Véletlenszám -generátor: 5 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Ez a cikk egy analóg véletlenszám -generátort mutat be.

Ez az áramkör véletlen kimenetet kezd generálni, amikor egy ember megérinti a bemeneti terminált. Az áramkör kimenete felerősödik, integrálódik, és tovább erősíti az emberi zajokat, amelyek antennaként működnek, elektromágneses zajjeleket gyűjtve.

Az áramkör visszacsatolásos torzító tranzisztorokat mutat. Ki kell választania egy visszacsatoló ellenállást úgy, hogy mind a négy tranzisztor tranzisztoros kollektor -emitter feszültsége fél tápfeszültség mellett torz legyen.

ha ezt az áramkört készíti, kérjük, olvassa el az egész cikket az elejétől a végéig, mielőtt bármilyen előkészületet elkezdene.

Kellékek

Komponensek: általános célú tranzisztorok - 10, 470 uF kondenzátorok - 10, 1,5 kohm ellenállás - 20, vegyes ellenállások (100 kohm - 1 Megohm) - 10, szigetelt vezetékek, mátrixlap/kartondoboz, 1,5 V - 4,5 V tápegység vagy 1,5 V AA/AAA/C vagy D elem, 1,5 V akkumulátor kábelköteg/gumiszalag. Minden ellenállásnak kis teljesítményűnek kell lennie.

Opcionális alkatrészek: forrasztás, 1 mm -es fémhuzal, 100 ohmos ellenállások (1 Watt) - 5, burkolat, csavarok/anyák/alátétek, fém csatlakozók (szigetelt vezetékek csavarokhoz és anyákhoz való csatlakoztatásához).

Eszközök: fogó, dróthúzó, USB oszcilloszkóp, voltmérő.

Opcionális eszközök: forrasztópáka, többméteres.

1. lépés: Tervezze meg az áramkört

Az áramköröm integrátora alapvetően aluláteresztő szűrőáramkör, amely a maximális kimeneti frekvencia csökkentésére szolgál, hogy megakadályozza a véletlenszám túl gyors ingadozását. A kondenzátor feszültsége és árama a következő összefüggésben van:

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

A Cc2 kondenzátor feszültsége egyenlő:

Vc (t) = (1/Cc)*Integrált [Ic (t)]

Ha az áram állandó, akkor a Cc kondenzátor potenciális feszültsége lassan növekszik. Az áramkörömben azonban az áram egy része belép az Rc2a ellenállásba. Ha integrátort használ ehhez az áramkörhöz, akkor a szinuszos bemenetet kiegyenlítheti és szűrheti Q3 tranzisztorrá, így a Q3 tranzisztor bemenetet DC jellé alakíthatja, amely véletlenszerű értéket biztosít a Q3 és Q4 tranzisztorokkal. Ezért az áramkörömben a Q2 tranzisztor valójában nem integrátor, hanem hasonló az itt látható integrátorhoz:

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

Rövidzárlatra cserélheti az Rc2a -t és a Cc -t, csatlakoztathatja a Q2 kollektorát a Cb3 kondenzátorhoz, és megpróbálhat egy nagyon kicsi kondenzátort csatlakoztatni az Rf2 ellenálláshoz, és megláthatja, mi történik.

Számítsa ki a Q1, Q3 és Q4 tranzisztoros erősítők minimális felüláteresztő szűrő frekvenciáját:

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

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

= 0,11287584616 Hz

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

(Rb = 5, 600 ohm az általam készített áramkörben)

= 0,0476940195 Hz

Az aluláteresztő szűrő frekvenciájának kiszámítása kívül esik e cikk keretein. Az aluláteresztő szűrő frekvenciáját az Rc2a, Cc2, Rb3 és Cb3 komponensek befolyásolják. Ezen összetevők értékének növelése növeli az időállandót és csökkenti az aluláteresztő szűrő frekvenciáját.

A Q4 tranzisztorral készített utolsó erősítőfokozat opcionális.

2. lépés: Szimulációk

A szimulációk azt mutatják, hogy a tranzisztorok nincsenek torzítva fél tápfeszültségnél. A tranzisztorok előfeszítése fél tápfeszültség mellett nem elengedhetetlen az áramkör működéséhez. 1,5 V -os tápfeszültség esetén minden tranzisztor előfeszíthető 1 V vagy 0,5 V feszültség mellett.

Az alacsonyabb Rf ellenállásértékek csökkentik a tranzisztor kollektor emitter feszültségét, mivel több egyenáramú előfeszítő áramot szolgáltatnak a tranzisztor bázisra.

A régi PSpice szoftver nem rendelkezik véletlenszerű zajgenerátorral.

3. lépés: Készítse el az áramkört

Az Rc2a -hoz 5,6 kohm ellenállást használtam az áramkörben látható 1,5 kohm ellenállás helyett. Nem lehet sok különbség. Az áramköröm azonban nagyobb erősítéssel és maximális aluláteresztő szűrőfrekvenciával rendelkezett (a Q2 tranzisztor szintén aluláteresztő szűrő). Az áramkörömnek szüksége volt egy magasabb Rf2 ellenállásra is, hogy növelje az előfeszítő kollektor emitter feszültségét. A tranzisztoros kollektor előfeszítő áramának csökkentésével azonban az Ic csökkentheti a tranzisztor áramerősségét is.

Rb1, Rb2, Rb3 és Rb4 esetén 5,6 kohm ellenállást használtam. Nem lehet sok különbség. Az áramkörömnek alacsonyabb volt a nyeresége.

Az Rf2 két 270 ohmos ellenállással valósítható meg. Mindazonáltal minden tranzisztornak eltérő áramerőssége van, amely körülbelül 100 és 500 között lehet. Így meg kell találnia a megfelelő visszacsatolási ellenállást. Ezért adtam meg egy vegyes ellenálláscsomagot az alkatrészek részben. Ehhez az erősítőhöz stabilizált torzítású vagy rögzített előfeszítésű tranzisztor áramköröket is használhat.

Az áramkör rezegni kezdhet. Megpróbálhatja a cikkben bemutatott tápegység -szűrőket használni:

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

(Ezért adtam meg a nagy teljesítményű 100 ohmos ellenállásokat)

4. lépés: Bővítés

Látható, hogy szinte nem használtam forrasztópárat az áramkör elkészítésekor.

A képen a fém csatlakozókat is láthatja.

5. lépés: Tesztelés

1. grafikon:

1. csatorna: Vc1

Skála: 0,5 V és 4 másodperc

Megjegyezzük, hogy az első Q1 tranzisztor kimenet Vc1 azt mutatja, hogy a fennmaradó három tranzisztor haszontalan lehet

2. grafikon:

1. csatorna: Vint1

2. csatorna: Vo1

Skála: 0,5 V és 40 másodperc

3. grafikon:

1. csatorna: Vo1

2. csatorna: Vo2

Skála: 0,5 V és 40 másodperc

4. grafikon (nem tartalmazza az Rf2 ellenállást):

1. csatorna: Vo1

2. csatorna: Vo2

Skála: 0,5 V és 20 másodperc

Visszacsatolás nélküli Rf2 ellenállás esetén a Q2 tranzisztor nincs előfeszítve fél tápfeszültségnél. Az áramkör gyorsabban működik, kevesebb beállási idővel. Rf2 nélkül azonban ez az erősítő kockázatos áramkör, és előfordulhat, hogy nem működik minden típusú tranzisztor és kondenzátor esetén.