Tilfældig talgenerator: 5 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Denne artikel viser dig en analog tilfældig talgenerator.

Dette kredsløb begynder at generere tilfældigt output, når et menneske berører inputterminalen. Kredsløbets udgang forstærkes, integreres og forstærker yderligere støj fra et menneske, der fungerer som en antenne og samler elektromagnetiske støjsignaler.

Kredsløbet viser feedback bias transistorer. Du bliver nødt til at vælge en feedback -modstand, så transistor -kollektorens emitterspænding for alle fire transistorer er forspændt til halv forsyningsspænding.

Hvis du laver dette kredsløb, bedes du læse hele artiklen fra start til slut, før du påbegynder forberedelser.

Forbrugsvarer

Komponenter: generelle transistorer - 10, 470 uF kondensatorer - 10, 1,5 kohm modstand - 20, blandede modstande (100 kohm - 1 megohm) - 10, isolerede ledninger, matrixplade/karton, 1,5 V - 4,5 V strømforsyning eller 1,5 V AA/AAA/C eller D batteri, 1,5 V batterisele/gummibånd. Alle modstande skal have lav effekt.

Valgfrie komponenter: loddemetal, 1 mm metaltråd, 100 ohm modstande (1 watt) - 5, indkapsling, bolte/møtrikker/skiver, metalstik (til tilslutning af isolerede ledninger til bolte og møtrikker).

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

Valgfrit værktøj: loddejern, multi-meter.

Trin 1: Design kredsløbet

Integratoren i mit kredsløb er dybest set et lavpasfilterkredsløb, der bruges til at reducere den maksimale udgangsfrekvens for at forhindre tilfældigt tal i at svinge for hurtigt. Kondensatorspænding og strøm har følgende forhold:

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

Cc2 -kondensatorspændingen er lig med:

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

Hvis strømmen er konstant, vil Cc -kondensatorens potentielle spænding langsomt vokse. Men i mit kredsløb kommer en del af strømmen ind i Rc2a -modstanden. Ved hjælp af en integrator til dette kredsløb kan der korrigeres og filtreres en sinusformet input til Q3 -transistor og dermed konvertere Q3 -transistorindgangen til et DC -signal, der giver en tilfældig værdi, der skal forstærkes af Q3- og Q4 -transistorer. Derfor er Q2 -transistoren i mit kredsløb ikke rigtig en integrator, men ligner en integrator vist her:

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

Du kan udskifte Rc2a og Cc med en kortslutning, tilslutte Q2 -kollektoren til Cb3 -kondensatoren og prøve at forbinde en meget lille kondensator på tværs af Rf2 -modstanden og se, hvad der sker.

Beregn den mindste højpasfilterfrekvens for Q1, Q3 og Q4 transistorforstærkere:

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 det faktiske kredsløb, jeg lavede)

= 0,0476940195 Hz

Beregning af lavpasfilterfrekvensen ligger uden for denne artikels anvendelsesområde. Lavpasfilterfrekvensen påvirkes af Rc2a, Cc2, Rb3 og Cb3 komponenter. Forøgelse af værdien af disse komponenter vil øge tidskonstanten og reducere lavpasfilterfrekvensen.

Det sidste forstærkerstadium foretaget med Q4 -transistor er valgfrit.

Trin 2: Simuleringer

Simuleringer viser, at transistorer ikke er forudindtaget ved halv forsyningsspænding. Forspænding af transistorer ved halv forsyningsspænding er ikke afgørende for, at dette kredsløb fungerer. For 1,5 V forsyning kan hver transistor være forspændt ved 1 V eller 0,5 V.

Lavere Rf -modstandsværdier reducerer transistor -kollektorens emitterspænding ved at levere mere DC -forspændingsstrøm til transistorbasen.

Den gamle PSpice -software har ikke en tilfældig støjgenerator.

Trin 3: Lav kredsløbet

Jeg brugte en 5,6 kohm modstand til Rc2a i stedet for 1,5 kohm modstand, der er vist i kredsløbet. Der skal ikke være den store forskel. Mit kredsløb havde imidlertid en højere forstærkning og maksimal lavpasfilterfrekvens (Q2 -transistor er også lavpasfilter). Mit kredsløb havde også brug for en højere Rf2 -modstand for at øge forspændingskollektorens emitterspænding. Imidlertid kan Ic reducere transistorstrømforstærkningen ved at reducere transistorsamlerens forspændingsstrøm.

Jeg brugte 5,6 kohm modstande til Rb1, Rb2, Rb3 og Rb4. Der skal ikke være den store forskel. Mit kredsløb havde lavere forstærkning.

Rf2 kan implementeres med to 270 ohm modstande. Imidlertid har alle transistorer en anden strømforstærkning, der kan variere fra omkring 100 til 500. Således har du brug for at finde den rigtige feedbackmodstand. Det er derfor, jeg angav en blandet modstandspakke i komponentafsnittet. Du kan også bruge stabiliserede bias eller faste bias transistor kredsløb til denne forstærker.

Kredsløbet kan begynde at svinge. Du kan prøve at bruge strømforsyningsfiltre vist i denne artikel:

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

(Det er derfor, jeg har angivet 100 ohm modstande med høj effekt)

Trin 4: Indkapsling

Du kan se, at jeg næsten ikke brugte et loddejern, da jeg lavede mit kredsløb.

Du kan også se metalstikkene på billedet.

Trin 5: Test

Graf 1:

Kanal 1: Vc1

Skala: 0,5 V og 4 sekunder

Bemærk, at den første transistor Q1 -udgang Vc1 viser, at de resterende tre transistorer kan være ubrugelige

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 -modstand inkluderet):

Kanal 1: Vo1

Kanal 2: Vo2

Skala: 0,5 V og 20 sekunder

Uden feedback Rf2 -modstand er Q2 -transistoren ikke forspændt ved halv forsyningsspænding. Kredsløbet fungerer hurtigere med mindre afregningstid. Uden Rf2 er denne forstærker imidlertid et risikabelt kredsløb og fungerer muligvis ikke for alle transistor- og kondensatortyper.