Slumpmässig nummergenerator: 5 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

Denna artikel visar dig en analog slumptalsgenerator.

Denna krets börjar generera slumpmässig utsignal när en människa vidrör ingångsterminalen. Kretsutgången förstärks, integreras och förstärker ytterligare bruset från en människa som fungerar som en antenn och samlar elektromagnetiska brussignaler.

Kretsen visar återkopplingsförspänningstransistorer. Du måste välja ett återkopplingsmotstånd så att transistorsamlarns emitterspänning för alla fyra transistorerna är förspänd till halv matningsspänning.

om du gör denna krets, läs hela artikeln från början till slut innan du påbörjar några förberedelser.

Tillbehör

Komponenter: transistorer för allmänna ändamål - 10, 470 uF kondensatorer - 10, 1,5 kohm motstånd - 20, blandade motstånd (100 kohm - 1 Megohm) - 10, isolerade ledningar, matrisplatta/kartong, 1,5 V - 4,5 V strömförsörjning eller 1,5 V AA/AAA/C eller D batteri, 1,5 V batterisele/gummiband. Alla motstånd måste ha låg effekt.

Valfria komponenter: lödning, 1 mm metalltråd, 100 ohm motstånd (1 Watt) - 5, kapsling, bultar/muttrar/brickor, metallkontakter (för anslutning av isolerade ledningar till bultar och muttrar).

Verktyg: tång, trådavlägsnare, USB -oscilloskop, voltmeter.

Valfria verktyg: lödkolv, multi-meter.

Steg 1: Design kretsen

Integratorn i min krets är i grunden en lågpassfilterkrets som används för att minska den maximala utfrekvensen för att förhindra att slumpmässigt tal fluktuerar för snabbt. Kondensatorns spänning och ström har följande samband:

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

Cc2 -kondensatorns spänning är lika med:

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

Om strömmen är konstant kommer Cc -kondensatorns potentialspänning långsamt att växa. Men i min krets kommer en del av strömmen in i Rc2a -motståndet. Genom att använda en integrator för denna krets kan man korrigera och filtrera en sinusformad ingång till Q3 -transistorn, och därmed konvertera Q3 -transistorinsignalen till en DC -signal som ger ett slumpmässigt värde som ska förstärkas av Q3- och Q4 -transistorer. Det är därför Q2 -transistorn inte är en integrator i min krets utan liknar en integrator som visas här:

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

Du kan ersätta Rc2a och Cc med en kortslutning, ansluta Q2 -kollektorn till Cb3 -kondensatorn och försöka ansluta en mycket liten kondensator över Rf2 -motståndet och se vad som händer.

Beräkna minsta högpassfilterfrekvens för Q1, Q3 och Q4 transistorförstärkare:

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 den faktiska kretsen som jag gjorde)

= 0,0476940195 Hz

Beräkning av lågpassfilterfrekvensen ligger utanför denna artikel. Lågpassfilterfrekvensen påverkas av komponenterna Rc2a, Cc2, Rb3 och Cb3. Att öka värdet på dessa komponenter kommer att öka tidskonstanten och minska lågpassfilterfrekvensen.

Det sista förstärkarsteget med Q4 -transistorn är valfritt.

Steg 2: Simuleringar

Simuleringar visar att transistorer inte är förspända vid halv matningsspänning. Förspänning av transistorerna vid halv matningsspänning är inte nödvändigt för att denna krets ska fungera. För 1,5 V matning kan varje transistor vara förspänd vid 1 V eller 0,5 V.

Lägre Rf -motståndsvärden minskar transistorsamlarns emitterspänning genom att mata mer DC -förspänningsström till transistorbasen.

Den gamla PSpice -programvaran har ingen slumpgenerator.

Steg 3: Gör kretsen

Jag använde ett 5,6 kohm motstånd för Rc2a istället för 1,5 kohm motstånd som visas i kretsen. Det borde inte vara så stor skillnad. Min krets hade dock en högre förstärkning och maximal lågpassfilterfrekvens (Q2 -transistorn är också lågpassfilter). Min krets behövde också ett högre Rf2 -motstånd för att öka förspänningskollektorns emitterspänning. Genom att minska transistorsamlarens förspänningsström kan Ic emellertid även minska transistorströmförstärkningen.

Jag använde 5,6 kohm motstånd för Rb1, Rb2, Rb3 och Rb4. Det borde inte vara så stor skillnad. Min krets hade lägre förstärkning.

Rf2 kan implementeras med två 270 ohm motstånd. Alla transistorer har dock en annan strömförstärkning som kan sträcka sig från cirka 100 till 500. Således behöver du hitta rätt återkopplingsmotstånd. Det är därför jag specificerade ett blandat motståndspaket i komponentavsnittet. Du kan också använda stabiliserade förspänningar eller fasta förspänningstransistorkretsar för denna förstärkare.

Kretsen kan börja svänga. Du kan prova att använda strömförsörjningsfilter som visas i den här artikeln:

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

(Det är därför jag specificerade högeffekt 100 ohm motstånd)

Steg 4: Encasement

Du kan se att jag nästan inte använde ett lödkolv när jag gjorde min krets.

Du kan också se metallkontakterna på fotot.

Steg 5: Testning

Diagram 1:

Kanal 1: Vc1

Skala: 0,5 V och 4 sekunder

Observera att den första transistorn Q1 -utgången Vc1 visar att de återstående tre transistorerna kan vara värdelösa

Diagram 2:

Kanal 1: Vint1

Kanal 2: Vo1

Skala: 0,5 V och 40 sekunder

Diagram 3:

Kanal 1: Vo1

Kanal 2: Vo2

Skala: 0,5 V och 40 sekunder

Diagram 4 (Inget Rf2 -motstånd ingår):

Kanal 1: Vo1

Kanal 2: Vo2

Skala: 0,5 V och 20 sekunder

Utan återkopplings -Rf2 -motstånd är Q2 -transistorn inte förspänd vid halv matningsspänning. Kretsen fungerar snabbare, med mindre avvecklingstid. Men utan Rf2 är denna förstärkare en riskfylld krets och kanske inte fungerar för alla transistor- och kondensatortyper.