Juhuslike numbrite generaator: 5 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

See artikkel näitab teile analoog juhuslike numbrite generaatorit.

See vooluahel hakkab genereerima juhuslikku väljundit, kui inimene puudutab sisendklemmi. Vooluahela väljund on võimendatud, integreeritud ja võimendab veelgi inimese müra, mis toimib nagu antenn, kogudes elektromagnetilisi mürasignaale.

Ahel näitab tagasiside nihkega transistore. Peate valima tagasiside takisti, nii et kõigi nelja transistori transistorikollektori emitteri pinge oleks poole toitepingega kallutatud.

kui teete seda vooluringi, lugege enne ettevalmistuste alustamist kogu artikkel algusest lõpuni läbi.

Tarvikud

Komponendid: üldotstarbelised transistorid - 10, 470 uF kondensaatorid - 10, 1,5 kohm takisti - 20, segatakistid (100 kohmi - 1 megaohm) - 10, isoleeritud juhtmed, maatriksplaat/papitükk, 1,5 V - 4,5 V toiteallikas või 1,5 V AA/AAA/C või D patarei, 1,5 V aku rakmed/kummipael. Kõik takistid peavad olema väikese võimsusega.

Valikulised komponendid: joodis, 1 mm metalltraat, 100 oomi takistid (1 W) - 5, ümbris, poldid/mutrid/seibid, metallist pistikud (isoleeritud juhtmete ühendamiseks poltide ja mutritega).

Tööriistad: tangid, traadieemaldaja, USB -ostsilloskoop, voltmeeter.

Valikulised tööriistad: jootekolb, multimeeter.

Samm: kujundage vooluring

Minu vooluahela integraator on põhimõtteliselt madalpääsfiltriahel, mida kasutatakse maksimaalse väljundsageduse vähendamiseks, et vältida juhusliku arvu kõikumist liiga kiiresti. Kondensaatori pinge ja vool on järgmised:

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

Cc2 kondensaatori pinge on järgmine:

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

Kui vool on konstantne, kasvab Cc kondensaatori potentsiaalne pinge aeglaselt. Kuid minu vooluringis siseneb osa voolust Rc2a takisti. Selle vooluahela integraatori kasutamine võib parandada ja filtreerida sinusoidaalse sisendi Q3 transistoriks, muutes seega Q3 transistori sisendi alalisvoolu signaaliks, mis annab juhusliku väärtuse, mida võimendavad Q3 ja Q4 transistorid. Sellepärast ei ole minu vooluahelas Q2 transistor tegelikult integraator, vaid sarnane siin näidatud integraatoriga:

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

Võite asendada Rc2a ja Cc lühisega, ühendada Q2 kollektor Cb3 kondensaatoriga ja proovida ühendada väga väike kondensaator üle Rf2 takisti ja vaadata, mis juhtub.

Arvutage transistorvõimendite Q1, Q3 ja Q4 minimaalne kõrgepääsfiltri sagedus:

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

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

= 0,11287584616 Hz

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

(Rb = 5, 600 oomi tegelikus vooluringis, mille ma tegin)

= 0,0476940195 Hz

Madalpääsfiltri sageduse arvutamine ei kuulu käesoleva artikli reguleerimisalasse. Madalpääsfiltri sagedust mõjutavad Rc2a, Cc2, Rb3 ja Cb3 komponendid. Nende komponentide väärtuse suurendamine suurendab ajakonstanti ja vähendab madalpääsfiltri sagedust.

Viimane Q4 transistoriga tehtud võimendusaste on valikuline.

2. samm: simulatsioonid

Simulatsioonid näitavad, et transistorid ei ole poole toitepinge juures kallutatud. Transistoride nihutamine poole toitepinge juures ei ole selle vooluahela toimimiseks hädavajalik. 1,5 V toite korral võivad kõik transistorid olla pingestatud 1 V või 0,5 V.

Madalamad Rf takisti väärtused vähendavad transistorikollektori emitteri pinget, tarnides transistori alusele rohkem alalisvoolu eelpinget.

Vanal PSpice tarkvaral pole juhusliku müra generaatorit.

Samm: tehke vooluring

Ma kasutasin Rc2a jaoks 5,6 kohm takisti, mitte 1,5 kohm takisti, mis on näidatud vooluringis. Ei tohiks olla suurt vahet. Kuid minu vooluahelal oli suurem võimendus ja maksimaalne madalpääsfiltri sagedus (Q2 transistor on ka madalpääsfilter). Minu vooluahel vajas ka kõrgemat Rf2 takistit, et suurendada eelpingestuskollektori emitteri pinget. Kuid vähendades transistorikollektori eelpinget, võib Ic vähendada ka transistori voolu suurenemist.

Rb1, Rb2, Rb3 ja Rb4 jaoks kasutasin 5,6 kohm takistit. Ei tohiks olla suurt vahet. Minu vooluringil oli väiksem võimendus.

Rf2 saab rakendada kahe 270 oomi takistiga. Kuid kõigil transistoridel on erinev voolutugevus, mis võib ulatuda umbes 100 kuni 500. Seega peate leidma õige tagasiside takisti. Seetõttu määrasin komponentide sektsioonis segatakistuse komplekti. Selle võimendi jaoks saate kasutada ka stabiliseeritud nihkega või fikseeritud nihkega transistori ahelaid.

Ahel võib hakata võnkuma. Võite proovida kasutada käesolevas artiklis näidatud toitefiltreid:

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

(Sellepärast määrasin suure võimsusega 100 oomi takistid)

4. samm: suurendamine

Näete, et ma peaaegu ei kasutanud oma vooluringi tegemisel jootekolvi.

Fotol näete ka metallühendusi.

Samm: testimine

Graafik 1:

Kanal 1: Vc1

Skaala: 0,5 V ja 4 sekundit

Pange tähele, et esimese transistori Q1 väljund Vc1 näitab, et ülejäänud kolm transistorit võivad olla kasutud

Graafik 2:

Kanal 1: Vint1

Kanal 2: Vo1

Skaala: 0,5 V ja 40 sekundit

Graafik 3:

Kanal 1: Vo1

Kanal 2: Vo2

Skaala: 0,5 V ja 40 sekundit

Graafik 4 (Rf2 takisti pole kaasas):

Kanal 1: Vo1

Kanal 2: Vo2

Skaala: 0,5 V ja 20 sekundit

Ilma tagasisideta Rf2 takisti Q2 transistor ei ole poole toitepingega kallutatud. Vooluring töötab kiiremini, vähema settimisajaga. Kuid ilma Rf2 -ta on see võimendi riskantne vooluahel ja ei pruugi töötada kõigi transistori- ja kondensaatoritüüpide puhul.