nisam koristio lemilicu pri izradi svog kola.

Na fotografiji možete vidjeti i metalne priključke.

Korak 5: Testiranje

Grafikon 1:

Kanal 1: Vc1

Ljestvica: 0,5 V i 4 sekunde

Imajte na umu da prvi tranzistorski Q1 izlaz Vc1 pokazuje da bi preostala tri tranzistora mogla biti beskorisna

Grafikon 2:

Kanal 1: Vint1

Kanal 2: Vo1

Ljestvica: 0,5 V i 40 sekundi

Grafikon 3:

Kanal 1: Vo1

Kanal 2: Vo2

Ljestvica: 0,5 V i 40 sekundi

Grafikon 4 (nije uključen otpornik Rf2):

Kanal 1: Vo1

Kanal 2: Vo2

Ljestvica: 0,5 V i 20 sekundi

Bez otpornika Rf2 otpornika, Q2 tranzistor nije pristran na pola napona napajanja. Krug radi brže, s manje vremena taloženja. Međutim, bez Rf2 ovo pojačalo je rizičan krug i možda neće raditi za sve vrste tranzistora i kondenzatora.