Rastgele Sayı Üreticisi: 5 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Bu makale size bir analog rasgele sayı üreteci gösterir.

Bu devre, bir insan giriş terminaline dokunduğunda rastgele çıkış üretmeye başlar. Devre çıkışı güçlendirilir, entegre edilir ve elektromanyetik gürültü sinyalleri toplayarak bir anten gibi davranan bir insandan gelen gürültüyü daha da yükseltir.

Devre, geri besleme öngerilim transistörlerini gösterir. Dört transistörün tümünün transistör toplayıcı yayıcı voltajının yarım besleme voltajında önyargılı olması için bir geri besleme direnci seçmeniz gerekecektir.

Eğer bu devreyi yapıyorsanız, herhangi bir hazırlığa başlamadan önce lütfen makalenin tamamını baştan sona okuyunuz.

Gereçler

Bileşenler: genel amaçlı transistörler - 10, 470 uF kapasitörler - 10, 1,5 kohm direnç - 20, karışık dirençler (100 kohm - 1 Megohm) - 10, yalıtılmış teller, matris kartı/karton parçası, 1,5 V - 4,5 V güç kaynağı veya 1,5 V AA/AAA/C veya D pil, 1,5 V pil takımı/lastik bant. Tüm dirençler düşük güçte olmalıdır.

İsteğe bağlı bileşenler: lehim, 1 mm metal tel, 100 ohm dirençler (1 Watt) - 5, muhafaza, cıvatalar/somunlar/rondelalar, metal konektörler (yalıtımlı kabloları cıvata ve somunlara bağlamak için).

Araçlar: pense, tel striptizci, USB osiloskop, voltmetre.

Opsiyonel aletler: havya, multimetre.

Adım 1: Devreyi Tasarlayın

Devremdeki entegratör, temelde rastgele sayının çok hızlı dalgalanmasını önlemek için maksimum çıkış frekansını azaltmak için kullanılan düşük geçişli bir filtre devresidir. Kondansatör voltajı ve akımı aşağıdaki ilişkiye sahiptir:

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

Cc2 kapasitör voltajı şuna eşittir:

Vc(t)= (1/Cc)*İntegral[Ic(t)]

Akım sabitse, Cc kapasitör potansiyel voltajı yavaş yavaş büyüyecektir. Ancak devremde akımın bir kısmı Rc2a direncine giriyor. Bu devre için bir entegratör kullanmak, Q3 transistörüne sinüzoidal bir girişi düzeltebilir ve filtreleyebilir, böylece Q3 transistör girişini, Q3 ve Q4 transistörleri tarafından yükseltilecek rastgele bir değer sağlayacak bir DC sinyaline dönüştürebilir. Bu nedenle devremde Q2 transistörü gerçekten bir entegratör değil, burada gösterilen bir entegratöre benzer:

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

Rc2a ve Cc'yi kısa devre ile değiştirebilir, Q2 toplayıcıyı Cb3 kondansatöre bağlayabilir ve Rf2 direncine çok küçük bir kapasitör bağlamayı deneyebilir ve ne olduğunu görebilirsiniz.

Q1, Q3 ve Q4 transistör yükselteçleri için minimum yüksek geçiş filtre frekansını hesaplayın:

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

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

= 0.11287584616Hz

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

(Gerçek yaptığım devrede Rb = 5,600 ohm)

= 0.0476940195Hz

Alçak geçiren filtre frekansının hesaplanması bu makalenin kapsamı dışındadır. Alçak geçiren filtre frekansı, Rc2a, Cc2, Rb3 ve Cb3 bileşenlerinden etkilenir. Bu bileşenlerin değerini artırmak, zaman sabitini artıracak ve alçak geçiren filtre frekansını azaltacaktır.

Q4 transistör ile yapılan son amplifikatör aşaması isteğe bağlıdır.

2. Adım: Simülasyonlar

Simülasyonlar, transistörlerin yarı besleme voltajında önyargılı olmadığını göstermektedir. Bu devrenin çalışması için transistörleri yarı besleme voltajında yönlendirmek şart değildir. 1,5 V besleme için, her transistör 1 V veya 0,5 V'ta önyargılı olabilir.

Daha düşük Rf direnç değerleri, transistör tabanına daha fazla DC öngerilim akımı sağlayarak transistör toplayıcı emitör voltajını azaltacaktır.

Eski PSpice yazılımının rastgele bir gürültü oluşturucusu yoktur.

Adım 3: Devreyi Yapın

Rc2a için devrede gösterilen 1.5 kohm direnç yerine 5.6 kohm direnç kullandım. Çok fazla fark olmamalıdır. Bununla birlikte, devrem daha yüksek bir kazanca ve maksimum düşük geçişli filtre frekansına sahipti (Q2 transistörü ayrıca düşük geçiş filtresidir). Devrem ayrıca, öngerilim toplayıcı yayıcı voltajını artırmak için daha yüksek bir Rf2 direncine ihtiyaç duyuyordu. Bununla birlikte, transistör kollektör önyargı akımını azaltarak, Ic, transistör akım kazancını da azaltabilir.

Rb1, Rb2, Rb3 ve Rb4 için 5.6 kohm direnç kullandım. Çok fazla fark olmamalıdır. Devremin kazancı daha düşüktü.

Rf2, iki 270 ohm dirençle uygulanabilir. Bununla birlikte, tüm transistörlerin yaklaşık 100 ila 500 arasında değişebilen farklı bir akım kazancı vardır. Bu nedenle doğru geri besleme direncini bulmanız gerekir. Bu yüzden bileşenler bölümünde karışık bir direnç paketi belirttim. Bu amplifikatör için ayrıca stabilize edilmiş öngerilimli veya sabit öngerilimli transistör devreleri kullanabilirsiniz.

Devre salınım yapmaya başlayabilir. Bu makalede gösterilen güç kaynağı filtrelerini kullanmayı deneyebilirsiniz:

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

(Bu yüzden yüksek güçlü 100 ohm dirençleri belirttim)

4. Adım: Muhafaza

Devremi yaparken neredeyse hiç havya kullanmadığımı görebilirsiniz.

Fotoğrafta metal konektörleri de görebilirsiniz.

Adım 5: Test Etme

Grafik 1:

Kanal 1: Vc1

Ölçek: 0,5 V ve 4 Saniye

İlk transistör Q1 çıkışı Vc1'in kalan üç transistörün işe yaramaz olabileceğini gösterdiğine dikkat edin

Grafik 2:

Kanal 1: Vint1

Kanal 2: Vo1

Ölçek: 0,5 V ve 40 Saniye

Grafik 3:

Kanal 1: Vo1

Kanal 2: Vo2

Ölçek: 0,5 V ve 40 Saniye

Grafik 4 (Rf2 direnci dahil değildir):

Kanal 1: Vo1

Kanal 2: Vo2

Ölçek: 0,5 V ve 20 saniye

Geri besleme Rf2 direnci olmadan, Q2 transistörü yarım besleme voltajında önyargılı değildir. Devre daha az oturma süresi ile daha hızlı çalışır. Ancak, Rf2 olmadan bu amplifikatör riskli bir devredir ve tüm transistör ve kapasitör tipleri için çalışmayabilir.