Trình tạo số ngẫu nhiên: 5 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Bài viết này cho bạn thấy một trình tạo số ngẫu nhiên tương tự.

Mạch này bắt đầu tạo ra đầu ra ngẫu nhiên khi con người chạm vào thiết bị đầu cuối đầu vào. Đầu ra mạch được khuếch đại, tích hợp và khuếch đại hơn nữa tiếng ồn từ con người hoạt động giống như một ăng-ten, thu thập các tín hiệu nhiễu điện từ.

Mạch hiển thị các bóng bán dẫn phân cực phản hồi. Bạn sẽ phải chọn một điện trở phản hồi để điện áp cực phát của bộ thu bóng bán dẫn của cả bốn bóng bán dẫn được phân cực ở một nửa điện áp cung cấp.

nếu bạn đang làm mạch này thì vui lòng đọc toàn bộ bài viết từ đầu đến cuối trước khi bắt đầu bất kỳ sự chuẩn bị nào.

Quân nhu

Thành phần: bóng bán dẫn đa năng - tụ điện 10, 470 uF - 10, điện trở 1,5 kohm - 20, điện trở hỗn hợp (100 kohm - 1 Megohm) - 10, dây cách điện, bảng ma trận / mảnh bìa cứng, nguồn điện 1,5 V - 4,5 V hoặc Pin 1,5 V AA / AAA / C hoặc D, dây nịt / dây cao su cho pin 1,5 V. Tất cả các điện trở phải có công suất thấp.

Các thành phần tùy chọn: hàn, dây kim loại 1 mm, điện trở 100 ohm (1 Watt) - 5, vỏ bọc, bu lông / đai ốc / vòng đệm, đầu nối kim loại (để kết nối dây cách điện với bu lông và đai ốc).

Dụng cụ: kìm, kìm tuốt dây, máy hiện sóng USB, vôn kế.

Dụng cụ tùy chọn: mỏ hàn, đồng hồ đo.

Bước 1: Thiết kế mạch

Bộ tích phân trong mạch của tôi về cơ bản là một mạch lọc thông thấp được sử dụng để giảm tần số đầu ra tối đa nhằm ngăn số ngẫu nhiên dao động quá nhanh. Điện áp và cường độ dòng điện của tụ điện có mối quan hệ sau:

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

Hiệu điện thế của tụ Cc2 bằng:

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

Nếu cường độ dòng điện không đổi thì hiệu điện thế tụ Cc chậm dần. Tuy nhiên, trong mạch của tôi, một phần dòng điện đang đi vào điện trở Rc2a. Sử dụng bộ tích hợp cho mạch này có thể chỉnh lưu và lọc đầu vào hình sin thành bóng bán dẫn Q3, do đó chuyển đổi đầu vào bóng bán dẫn Q3 thành tín hiệu DC sẽ cung cấp giá trị ngẫu nhiên được khuếch đại bởi bóng bán dẫn Q3 và Q4. Đây là lý do tại sao trong mạch của tôi, bóng bán dẫn Q2 không thực sự là một bộ tích hợp mà tương tự như một bộ tích hợp được hiển thị ở đây:

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

Bạn có thể thay thế Rc2a và Cc bị ngắn mạch, kết nối bộ thu Q2 với tụ Cb3 và thử kết nối một tụ điện rất nhỏ qua điện trở Rf2 và xem điều gì xảy ra.

Tính tần số bộ lọc thông cao tối thiểu cho bộ khuếch đại bóng bán dẫn Q1, Q3 và 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 trong mạch thực tế mà tôi đã thực hiện)

= 0,0476940195 Hz

Tính toán tần số bộ lọc thông thấp nằm ngoài phạm vi của bài viết này. Tần số bộ lọc thông thấp bị ảnh hưởng bởi các thành phần Rc2a, Cc2, Rb3 và Cb3. Việc tăng giá trị của các thành phần đó sẽ làm tăng hằng số thời gian và giảm tần số bộ lọc thông thấp.

