مولد الأرقام العشوائية: 5 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

يوضح لك هذا المقال مولد رقم عشوائي تناظري.

تبدأ هذه الدائرة في توليد خرج عشوائي عندما يلمس الإنسان طرف الإدخال. يتم تضخيم خرج الدائرة ، وتكامله ، ويزيد من تضخيم الضوضاء الصادرة عن الإنسان الذي يعمل مثل الهوائي ، ويجمع إشارات الضوضاء الكهرومغناطيسية.

تظهر الدائرة ترانزستورات تحيز التغذية المرتدة. سيتعين عليك تحديد مقاوم ردود الفعل بحيث يكون جهد باعث مجمع الترانزستور لجميع الترانزستورات الأربعة متحيزًا عند نصف جهد الإمداد.

إذا كنت تقوم بهذه الدائرة ، فيرجى قراءة المقالة بأكملها من البداية إلى النهاية قبل الشروع في أي استعدادات.

اللوازم

المكونات: ترانزستورات للأغراض العامة - 10 ، 470 مكثفات فائق التوهج - 10 ، مقاومة 1.5 كيلو أوم - 20 ، مقاومات مختلطة (100 كيلو أوم - 1 ميغا أوم) - 10 ، أسلاك معزولة ، لوحة مصفوفة / قطعة من الورق المقوى ، 1.5 فولت - 4.5 فولت مصدر طاقة أو بطارية 1.5 فولت AA / AAA / C أو D ، حزام بطارية 1.5 فولت / شريط مطاطي. يجب أن تكون جميع المقاومات منخفضة الطاقة.

المكونات الاختيارية: لحام ، سلك معدني 1 مم ، مقاومات 100 أوم (1 وات) - 5 ، غلاف ، براغي / صواميل / غسالات ، موصلات معدنية (لتوصيل الأسلاك المعزولة بالمسامير والصواميل).

الأدوات: كماشة ، أداة تعرية الأسلاك ، راسم الذبذبات USB ، مقياس الفولتميتر.

الأدوات الاختيارية: لحام الحديد ، متعدد متر.

الخطوة 1: تصميم الدائرة

المكامل في دائري هو في الأساس دائرة مرشح تمرير منخفض تستخدم لتقليل الحد الأقصى لتردد الإخراج لمنع الرقم العشوائي من التقلب بسرعة كبيرة. جهد المكثف والتيار لهما العلاقة التالية:

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

جهد المكثف Cc2 يساوي:

Vc (t) = (1 / Cc) * متكامل [Ic (t)]

إذا كان التيار ثابتًا ، فإن جهد مكثف Cc سينمو ببطء. ومع ذلك ، في دائرتي يدخل جزء من التيار إلى المقاوم Rc2a. يمكن أن يؤدي استخدام وحدة تكامل لهذه الدائرة إلى تصحيح المدخلات الجيبية وترشيحها إلى ترانزستور Q3 ، وبالتالي تحويل إدخال الترانزستور Q3 إلى إشارة DC التي ستوفر قيمة عشوائية يتم تضخيمها بواسطة ترانزستورات Q3 و Q4. هذا هو السبب في أن ترانزستور Q2 في دائري ليس مكاملًا حقًا ولكنه مشابه للمتكامل الموضح هنا:

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

يمكنك استبدال Rc2a و Cc بدائرة كهربائية قصيرة ، وتوصيل جامع Q2 بمكثف Cb3 ومحاولة توصيل مكثف صغير جدًا عبر المقاوم Rf2 ومعرفة ما سيحدث.

احسب الحد الأدنى لتردد مرشح التمرير العالي لمضخمات الترانزستور Q1 و Q3 و Q4:

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

= 1 / (2 * pi * (1500 أوم + 1 ، 500 أوم) * (470 * 10 ^ -6))

= 0.11287584616 هرتز

fl = 1 / (2 * pi * (1500 أوم + 5 ، 600 أوم) * (470 * 10 ^ -6))

(Rb = 5 ، 600 أوم في الدائرة الفعلية التي صنعتها)

= 0.0476940195 هرتز

حساب تردد مرشح التمرير المنخفض خارج نطاق هذه المقالة. يتأثر تردد مرشح التمرير المنخفض بمكونات Rc2a و Cc2 و Rb3 و Cb3. ستؤدي زيادة قيمة هذه المكونات إلى زيادة ثابت الوقت وتقليل تردد مرشح التمرير المنخفض.

