Atsitiktinių skaičių generatorius: 5 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Šiame straipsnyje pateikiamas analoginis atsitiktinių skaičių generatorius.

Ši grandinė pradeda generuoti atsitiktinį išėjimą, kai žmogus paliečia įvesties terminalą. Grandinės išėjimas yra sustiprintas, integruotas ir dar labiau sustiprina žmogaus skleidžiamą triukšmą, veikiantį kaip antena, surenkantis elektromagnetinio triukšmo signalus.

Grandinė rodo grįžtamojo ryšio šališkumo tranzistorius. Turėsite pasirinkti grįžtamojo ryšio rezistorių, kad visų keturių tranzistorių tranzistoriaus kolektoriaus spinduliuotės įtampa būtų šališka esant pusei maitinimo įtampos.

jei darote šią grandinę, prieš pradėdami pasiruošimą, perskaitykite visą straipsnį nuo pradžios iki pabaigos.

Prekės

Komponentai: bendrosios paskirties tranzistoriai - 10, 470 uF kondensatoriai - 10, 1,5 kohm rezistorius - 20, mišrūs rezistoriai (100 kohm - 1 Megohm) - 10, izoliuoti laidai, matricos plokštė/kartono gabalas, 1,5 V - 4,5 V maitinimo šaltinis arba 1,5 V AA/AAA/C arba D baterija, 1,5 V baterijos diržai/guminė juosta. Visi rezistoriai turi būti mažos galios.

Papildomi komponentai: lydmetalis, 1 mm metalinė viela, 100 omų rezistoriai (1 vatas) - 5, korpusas, varžtai/veržlės/poveržlės, metalinės jungtys (izoliuotų laidų prijungimui prie varžtų ir veržlių).

Įrankiai: replės, laidų nuėmiklis, USB osciloskopas, voltmetras.

Pasirenkami įrankiai: lituoklis, kelių metrų.

1 žingsnis: suprojektuokite grandinę

Mano grandinės integratorius iš esmės yra žemo dažnio filtro grandinė, naudojama maksimaliam išėjimo dažniui sumažinti, kad atsitiktinis skaičius nesikeistų per greitai. Kondensatoriaus įtampa ir srovė turi tokį ryšį:

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

Cc2 kondensatoriaus įtampa yra lygi:

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

Jei srovė yra pastovi, Cc kondensatoriaus potenciali įtampa lėtai augs. Tačiau mano grandinėje dalis srovės patenka į rezistorių Rc2a. Naudojant šios grandinės integratorių, galima ištaisyti ir filtruoti sinusinį įėjimą į Q3 tranzistorių, taip konvertuojant Q3 tranzistoriaus įvestį į nuolatinės srovės signalą, kuris suteiks atsitiktinę vertę, kurią sustiprins Q3 ir Q4 tranzistoriai. Štai kodėl mano grandinėje Q2 tranzistorius iš tikrųjų nėra integratorius, bet panašus į čia parodytą integratorių:

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

Galite pakeisti Rc2a ir Cc trumpuoju jungimu, prijungti Q2 kolektorių prie Cb3 kondensatoriaus ir pabandyti prijungti labai mažą kondensatorių per Rf2 rezistorių ir pamatyti, kas atsitiks.

Apskaičiuokite minimalų Q1, Q3 ir Q4 tranzistorių stiprintuvų aukšto dažnio filtro dažnį:

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

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

= 0,11287584616 Hz

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

(Rb = 5 600 omų faktinėje grandinėje, kurią padariau)

= 0,0476940195 Hz

Žemo dažnio filtro dažnio apskaičiavimas nepatenka į šio straipsnio taikymo sritį. Žemo dažnio filtro dažnį veikia Rc2a, Cc2, Rb3 ir Cb3 komponentai. Padidinus tų komponentų vertę, padidės laiko konstanta ir sumažės žemo dažnio filtro dažnis.

Paskutinis stiprintuvo etapas, pagamintas naudojant Q4 tranzistorių, yra neprivalomas.

2 žingsnis: modeliavimas

Modeliavimas rodo, kad tranzistoriai nėra šališki esant pusei maitinimo įtampos. Norint, kad ši grandinė veiktų, tranzistorių šalinimas esant pusei maitinimo įtampos nėra būtinas. Jei maitinimas yra 1,5 V, kiekvienas tranzistorius gali būti pakreiptas esant 1 V arba 0,5 V.

Mažesnės Rf rezistoriaus vertės sumažins tranzistoriaus kolektoriaus emiterio įtampą, tiekdamos daugiau nuolatinės srovės įtampos srovės į tranzistoriaus bazę.

Senoji „PSpice“programinė įranga neturi atsitiktinio triukšmo generatoriaus.

3 žingsnis: sukurkite grandinę

Aš naudojau 5, 6 kohm rezistorių Rc2a vietoj 1, 5 kohm rezistoriaus, kuris parodytas grandinėje. Didelio skirtumo neturėtų būti. Tačiau mano grandinė turėjo didesnį stiprinimą ir maksimalų žemo dažnio filtro dažnį (Q2 tranzistorius taip pat yra žemo dažnio filtras). Mano grandinei taip pat reikėjo didesnio Rf2 rezistoriaus, kad padidintų šališkumo kolektoriaus emiterio įtampą. Tačiau, sumažindamas tranzistorių kolektoriaus įlinkio srovę, Ic taip pat gali sumažinti tranzistoriaus srovės stiprumą.

Rb1, Rb2, Rb3 ir Rb4 naudojau 5,6 kohm rezistorius. Didelio skirtumo neturėtų būti. Mano grandinė turėjo mažesnį pelną.

Rf2 galima įgyvendinti su dviem 270 omų rezistoriais. Tačiau visi tranzistoriai turi skirtingą srovės stiprumą, kuris gali svyruoti nuo maždaug 100 iki 500. Taigi jums reikia rasti tinkamą grįžtamojo ryšio rezistorių. Štai kodėl komponentų skyriuje nurodiau mišrų rezistorių paketą. Šiam stiprintuvui taip pat galite naudoti stabilizuoto šališkumo arba fiksuoto šališkumo tranzistorių grandines.

Grandinė gali pradėti svyruoti. Galite pabandyti naudoti šiame straipsnyje pateiktus maitinimo filtrus:

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

(Štai kodėl aš nurodžiau didelės galios 100 omų rezistorius)

4 žingsnis: Padidinimas

Matote, kad darydamas grandinę aš beveik nenaudojau lituoklio.

Nuotraukoje taip pat galite pamatyti metalines jungtis.

5 žingsnis: bandymas

1 diagrama:

1 kanalas: Vc1

Mastelis: 0,5 V ir 4 sekundės

Atminkite, kad pirmasis tranzistoriaus Q1 išėjimas Vc1 rodo, kad likę trys tranzistoriai gali būti nenaudingi

2 diagrama:

1 kanalas: Vint1

2 kanalas: Vo1

Mastelis: 0,5 V ir 40 sekundžių

3 diagrama:

1 kanalas: Vo1

2 kanalas: Vo2

Mastelis: 0,5 V ir 40 sekundžių

4 grafikas (neįtrauktas Rf2 rezistorius):

1 kanalas: Vo1

2 kanalas: Vo2

Mastelis: 0,5 V ir 20 sekundžių

Be grįžtamojo ryšio Rf2 rezistorius, Q2 tranzistorius nėra šališkas esant pusei maitinimo įtampos. Grandinė veikia greičiau, trumpiau nusistovi. Tačiau be Rf2 šis stiprintuvas yra rizikinga grandinė ir gali neveikti visų tipų tranzistoriuose ir kondensatoriuose.