Generador de números aleatoris: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

En aquest article es mostra un generador de nombres aleatoris analògics.

Aquest circuit comença a generar una sortida aleatòria quan un humà toca el terminal d’entrada. La sortida del circuit s’amplifica, s’integra i amplifica encara més el soroll d’un ésser humà que actua com una antena, recollint senyals de soroll electromagnètic.

El circuit mostra transistors de polarització de retroalimentació. Haureu de seleccionar una resistència de retroalimentació de manera que la tensió de l’emissor del col·lector de transistors dels quatre transistors estigui esbiaixada a la meitat de la tensió d’alimentació.

si esteu fent aquest circuit, si us plau, llegiu l'article complet de principi a fi abans de començar qualsevol preparació.

Subministraments

Components: transistors d’ús general - 10, 470 condensadors uF - 10, resistència d’1,5 kohm - 20, resistències mixtes (100 kohm - 1 Megohm) - 10, cables aïllats, placa matriu / cartró, 1,5 V - 4,5 V font d’alimentació o Bateria 1,5 V AA / AAA / C o D, arnès de 1,5 V / banda de goma. Totes les resistències han de ser de baixa potència.

Components opcionals: soldadura, fil metàl·lic d’1 mm, resistències de 100 ohms (1 watt) - 5, caixa, cargols / femelles / arandeles, connectors metàl·lics (per connectar cables aïllats a cargols i femelles).

Eines: alicates, filferro, oscil·loscopi USB, voltímetre.

Eines opcionals: soldador, multímetre.

Pas 1: Dissenyeu el circuit

L’integrador del meu circuit és bàsicament un circuit de filtre de pas baix que s’utilitza per reduir la freqüència de sortida màxima i evitar que el nombre aleatori fluctuï massa ràpidament. La tensió i el corrent del condensador tenen la relació següent:

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

La tensió del condensador Cc2 és igual a:

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

Si el corrent és constant, el voltatge potencial del condensador Cc creixerà lentament. No obstant això, al meu circuit una part del corrent entra a la resistència Rc2a. L'ús d'un integrador per a aquest circuit pot rectificar i filtrar una entrada sinusoidal a transistor Q3, convertint així l'entrada de transistor Q3 en un senyal de CC que proporcionarà un valor aleatori que serà amplificat pels transistors Q3 i Q4. És per això que al meu circuit el transistor Q2 no és realment un integrador, sinó similar a un integrador que es mostra aquí:

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

Podeu substituir Rc2a i Cc per un curtcircuit, connectar el col·lector Q2 al condensador Cb3 i provar de connectar un condensador molt petit a través de la resistència Rf2 i veure què passa.

Calculeu la freqüència mínima del filtre de pas alt per als amplificadors de transistors Q1, Q3 i Q4:

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

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

= 0,11287584616 Hz

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

(Rb = 5, 600 ohms al circuit real que he fet)

= 0,0476940195 Hz

El càlcul de la freqüència del filtre de pas baix està fora de l’abast d’aquest article. La freqüència del filtre de pas baix es veu afectada pels components Rc2a, Cc2, Rb3 i Cb3. L’augment del valor d’aquests components augmentarà la constant de temps i reduirà la freqüència del filtre de pas baix.

L'últim escenari amplificador fabricat amb transistor Q4 és opcional.

Pas 2: Simulacions

Les simulacions mostren que els transistors no estan esbiaixats a la meitat de la tensió d'alimentació. La polarització dels transistors a mitja tensió d'alimentació no és essencial perquè aquest circuit funcioni. Per a una alimentació d'1,5 V, cada transistor es pot polaritzar a 1 V o 0,5 V.

Els valors més baixos de la resistència Rf reduiran la tensió de l’emissor del col·lector del transistor subministrant més corrent de polarització de CC a la base del transistor.

El vell programari PSpice no té un generador de soroll aleatori.

Pas 3: Feu el circuit

He utilitzat una resistència de 5,6 kohm per a Rc2a en lloc d’una resistència de 1,5 kohm que es mostra al circuit. No hi hauria d’haver molta diferència. No obstant això, el meu circuit tenia un guany més alt i una freqüència màxima de filtre de pas baix (el transistor Q2 també és filtre de pas baix). El meu circuit també necessitava una resistència Rf2 més alta per augmentar la tensió de l’emissor del col·lector de polarització. Tot i això, reduint el corrent de polarització del col·lector de transistors, Ic també pot reduir el guany de corrent del transistor.

He utilitzat resistències de 5,6 kohm per a Rb1, Rb2, Rb3 i Rb4. No hi hauria d’haver molta diferència. El meu circuit tenia un guany inferior.

Rf2 es pot implementar amb dues resistències de 270 ohm. Tot i això, tots els transistors tenen un guany de corrent diferent que pot oscil·lar entre 100 i 500. Per tant, necessiteu trobar la resistència de retroalimentació adequada. Per això he especificat un paquet de resistències mixtes a la secció de components. També podeu utilitzar circuits de transistors de polarització estabilitzats o fixos per a aquest amplificador.

El circuit pot començar a oscil·lar. Podeu provar d'utilitzar filtres de font d'alimentació que es mostren en aquest article:

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

(És per això que he especificat les resistències d'alta potència de 100 ohm)

Pas 4: encastament

Veureu que gairebé no feia servir un soldador a l’hora de fer el circuit.

També podeu veure els connectors metàl·lics de la foto.

Pas 5: proves

Gràfic 1:

Canal 1: Vc1

Escala: 0,5 V i 4 segons

Tingueu en compte que la primera sortida del transistor Q1 Vc1 mostra que els tres transistors restants podrien ser inútils

Gràfic 2:

Canal 1: Vint1

Canal 2: Vo1

Escala: 0,5 V i 40 segons

Gràfic 3:

Canal 1: Vo1

Canal 2: Vo2

Escala: 0,5 V i 40 segons

Gràfic 4 (sense resistència Rf2 inclosa):

Canal 1: Vo1

Canal 2: Vo2

Escala: 0,5 V i 20 segons

Sense resistència Rf2 de retroalimentació, el transistor Q2 no està esbiaixat a la meitat de la tensió d'alimentació. El circuit funciona més ràpidament, amb menys temps de resolució. No obstant això, sense Rf2, aquest amplificador és un circuit arriscat i podria no funcionar per a tots els tipus de transistors i condensadors.