Generator de numere aleatorii: 5 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Acest articol vă arată un generator analogic de numere aleatorii.

Acest circuit începe să genereze ieșiri aleatorii atunci când un om atinge terminalul de intrare. Ieșirea circuitului este amplificată, integrată și amplifică în continuare zgomotul de la un om care acționează ca o antenă, adunând semnale electromagnetice de zgomot.

Circuitul prezintă tranzistoare de polarizare de feedback. Va trebui să selectați un rezistor de feedback, astfel încât tensiunea emițătorului colectorului tranzistorului tuturor celor patru tranzistoare să fie influențată la jumătate din tensiunea de alimentare.

dacă faceți acest circuit, vă rugăm să citiți întregul articol de la început până la sfârșit înainte de a începe orice pregătire.

Provizii

Componente: tranzistoare de uz general - 10, 470 uF condensatori - 10, rezistență de 1,5 kohm - 20, rezistențe mixte (100 kohm - 1 Megohm) - 10, fire izolate, tablă matricială / bucată de carton, 1,5 V - 4,5 V sursă de alimentare sau Baterie de 1,5 V AA / AAA / C sau D, ham de 1,5 V / bandă de cauciuc. Toate rezistențele trebuie să aibă putere redusă.

Componente opționale: lipire, sârmă metalică de 1 mm, rezistențe de 100 ohmi (1 watt) - 5, carcasă, șuruburi / piulițe / șaibe, conectori metalici (pentru conectarea firelor izolate la șuruburi și piulițe).

Instrumente: clește, decupant de sârmă, osciloscop USB, voltmetru.

Unelte opționale: lipitor, multimetru.

Pasul 1: Proiectați circuitul

Integratorul din circuitul meu este practic un circuit de filtrare trece-jos folosit pentru a reduce frecvența maximă de ieșire, pentru a preveni fluctuația numărului aleator prea repede. Tensiunea și curentul condensatorului au următoarea relație:

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

Tensiunea condensatorului Cc2 este egală cu:

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

Dacă curentul este constant, atunci tensiunea potențială a condensatorului Cc va crește încet. Cu toate acestea, în circuitul meu o parte din curent intră în rezistorul Rc2a. Folosirea unui integrator pentru acest circuit poate rectifica și filtra o intrare sinusoidală în tranzistorul Q3, transformând astfel intrarea tranzistorului Q3 într-un semnal DC care va oferi o valoare aleatorie care să fie amplificată de tranzistoarele Q3 și Q4. Acesta este motivul pentru care în circuitul meu tranzistorul Q2 nu este într-adevăr un integrator, ci similar cu un integrator prezentat aici:

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

Puteți înlocui Rc2a și Cc cu un scurtcircuit, conectați colectorul Q2 la condensatorul Cb3 și încercați să conectați un condensator foarte mic pe rezistorul Rf2 și să vedeți ce se întâmplă.

Calculați frecvența minimă a filtrului de trecere înaltă pentru amplificatoarele cu tranzistor Q1, Q3 și Q4:

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

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

= 0,11287584616 Hz

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

(Rb = 5, 600 ohmi în circuitul real pe care l-am realizat)

= 0,0476940195 Hz

Calculul frecvenței filtrului de trecere joasă depășește scopul acestui articol. Frecvența filtrului trece jos este afectată de componentele Rc2a, Cc2, Rb3 și Cb3. Creșterea valorii acestor componente va crește constanta de timp și va reduce frecvența filtrului de trecere joasă.

Ultimul stadiu amplificator realizat cu tranzistorul Q4 este opțional.

Pasul 2: Simulări

Simulările arată că tranzistoarele nu sunt părtinitoare la jumătate din tensiunea de alimentare. Biasarea tranzistoarelor la jumătate din tensiunea de alimentare nu este esențială pentru ca acest circuit să funcționeze. Pentru alimentare de 1,5 V fiecare tranzistor poate fi polarizat la 1 V sau 0,5 V.

Valorile mai mici ale rezistorului Rf vor reduce tensiunea emițătorului colectorului tranzistorului furnizând mai mult curent de polarizare DC la baza tranzistorului.

Vechiul software PSpice nu are un generator de zgomot aleatoriu.

Pasul 3: Faceți circuitul

Am folosit un rezistor de 5,6 kohm pentru Rc2a în loc de un rezistor de 1,5 kohm care este prezentat în circuit. Nu ar trebui să existe prea multe diferențe. Cu toate acestea, circuitul meu a avut un câștig mai mare și o frecvență maximă a filtrului de trecere joasă (tranzistorul Q2 este, de asemenea, un filtru de trecere jos). Circuitul meu avea nevoie, de asemenea, de un rezistor Rf2 mai mare pentru a crește tensiunea emițătorului colectorului de polarizare. Cu toate acestea, reducând curentul de polarizare a colectorului tranzistorului, Ic poate reduce și câștigul de curent al tranzistorului.

Am folosit rezistențe de 5,6 kohm pentru Rb1, Rb2, Rb3 și Rb4. Nu ar trebui să existe prea multe diferențe. Circuitul meu a avut un câștig mai mic.

Rf2 poate fi implementat cu două rezistențe de 270 ohmi. Cu toate acestea, toate tranzistoarele au un câștig diferit de curent, care poate varia de la aproximativ 100 la 500. Astfel, aveți nevoie să găsiți rezistorul de feedback potrivit. Acesta este motivul pentru care am specificat un pachet de rezistențe mixte în secțiunea de componente. Puteți utiliza, de asemenea, circuite stabilizate de tranzistor cu polarizare stabilă sau polarizare fixă pentru acest amplificator.

Circuitul ar putea începe să oscileze. Puteți încerca să utilizați filtrele de alimentare prezentate în acest articol:

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

(Acesta este motivul pentru care am specificat rezistențele de 100 ohmi de mare putere)

Pasul 4: încastrare

Puteți vedea că aproape nu am folosit un fier de lipit atunci când mi-am făcut circuitul.

Puteți vedea și conectorii metalici din fotografie.

Pasul 5: Testare

Graficul 1:

Canalul 1: Vc1

Scara: 0,5 V și 4 secunde

Rețineți că primul tranzistor Q1 ieșire Vc1 arată că restul de trei tranzistoare ar putea fi inutile

Graficul 2:

Canalul 1: Vint1

Canalul 2: Vo1

Scala: 0,5 V și 40 de secunde

Graficul 3:

Canalul 1: Vo1

Canalul 2: Vo2

Scala: 0,5 V și 40 de secunde

Graficul 4 (fără rezistor Rf2 inclus):

Canalul 1: Vo1

Canalul 2: Vo2

Scala: 0,5 V și 20 de secunde

Fără rezistență Rf2 de feedback, tranzistorul Q2 nu este polarizat la jumătate din tensiunea de alimentare. Circuitul funcționează mai repede, cu un timp de decantare mai mic. Cu toate acestea, fără Rf2, acest amplificator este un circuit riscant și s-ar putea să nu funcționeze pentru toate tipurile de tranzistoare și condensatoare.