مرحلة مكبر الصوت الأخيرة المصنوعة من ترانزستور Q4 اختيارية.

الخطوة الثانية: المحاكاة

تظهر المحاكاة أن الترانزستورات غير منحازة عند نصف جهد الإمداد. إن تحيز الترانزستورات بنصف جهد الإمداد ليس ضروريًا لكي تعمل هذه الدائرة. بالنسبة لتزويد 1.5 فولت ، يمكن تحيز كل ترانزستور عند 1 فولت أو 0.5 فولت.

ستعمل قيم المقاوم Rf المنخفضة على تقليل جهد باعث مجمع الترانزستور عن طريق توفير المزيد من تيار تحيز التيار المستمر إلى قاعدة الترانزستور.

لا يحتوي برنامج PSpice القديم على مولد ضوضاء عشوائي.

الخطوة 3: اصنع الدائرة

لقد استخدمت المقاوم 5.6 kohm لـ Rc2a بدلاً من المقاوم 1.5 kohm الذي يظهر في الدائرة. لا ينبغي أن يكون هناك فرق كبير. ومع ذلك ، فإن دائري كان له ربح أعلى وأقصى تردد منخفض لمرشح التمرير (الترانزستور Q2 هو أيضًا مرشح تمرير منخفض). احتاجت دائري أيضًا إلى مقاومة Rf2 أعلى لزيادة جهد باعث مجمع التحيز. ومع ذلك ، فإن تقليل تيار التحيز لمجمع الترانزستور ، يمكن أن يقلل Ic أيضًا من كسب تيار الترانزستور.

لقد استخدمت مقاومات 5.6 kohm لـ Rb1 و Rb2 و Rb3 و Rb4. لا ينبغي أن يكون هناك فرق كبير. كان مكاسب دائري أقل.

يمكن تنفيذ Rf2 بمقاومين 270 أوم. ومع ذلك ، فإن جميع الترانزستورات لها مكاسب تيار مختلفة يمكن أن تتراوح من حوالي 100 إلى 500. وبالتالي تحتاج إلى العثور على المقاوم الارتجاعي الصحيح. هذا هو السبب في أنني حددت حزمة مقاومة مختلطة في قسم المكونات. يمكنك أيضًا استخدام التحيز المستقر أو دوائر الترانزستور الثابتة لهذا مكبر الصوت.

قد تبدأ الدائرة في التذبذب. يمكنك محاولة استخدام مرشحات مزود الطاقة الموضحة في هذه المقالة:

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

(هذا هو السبب في أنني حددت المقاومات عالية الطاقة 100 أوم)

الخطوة 4: التغليف

يمكنك أن ترى أنني لم أستخدم مكواة لحام تقريبًا عند صنع دائري.

يمكنك أيضًا رؤية الموصلات المعدنية في الصورة.

الخطوة 5: الاختبار

الرسم البياني 1:

القناة 1: Vc1

المقياس: 0.5 فولت و 4 ثوان

لاحظ أن خرج الترانزستور الأول Q1 Vc1 يُظهر أن الترانزستورات الثلاثة المتبقية يمكن أن تكون عديمة الفائدة

الرسم البياني 2:

القناة 1: Vint1

القناة 2: Vo1

المقياس: 0.5 فولت و 40 ثانية

الرسم البياني 3:

القناة 1: Vo1

القناة 2: Vo2

المقياس: 0.5 فولت و 40 ثانية

الرسم البياني 4 (لا يشمل أي مقاوم Rf2):

القناة 1: Vo1

القناة 2: Vo2

المقياس: 0.5 فولت و 20 ثانية

مع عدم وجود ردود فعل مقاومة Rf2 ، فإن الترانزستور Q2 غير متحيز بنصف جهد الإمداد. تعمل الدائرة بشكل أسرع مع وقت استقرار أقل. ومع ذلك ، بدون Rf2 ، يعتبر هذا مكبر الصوت دائرة محفوفة بالمخاطر وقد لا يعمل مع جميع أنواع الترانزستور والمكثفات.