Willekeurige nummergenerator: 5 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Dit artikel toont u een analoge generator voor willekeurige getallen.

Dit circuit begint willekeurige uitvoer te genereren wanneer een mens de invoerterminal aanraakt. De circuituitgang wordt versterkt, geïntegreerd en versterkt verder de ruis van een mens die als een antenne werkt en elektromagnetische ruissignalen verzamelt.

De schakeling toont feedback-biastransistors. U zult een terugkoppelweerstand moeten selecteren zodat de transistorcollector-emitterspanning van alle vier de transistors wordt voorgespannen op halve voedingsspanning.

als je dit circuit maakt, lees dan het hele artikel van begin tot eind voordat je met voorbereidingen begint.

Benodigdheden

Componenten: transistors voor algemeen gebruik - 10, 470 uF condensatoren - 10, 1,5 kohm weerstand - 20, gemengde weerstanden (100 kohm - 1 Megohm) - 10, geïsoleerde draden, matrixbord/stuk karton, 1,5 V - 4,5 V voeding of 1,5 V AA/AAA/C- of D-batterij, 1,5 V-batterijharnas/elastiekje. Alle weerstanden moeten een laag vermogen hebben.

Optionele componenten: soldeer, 1 mm metaaldraad, 100 ohm weerstanden (1 Watt) - 5, omhulsel, bouten/moeren/ringen, metalen connectoren (voor het aansluiten van geïsoleerde draden op bouten en moeren).

Gereedschap: tang, draadstripper, USB-oscilloscoop, voltmeter.

Optioneel gereedschap: soldeerbout, multimeter.

Stap 1: Ontwerp het circuit

De integrator in mijn circuit is in feite een laagdoorlaatfiltercircuit dat wordt gebruikt om de maximale uitgangsfrequentie te verlagen om te voorkomen dat het willekeurige getal te snel fluctueert. Condensatorspanning en stroom hebben de volgende relatie:

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

De Cc2 condensatorspanning is gelijk aan:

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

Als de stroom constant is, zal de potentiële spanning van de Cc-condensator langzaam groeien. In mijn circuit komt echter een deel van de stroom de Rc2a-weerstand binnen. Het gebruik van een integrator voor dit circuit kan een sinusvormige ingang naar de Q3-transistor corrigeren en filteren, waardoor de Q3-transistoringang wordt omgezet in een gelijkstroomsignaal dat een willekeurige waarde levert die door Q3- en Q4-transistoren moet worden versterkt. Dit is de reden waarom in mijn circuit de Q2-transistor niet echt een integrator is, maar vergelijkbaar met een hier getoonde integrator:

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

Je kunt de Rc2a en Cc vervangen door een kortsluiting, de Q2-collector aansluiten op de Cb3-condensator en proberen een heel kleine condensator over de Rf2-weerstand aan te sluiten en kijken wat er gebeurt.

Bereken de minimale hoogdoorlaatfilterfrequentie voor Q1-, Q3- en Q4-transistorversterkers:

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 in het eigenlijke circuit dat ik heb gemaakt)

= 0,0476940195 Hz

Het berekenen van de frequentie van het laagdoorlaatfilter valt buiten het bestek van dit artikel. De frequentie van het laagdoorlaatfilter wordt beïnvloed door de componenten Rc2a, Cc2, Rb3 en Cb3. Het verhogen van de waarde van die componenten zal de tijdconstante verhogen en de frequentie van het laagdoorlaatfilter verlagen.

De laatste versterkertrap gemaakt met Q4-transistor is optioneel.

Stap 2: Simulaties

Simulaties tonen aan dat transistoren niet voorgespannen zijn bij halve voedingsspanning. Voorspanning van de transistors op halve voedingsspanning is niet essentieel om dit circuit te laten werken. Voor een voeding van 1,5 V kan elke transistor worden voorgespannen op 1 V of 0,5 V.

Lagere Rf-weerstandswaarden zullen de emitterspanning van de transistorcollector verminderen door meer DC-voorspanningsstroom aan de transistorbasis te leveren.

De oude PSpice-software heeft geen generator voor willekeurige ruis.

Stap 3: Maak het circuit

Ik heb een weerstand van 5,6 kohm gebruikt voor Rc2a in plaats van een weerstand van 1,5 kohm die in het circuit wordt getoond. Er mag niet veel verschil zijn. Mijn circuit had echter een hogere versterking en maximale laagdoorlaatfilterfrequentie (Q2-transistor is ook laagdoorlaatfilter). Mijn circuit had ook een hogere Rf2-weerstand nodig om de voorspanning van de collector-emitterspanning te verhogen. Door echter de voorspanning van de transistorcollector te verminderen, kan Ic ook de transistorstroomversterking verminderen.

Ik heb weerstanden van 5,6 kohm gebruikt voor Rb1, Rb2, Rb3 en Rb4. Er mag niet veel verschil zijn. Mijn circuit had een lagere winst.

Rf2 kan worden geïmplementeerd met twee weerstanden van 270 ohm. Alle transistors hebben echter een andere stroomversterking die kan variëren van ongeveer 100 tot 500. Je moet dus de juiste feedbackweerstand vinden. Dit is de reden waarom ik een gemengd weerstandspakket heb gespecificeerd in de sectie componenten. U kunt voor deze versterker ook gestabiliseerde bias- of fixed bias-transistorcircuits gebruiken.

Het circuit kan gaan oscilleren. U kunt proberen voedingsfilters te gebruiken die in dit artikel worden getoond:

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

(Daarom heb ik de high power 100 ohm weerstanden gespecificeerd)

Stap 4: Behuizing

Je kunt zien dat ik bijna geen soldeerbout heb gebruikt bij het maken van mijn circuit.

Op de foto zie je ook de metalen connectoren.

Stap 5: Testen

Grafiek 1:

Kanaal 1: Vc1

Schaal: 0,5 V en 4 seconden

Merk op dat de eerste transistor Q1-uitgang Vc1 laat zien dat de resterende drie transistors nutteloos kunnen zijn

Grafiek 2:

Kanaal 1: Vint1

Kanaal 2: Vo1

Schaal: 0,5 V en 40 seconden

Grafiek 3:

Kanaal 1: Vo1

Kanaal 2: Vo2

Schaal: 0,5 V en 40 seconden

Grafiek 4 (Geen Rf2-weerstand inbegrepen):

Kanaal 1: Vo1

Kanaal 2: Vo2

Schaal: 0,5 V en 20 seconden

Zonder feedback Rf2-weerstand is de Q2-transistor niet voorgespannen op halve voedingsspanning. Het circuit werkt sneller, met minder insteltijd. Zonder Rf2 is deze versterker echter een riskante schakeling en werkt deze mogelijk niet voor alle transistor- en condensatortypes.