Tilfeldig tallgenerator: 5 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Denne artikkelen viser deg en analog tilfeldig tallgenerator.

Denne kretsen begynner å generere tilfeldig utgang når et menneske berører inngangsterminalen. Kretsutgangen forsterkes, integreres og forsterker støyen fra et menneske som fungerer som en antenne og samler elektromagnetiske støysignaler.

Kretsen viser tilbakemeldingsskjevhetstransistorer. Du må velge en tilbakemeldingsmotstand, slik at transistorsamlerens emitterspenning til alle fire transistorer er forspent til halv forsyningsspenning.

Hvis du lager denne kretsen, vennligst les hele artikkelen fra begynnelse til slutt før du starter noen forberedelser.

Rekvisita

Komponenter: generelle transistorer - 10, 470 uF kondensatorer - 10, 1,5 kohm motstand - 20, blandede motstander (100 kohm - 1 Megohm) - 10, isolerte ledninger, matrisekort/kartong, 1,5 V - 4,5 V strømforsyning eller 1,5 V AA/AAA/C eller D batteri, 1,5 V batterisele/gummibånd. Alle motstander må ha lav effekt.

Valgfrie komponenter: loddetinn, 1 mm metalltråd, 100 ohm motstander (1 watt) - 5, innkapsling, bolter/muttere/skiver, metallkontakter (for tilkobling av isolerte ledninger til bolter og muttere).

Verktøy: tang, wire stripper, USB oscilloskop, voltmeter.

Valgfrie verktøy: loddejern, multi-meter.

Trinn 1: Design kretsen

Integratoren i kretsen min er i utgangspunktet en lavpassfilterkrets som brukes til å redusere maksimal utgangsfrekvens for å forhindre at tilfeldig tall svinger for raskt. Kondensatorspenning og strøm har følgende forhold:

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

Cc2 kondensatorspenningen er lik:

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

Hvis strømmen er konstant, vil Cc -kondensatorens potensialspenning sakte vokse. I min krets kommer imidlertid en del av strømmen inn i Rc2a -motstanden. Ved å bruke en integrator for denne kretsen kan du rette opp og filtrere en sinusformet inngang til Q3 -transistor, og dermed konvertere Q3 -transistorinngangen til et DC -signal som vil gi en tilfeldig verdi som skal forsterkes av Q3- og Q4 -transistorer. Dette er grunnen til at i min krets er Q2 -transistoren egentlig ikke en integrator, men ligner en integrator vist her:

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

Du kan erstatte Rc2a og Cc med en kortslutning, koble Q2 -samleren til Cb3 -kondensatoren og prøve å koble en veldig liten kondensator over Rf2 -motstanden og se hva som skjer.

Beregn minimum høypassfilterfrekvens for Q1, Q3 og Q4 transistorforsterkere:

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 i selve kretsen jeg laget)

= 0,0476940195 Hz

Beregning av lavpassfilterfrekvensen er utenfor denne artikkelen. Lavpassfilterfrekvensen påvirkes av Rc2a, Cc2, Rb3 og Cb3 komponenter. Å øke verdien av disse komponentene vil øke tidskonstanten og redusere lavpassfilterfrekvensen.

Det siste forsterkertrinnet med Q4 -transistor er valgfritt.

Trinn 2: Simuleringer

Simuleringer viser at transistorer ikke er partisk ved halv forsyningsspenning. Forspenning av transistorene ved halv forsyningsspenning er ikke avgjørende for at denne kretsen skal fungere. For 1,5 V forsyning kan hver transistor være forspent til 1 V eller 0,5 V.

Lavere Rf -motstandsverdier vil redusere transistorsamlerens emitterspenning ved å levere mer likspenningsstrøm til transistorbasen.

Den gamle PSpice -programvaren har ikke en tilfeldig støygenerator.

Trinn 3: Lag kretsen

Jeg brukte en 5,6 kohm motstand for Rc2a i stedet for 1,5 kohm motstand som er vist i kretsen. Det skal ikke være så stor forskjell. Kretsen min hadde imidlertid en høyere forsterkning og maksimal lavpassfilterfrekvens (Q2 -transistor er også lavpassfilter). Kretsen min trengte også en høyere Rf2 -motstand for å øke forspenningssamlerens emitterspenning. Imidlertid kan Ic redusere transistorstrømforsterkningen ved å redusere forspenningsstrømmen for transistorsamleren.

Jeg brukte 5,6 kohm motstander for Rb1, Rb2, Rb3 og Rb4. Det skal ikke være så stor forskjell. Kretsen min hadde lavere gevinst.

Rf2 kan implementeres med to 270 ohm motstander. Imidlertid har alle transistorer en annen strømforsterkning som kan variere fra omtrent 100 til 500. Dermed trenger du den riktige tilbakemeldingsmotstanden. Dette er grunnen til at jeg spesifiserte en blandet motstandspakke i komponentdelen. Du kan også bruke stabiliserte forspenninger eller faste forspenningstransistorkretser for denne forsterkeren.

Kretsen kan begynne å svinge. Du kan prøve å bruke strømforsyningsfiltre vist i denne artikkelen:

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

(Dette er grunnen til at jeg spesifiserte høyeffekt 100 ohm motstander)

Trinn 4: Innkapsling

Du kan se at jeg nesten ikke brukte et loddejern da jeg laget kretsen min.

Du kan også se metallkontaktene på bildet.

Trinn 5: Testing

Graf 1:

Kanal 1: Vc1

Skala: 0,5 V og 4 sekunder

Vær oppmerksom på at den første transistoren Q1 -utgangen Vc1 viser at de resterende tre transistorene kan være ubrukelige

Graf 2:

Kanal 1: Vint1

Kanal 2: Vo1

Skala: 0,5 V og 40 sekunder

Graf 3:

Kanal 1: Vo1

Kanal 2: Vo2

Skala: 0,5 V og 40 sekunder

Graf 4 (Ingen Rf2 -motstand inkludert):

Kanal 1: Vo1

Kanal 2: Vo2

Skala: 0,5 V og 20 sekunder

Uten tilbakemelding Rf2 -motstand er Q2 -transistoren ikke forspent ved halv forsyningsspenning. Kretsen fungerer raskere, med mindre avregningstid. Uten Rf2 er imidlertid denne forsterkeren en risikokrets og fungerer kanskje ikke for alle transistor- og kondensatortyper.