Генератор на произволни числа: 5 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Тази статия ви показва аналогов генератор на случайни числа.

Тази схема започва да генерира произволен изход, когато човек докосне входния терминал. Изходът на веригата се усилва, интегрира и допълнително усилва шума от човек, който действа като антена, събирайки електромагнитни шумови сигнали.

Веригата показва транзистори с отклонение за обратна връзка. Ще трябва да изберете резистор за обратна връзка, така че напрежението на излъчвателя на колектора на транзистора на четирите транзистора да е отклонено при наполовина захранващо напрежение.

ако правите тази схема, моля, прочетете цялата статия от началото до края, преди да започнете каквито и да било подготовки.

Консумативи

Компоненти: транзистори с общо предназначение - 10, 470 uF кондензатори - 10, 1.5 kohm резистор - 20, смесени резистори (100 kohm - 1 Megohm) - 10, изолирани проводници, матрична платка/парче картон, 1.5 V - 4.5 V захранване или 1,5 V батерия AA/AAA/C или D, 1,5 V батерия/гумена лента. Всички резистори трябва да са с ниска мощност.

Допълнителни компоненти: спойка, 1 мм метален проводник, 100 ома резистори (1 вата) - 5, корпус, болтове/гайки/шайби, метални съединители (за свързване на изолирани проводници към болтове и гайки).

Инструменти: клещи, маша за тел, USB осцилоскоп, волтметър.

Допълнителни инструменти: поялник, многометров.

Стъпка 1: Проектирайте веригата

Интеграторът в моята верига е по принцип нискочестотен филтър, използван за намаляване на максималната изходна честота, за да се предотврати прекалено бързото колебание на случайното число. Напрежението и токът на кондензатора имат следната връзка:

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

Напрежението на кондензатора Cc2 е равно на:

Vc (t) = (1/Cc)*Интеграл [Ic (t)]

Ако токът е постоянен, потенциалното напрежение на кондензатора Cc бавно ще расте. В моята верига обаче част от тока влиза в резистора Rc2a. Използването на интегратор за тази схема може да коригира и филтрира синусоидален вход към Q3 транзистор, като по този начин преобразува входа на Q3 транзистора в DC сигнал, който ще осигури произволна стойност, която да бъде усилена от Q3 и Q4 транзистори. Ето защо в моята схема Q2 транзисторът всъщност не е интегратор, а подобен на интегратор, показан тук:

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

Можете да замените Rc2a и Cc с късо съединение, да свържете Q2 колектора към Cb3 кондензатор и да опитате да свържете много малък кондензатор през Rf2 резистора и да видите какво ще се случи.

Изчислете минималната честота на високочестотен филтър за транзисторни усилватели Q1, Q3 и Q4:

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

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

= 0.11287584616 Hz

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

(Rb = 5, 600 ома в действителната верига, която направих)

= 0,0476940195 Hz

Изчисляването на честотата на нискочестотния филтър е извън обхвата на тази статия. Честотата на нискочестотния филтър се влияе от компонентите Rc2a, Cc2, Rb3 и Cb3. Увеличаването на стойността на тези компоненти ще увеличи времевата константа и ще намали честотата на нискочестотния филтър.

Последният етап на усилвателя, направен с Q4 транзистор, не е задължителен.

Стъпка 2: Симулации

Симулациите показват, че транзисторите не са отклонени при наполовина захранващо напрежение. Сместването на транзисторите при половин захранващо напрежение не е от съществено значение за тази схема да работи. За захранване от 1,5 V всеки транзистор може да бъде отклонен при 1 V или 0,5 V.

По -ниските стойности на резистора на Rf ще намалят напрежението на излъчвателя на колектора на транзистора, като доставят повече постоянен ток на сместване към базата на транзистора.

Старият софтуер PSpice няма генератор на случаен шум.

Стъпка 3: Направете веригата

Използвах 5,6 kohm резистор за Rc2a вместо 1,5 kohm резистор, който е показан във веригата. Не трябва да има голяма разлика. Моята верига обаче имаше по -висока печалба и максимална честота на нискочестотен филтър (Q2 транзисторът също е нискочестотен филтър). Моята верига също се нуждаеше от по -висок Rf2 резистор, за да увеличи напрежението на емитер на колектора. Въпреки това, намалявайки тока на отклонение на колектора на транзистора, Ic може да намали и усилването на тока на транзистора.

Използвах 5,6 kohm резистори за Rb1, Rb2, Rb3 и Rb4. Не трябва да има голяма разлика. Моята верига имаше по -ниска печалба.

Rf2 може да се реализира с два 270 ома резистора. Въпреки това, всички транзистори имат различно усилване на тока, което може да варира от около 100 до 500. По този начин трябва да намерите правилния резистор за обратна връзка. Ето защо посочих смесен резисторен пакет в секцията за компоненти. Можете също да използвате за този усилвател транзисторни схеми със стабилизирано отклонение или фиксирано отклонение.

Веригата може да започне да се колебае. Можете да опитате да използвате филтри за захранване, показани в тази статия:

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

(Ето защо посочих резисторите с висока мощност 100 ома)

Стъпка 4: Опаковка

Можете да видите, че почти не съм използвал поялник, когато правих веригата си.

Можете също да видите металните съединители на снимката.

Стъпка 5: Тестване

Графика 1:

Канал 1: Vc1

Мащаб: 0,5 V и 4 секунди

Имайте предвид, че първият транзистор Q1 изход Vc1 показва, че останалите три транзистора могат да бъдат безполезни

Графика 2:

Канал 1: Vint1

Канал 2: Vo1

Мащаб: 0,5 V и 40 секунди

Графика 3:

Канал 1: Vo1

Канал 2: Vo2

Мащаб: 0,5 V и 40 секунди

Графика 4 (без включен Rf2 резистор):

Канал 1: Vo1

Канал 2: Vo2

Мащаб: 0,5 V и 20 секунди

Без резистор Rf2 с обратна връзка, Q2 транзисторът не е отклонен при половин захранващо напрежение. Веригата работи по -бързо, с по -малко време за утаяване. Въпреки това, без Rf2 този усилвател е рискова схема и може да не работи за всички типове транзистори и кондензатори.