מחולל מספרים אקראיים: 5 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

מאמר זה מציג לך מחולל מספרים אקראיים אנלוגיים.

מעגל זה מתחיל לייצר פלט אקראי כאשר אדם נוגע במסוף הקלט. פלט המעגל מועצם, משולב ומגביר עוד יותר את הרעש מאדם הפועל כמו אנטנה, אוסף אותות רעש אלקטרומגנטיים.

המעגל מציג טרנזיסטורים של הטיית משוב. יהיה עליך לבחור נגד משוב כך שמתח פולט הטרנזיסטור של כל ארבעת הטרנזיסטורים יהיה מוטה בחצי מתח אספקה.

אם אתה עושה מעגל זה, אנא קרא את כל המאמר מתחילתו ועד סופו לפני שתתחיל בהכנות כלשהן.

אספקה

רכיבים: טרנזיסטורים למטרות כלליות - 10, 470 קבלים uF - 10, 1.5 קאוהם נגד - 20, נגדים מעורבים (100 קאוהם - 1 מגהום) - 10, חוטים מבודדים, לוח מטריקס/פיסת קרטון, 1.5 V - אספקת חשמל של 4.5 וולט או סוללת 1.5 V AA/AAA/C או D, רתמת סוללות 1.5 V/גומייה. כל הנגדים חייבים להיות בעלי הספק נמוך.

רכיבים אופציונאליים: הלחמה, חוט מתכת 1 מ מ, נגדים של 100 אוהם (1 ואט) - 5, מארז, ברגים/אגוזים/מכונות כביסה, מחברי מתכת (לחיבור חוטים מבודדים לברגים ואומים).

כלים: צבת, חשפן תיל, אוסצילוסקופ USB, מד מתח.

כלים אופציונאליים: הלחמה, רב מטר.

שלב 1: עיצוב המעגל

האינטגרטור במעגל שלי הוא בעצם מעגל מסנני מעבר נמוך המשמש להפחתת תדר הפלט המרבי כדי למנוע מהמספר האקראי להשתנות מהר מדי. למתח ולזרם הקבלים יש את הקשר הבא:

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

מתח הקבלים Cc2 שווה ל:

Vc (t) = (1/Cc)*אינטגרלי [Ic (t)]

אם הזרם קבוע, מתח הפוטנציאל של קבלים Cc יגדל לאט. עם זאת, במעגל שלי חלק מהזרם נכנס לנגד Rc2a. שימוש באינטגרטור למעגל זה יכול לתקן ולסנן קלט סינוסי לטרנזיסטור Q3, ובכך להמיר את כניסת הטרנזיסטור Q3 לאות DC שיספק ערך אקראי שיוגבר על ידי טרנזיסטורים Q3 ו- Q4. זו הסיבה שבמעגל שלי הטרנזיסטור Q2 אינו ממש אינטגרטור אלא דומה לאינטגרטור המוצג כאן:

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

אתה יכול להחליף את Rc2a ו- Cc במעגל קצר, לחבר אספן Q2 לקבל Cb3 ולנסות לחבר קבל קטן מאוד על פני הנגד Rf2 ולראות מה קורה.

חשב את תדר מסנן המעבר הגבוה ביותר עבור מגברי טרנזיסטורים Q1, Q3 ו- Q4:

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

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

= 0.11287584616 הרץ

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

(Rb = 5, 600 אוהם במעגל בפועל שיצרתי)

= 0.0476940195 הרץ

חישוב תדר מסנני המעבר הנמוך הוא מעבר להיקף מאמר זה. תדר מסנן המעבר הנמוך מושפע מרכיבי Rc2a, Cc2, Rb3 ו- Cb3. העלאת הערך של אותם רכיבים תגדיל את קבוע הזמן ויפחית את תדירות מסנן המעברים הנמוכים.

שלב המגבר האחרון שנעשה עם טרנזיסטור Q4 הוא אופציונלי.

שלב 2: סימולציות

סימולציות מראות כי טרנזיסטורים אינם מוטים בחצי מתח אספקה. הטיית הטרנזיסטורים בחצי מתח אספקה אינה חיונית למעגל זה לפעול. עבור אספקת 1.5 וולט ניתן להטות כל טרנזיסטור ב -1 וולט או 0.5 וולט.

ערכי הנגד הנמוכים Rf יפחיתו את מתח פולט הטרנזיסטור על ידי אספקת זרם הטיה יותר DC לבסיס הטרנזיסטור.

לתוכנת PSpice הישנה אין מחולל רעש אקראי.

שלב 3: צור את המעגל

השתמשתי בנגד 5.6 קוהם עבור Rc2a במקום בנגד של 1.5 קוהם שמוצג במעגל. לא צריך להיות הבדל גדול. עם זאת, למעגל שלי היה רווח גבוה יותר ותדירות מסננת מעבר נמוכה מרבית (טרנזיסטור Q2 הוא גם מסנן מעבר נמוך). המעגל שלי גם נזקק לנגד Rf2 גבוה יותר כדי להגדיל את מתח פולט האספן הטיה. עם זאת, הפחתת זרם ההטייה של אספן הטרנזיסטורים, Ic יכול להפחית גם את הרווח הנוכחי של הטרנזיסטור.

השתמשתי בנגדים של 5.6 קוהם עבור Rb1, Rb2, Rb3 ו- Rb4. לא צריך להיות הבדל גדול. למעגל שלי היה רווח נמוך יותר.

ניתן ליישם את Rf2 עם שני נגדים של 270 אוהם. עם זאת, לכל הטרנזיסטורים יש רווח זרם שונה שיכול לנוע בין כ -100 ל -500. לכן אתה צריך למצוא את הנגד המשוב הנכון. זו הסיבה שציינתי חבילת נגדים מעורבים בחלק הרכיבים. אתה יכול גם להשתמש בהטיה מיוצבת או במעגלי טרנזיסטור קבועים בהטיות למגבר זה.

המעגל עלול להתחיל להתנדנד. תוכל לנסות להשתמש במסנני אספקת חשמל המוצגים במאמר זה:

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

(זו הסיבה שציינתי את נגדי הספק גבוה של 100 אוהם)

שלב 4: מעטפת

אתה יכול לראות שכמעט לא השתמשתי במגהץ בעת ביצוע המעגל שלי.

אתה יכול גם לראות את מחברי המתכת בתמונה.

שלב 5: בדיקה

תרשים 1:

ערוץ 1: Vc1

קנה מידה: 0.5 V ו -4 שניות

שים לב שפלט הטרנזיסטור Q1 הראשון Vc1 מראה כי שלושת הטרנזיסטורים הנותרים עלולים להיות חסרי תועלת

גרף 2:

ערוץ 1: וינט 1

ערוץ 2: Vo1

קנה מידה: 0.5 V ו -40 שניות

תרשים 3:

ערוץ 1: Vo1

ערוץ 2: Vo2

קנה מידה: 0.5 V ו -40 שניות

גרף 4 (לא כולל נגד Rf2):

ערוץ 1: Vo1

ערוץ 2: Vo2

קנה מידה: 0.5 וו ו 20 שניות

ללא נגד Rf2 משוב הטרנזיסטור Q2 אינו מוטה בחצי מתח אספקה. המעגל פועל מהר יותר, עם פחות זמן התיישבות. עם זאת, ללא Rf2 מגבר זה מהווה מעגל מסוכן ואולי אינו פועל עבור כל סוגי הטרנזיסטורים והקבלים.