Tầng khuếch đại cuối cùng được làm bằng bóng bán dẫn Q4 là tùy chọn.

Bước 2: Mô phỏng

Mô phỏng cho thấy rằng các bóng bán dẫn không bị sai lệch ở một nửa điện áp cung cấp. Việc tạo xu hướng cho các bóng bán dẫn ở một nửa điện áp cung cấp là không cần thiết để mạch này hoạt động. Đối với nguồn cung cấp 1,5 V, mỗi bóng bán dẫn có thể được phân cực ở 1 V hoặc 0,5 V.

Giá trị điện trở Rf thấp hơn sẽ làm giảm điện áp bộ phát cực thu của bóng bán dẫn bằng cách cung cấp nhiều dòng điện phân cực DC hơn cho đế bóng bán dẫn.

Phần mềm PSpice cũ không có bộ tạo nhiễu ngẫu nhiên.

Bước 3: Tạo mạch

Tôi đã sử dụng một điện trở 5,6 kohm cho Rc2a thay vì điện trở 1,5 kohm được hiển thị trong mạch. Không nên có nhiều sự khác biệt. Tuy nhiên, mạch của tôi có độ lợi cao hơn và tần số bộ lọc thông thấp tối đa (bóng bán dẫn Q2 cũng là bộ lọc thông thấp). Mạch của tôi cũng cần một điện trở Rf2 cao hơn để tăng điện áp bộ phát cực thu xu hướng. Tuy nhiên, giảm dòng điện xu hướng cực thu của bóng bán dẫn, Ic cũng có thể làm giảm độ lợi dòng điện của bóng bán dẫn.

Tôi đã sử dụng điện trở 5,6 kohm cho Rb1, Rb2, Rb3 và Rb4. Không nên có nhiều sự khác biệt. Mạch của tôi đã đạt được thấp hơn.

Rf2 có thể được thực hiện với hai điện trở 270 ohm. Tuy nhiên, tất cả các bóng bán dẫn đều có độ lợi dòng điện khác nhau có thể nằm trong khoảng từ 100 đến 500. Vì vậy, bạn cần tìm đúng điện trở phản hồi. Đây là lý do tại sao tôi chỉ định một gói điện trở hỗn hợp trong phần linh kiện. Bạn cũng có thể sử dụng mạch bán dẫn phân cực ổn định hoặc phân cực cố định cho bộ khuếch đại này.

Mạch có thể bắt đầu dao động. Bạn có thể thử sử dụng các bộ lọc cung cấp điện được hiển thị trong bài viết này:

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

(Đây là lý do tại sao tôi chỉ định điện trở 100 ohm công suất cao)

Bước 4: Cường hóa

Bạn có thể thấy rằng tôi gần như không sử dụng mỏ hàn khi làm mạch của mình.

Bạn cũng có thể thấy các đầu nối kim loại trong ảnh.

Bước 5: Kiểm tra

Đồ thị 1:

Kênh 1: Vc1

Thang đo: 0,5 V và 4 giây

Lưu ý rằng đầu ra Vc1 của bóng bán dẫn đầu tiên của bóng bán dẫn cho thấy rằng ba bóng bán dẫn còn lại có thể vô dụng

Đồ thị 2:

Kênh 1: Vint1

Kênh 2: Vo1

Thang đo: 0,5 V và 40 giây

Đồ thị 3:

Kênh 1: Vo1

Kênh 2: Vo2

Thang đo: 0,5 V và 40 giây

Đồ thị 4 (Không bao gồm điện trở Rf2):

Kênh 1: Vo1

Kênh 2: Vo2

Thang đo: 0,5 V và 20 giây

Không có điện trở Rf2 phản hồi, bóng bán dẫn Q2 không bị sai lệch ở một nửa điện áp cung cấp. Mạch hoạt động nhanh hơn, với thời gian lắng ít hơn. Tuy nhiên, nếu không có Rf2, bộ khuếch đại này là một mạch rủi ro và có thể không hoạt động đối với tất cả các loại bóng bán dẫn và tụ điện.