Generator naključnih števil: 5 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Ta članek vam prikazuje analogni generator naključnih števil.

To vezje začne ustvarjati naključni izhod, ko se človek dotakne vhodnega priključka. Izhod vezja je ojačan, integriran in še dodatno poveča hrup človeka, ki deluje kot antena in zbira elektromagnetne signale hrupa.

Vezje prikazuje povratne tranzistorje. Izbrati morate povratni upor, tako da bo napetost oddajnika zbiralnika tranzistorja vseh štirih tranzistorjev pristranska pri polovici napajalne napetosti.

če izdelujete to vezje, preberite celoten članek od začetka do konca, preden začnete s pripravami.

Zaloge

Sestavni deli: tranzistorji za splošno uporabo - 10, 470 uF kondenzatorji - 10, 1,5 kohm upor - 20, mešani upori (100 kohm - 1 Megohm) - 10, izolirane žice, matrična plošča/kos kartona, napajanje 1,5 V - 4,5 V oz. 1,5 V AA/AAA/C ali D baterija, 1,5 V baterijski snop/gumijasti trak. Vsi upori morajo biti majhne moči.

Dodatne komponente: spajkanje, 1 mm kovinska žica, 100 ohmski upori (1 W) - 5, ohišje, vijaki/matice/podložke, kovinski priključki (za priključitev izoliranih žic na vijake in matice).

Orodja: klešče, odstranjevalec žice, USB osciloskop, voltmeter.

Izbirna orodja: spajkalnik, večmetrski.

1. korak: Oblikujte vezje

Integrator v mojem vezju je v bistvu nizkoprepustni filter, ki se uporablja za zmanjšanje največje izhodne frekvence, da se prepreči prehitro nihanje naključnega števila. Napetost in tok kondenzatorja sta v naslednjem razmerju:

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

Napetost kondenzatorja Cc2 je enaka:

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

Če je tok stalen, bo potencialna napetost kondenzatorja Cc počasi rasla. Vendar pa v mojem vezju del toka vstopi v upor Rc2a. Z uporabo integratorja za to vezje lahko popravimo in filtriramo sinusni vhod v tranzistor Q3, s čimer pretvorimo vhod tranzistorja Q3 v enosmerni signal, ki bo zagotovil naključno vrednost, ki jo bodo ojačali tranzistorji Q3 in Q4. Zato v mojem vezju tranzistor Q2 v resnici ni integrator, ampak je podoben integratorju, prikazanemu tukaj:

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

Rc2a in Cc lahko zamenjate s kratkim stikom, zbiralnik Q2 priključite na kondenzator Cb3 in poskusite povezati zelo majhen kondenzator preko upora Rf2 in poglejte, kaj se zgodi.

Izračunajte najmanjšo frekvenco visokofrekvenčnega filtra za tranzistorske ojačevalnike Q1, Q3 in Q4:

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

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

= 0,11287584616 Hz

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

(Rb = 5, 600 ohmov v dejanskem vezju, ki sem ga naredil)

= 0,0476940195 Hz

Izračun frekvence nizkoprepustnega filtra presega področje uporabe tega članka. Na frekvenco nizkoprepustnega filtra vplivajo komponente Rc2a, Cc2, Rb3 in Cb3. Povečanje vrednosti teh komponent bo povečalo časovno konstanto in zmanjšalo frekvenco nizkoprepustnega filtra.

Zadnja stopnja ojačevalnika, izdelana s tranzistorjem Q4, ni obvezna.

2. korak: Simulacije

Simulacije kažejo, da tranzistorji niso pristranski pri polovici napajalne napetosti. Nagib tranzistorjev pri polovični napajalni napetosti ni nujen za delovanje tega vezja. Za napajanje 1,5 V je vsak tranzistor lahko pristranski pri 1 V ali 0,5 V.

Nižje vrednosti upora Rf bodo zmanjšale napetost oddajnika zbiralnika tranzistorja z dobavo več DC enosmernega toka na osnovo tranzistorja.

Stara programska oprema PSpice nima generatorja naključnega hrupa.

3. korak: Naredite vezje

Za Rc2a sem uporabil 5,6 kohmski upor namesto 1,5 komskega upora, ki je prikazan v vezju. Ne bi smelo biti velikih razlik. Moje vezje pa je imelo večji dobiček in največjo frekvenco nizkoprepustnega filtra (tranzistor Q2 je tudi nizkoprepustni filter). Moje vezje je potrebovalo tudi višji upor Rf2 za povečanje napetosti oddajnika kolektorja. Z zmanjšanjem prenapetostnega toka tranzistorskega kolektorja lahko Ic zmanjša tudi dobiček tranzistorskega toka.

Za Rb1, Rb2, Rb3 in Rb4 sem uporabil 5,6 kohm upor. Ne sme biti velike razlike. Moje vezje je imelo manjši dobiček.

Rf2 je mogoče izvesti z dvema 270 ohmskimi upori. Vendar imajo vsi tranzistorji drugačen tok, ki se lahko giblje od približno 100 do 500. Zato morate najti pravi upor za povratno informacijo. Zato sem v razdelku o komponentah navedel mešani uporniški paket. Za ta ojačevalnik lahko uporabite tudi tranzistorska vezja s stabilizirano pristranskostjo ali fiksno pristranskostjo.

Vezje lahko začne nihati. Lahko poskusite uporabiti filtre za napajanje, prikazane v tem članku:

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

(Zato sem določil 100 ohmske uporne moči)

4. korak: Zapiranje

Vidite, da pri izdelavi vezja skoraj nisem uporabljal spajkalnika.

Na fotografiji si lahko ogledate tudi kovinske priključke.

5. korak: Testiranje

Graf 1:

1. kanal: Vc1

Merilo: 0,5 V in 4 sekunde

Upoštevajte, da prvi tranzistor Q1 izhod Vc1 kaže, da so preostali trije tranzistorji neuporabni

Graf 2:

1. kanal: Vint1

2. kanal: Vo1

Merilo: 0,5 V in 40 sekund

Graf 3:

1. kanal: Vo1

2. kanal: Vo2

Merilo: 0,5 V in 40 sekund

Graf 4 (upor Rf2 ni vključen):

1. kanal: Vo1

2. kanal: Vo2

Merilo: 0,5 V in 20 sekund

Brez uporovnega upora Rf2 tranzistor Q2 ni pristranski pri polovici napajalne napetosti. Vezje deluje hitreje, z manj časa poravnave. Toda brez Rf2 je ta ojačevalnik tvegano vezje in morda ne bo deloval za vse vrste tranzistorjev in kondenzatorjev.