Generator Angka Acak: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Artikel ini menunjukkan kepada Anda generator nomor acak analog.

Sirkuit ini mulai menghasilkan output acak ketika manusia menyentuh terminal input. Output rangkaian diperkuat, terintegrasi dan selanjutnya memperkuat kebisingan dari manusia yang bertindak seperti antena, mengumpulkan sinyal kebisingan elektromagnetik.

Rangkaian menunjukkan transistor bias umpan balik. Anda harus memilih resistor umpan balik sehingga tegangan kolektor emitor transistor dari keempat transistor bias pada setengah tegangan suplai.

jika Anda membuat sirkuit ini, silakan baca seluruh artikel dari awal hingga akhir sebelum memulai persiapan apa pun.

Perlengkapan

Komponen: transistor serba guna - kapasitor 10, 470 uF - 10, resistor 1,5 kohm - 20, resistor campuran (100 kohm - 1 Megohm) - 10, kabel berinsulasi, papan matriks/potongan karton, catu daya 1,5 V - 4,5 V atau Baterai 1,5 V AA/AAA/C atau D, harness baterai 1,5 V/karet gelang. Semua resistor harus berdaya rendah.

Komponen opsional: solder, kawat logam 1 mm, resistor 100 ohm (1 Watt) - 5, selubung, baut/mur/ ring, konektor logam (untuk menghubungkan kabel berinsulasi ke baut dan mur).

Alat: tang, wire stripper, osiloskop USB, voltmeter.

Alat opsional: besi solder, multi-meter.

Langkah 1: Rancang Sirkuit

Integrator di sirkuit saya pada dasarnya adalah rangkaian filter lolos rendah yang digunakan untuk mengurangi frekuensi output maksimum untuk mencegah angka acak berfluktuasi terlalu cepat. Tegangan dan arus kapasitor memiliki hubungan sebagai berikut:

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

Tegangan kapasitor Cc2 sama dengan:

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

Jika arus konstan maka tegangan potensial kapasitor Cc perlahan-lahan akan bertambah. Namun, di sirkuit saya sebagian dari arus memasuki resistor Rc2a. Menggunakan integrator untuk rangkaian ini dapat memperbaiki dan menyaring input sinusoidal ke transistor Q3, sehingga mengubah input transistor Q3 menjadi sinyal DC yang akan memberikan nilai acak untuk diperkuat oleh transistor Q3 dan Q4. Inilah sebabnya mengapa di sirkuit saya transistor Q2 sebenarnya bukan integrator tetapi mirip dengan integrator yang ditunjukkan di sini:

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

Anda dapat mengganti Rc2a dan Cc dengan korsleting, sambungkan kolektor Q2 ke kapasitor Cb3 dan coba sambungkan kapasitor yang sangat kecil melintasi resistor Rf2 dan lihat apa yang terjadi.

Hitung frekuensi filter lolos tinggi minimum untuk penguat transistor Q1, Q3 dan Q4:

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

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

= 0.11287584616 Hz

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

(Rb = 5.600 ohm pada rangkaian sebenarnya yang saya buat)

= 0,0476940195 Hz

Perhitungan frekuensi filter lolos rendah berada di luar cakupan artikel ini. Frekuensi low pass filter dipengaruhi oleh komponen Rc2a, Cc2, Rb3 dan Cb3. Peningkatan nilai komponen tersebut akan meningkatkan konstanta waktu dan mengurangi frekuensi low pass filter.

Tahap penguat terakhir yang dibuat dengan transistor Q4 adalah opsional.

Langkah 2: Simulasi

Simulasi menunjukkan bahwa transistor tidak bias pada setengah tegangan suplai. Membias transistor pada setengah tegangan suplai tidak penting agar rangkaian ini berfungsi. Untuk suplai 1,5 V setiap transistor dapat dibias pada 1 V atau 0,5 V.

Nilai resistor Rf yang lebih rendah akan mengurangi tegangan kolektor emitor transistor dengan memasok lebih banyak arus bias DC ke basis transistor.

Perangkat lunak PSpice lama tidak memiliki generator kebisingan acak.

Langkah 3: Buat Sirkuit

Saya menggunakan resistor 5,6 kohm untuk Rc2a, bukan resistor 1,5 kohm yang ditunjukkan di rangkaian. Seharusnya tidak ada banyak perbedaan. Namun, rangkaian saya memiliki gain yang lebih tinggi dan frekuensi filter lolos rendah maksimum (transistor Q2 juga filter lolos rendah). Sirkuit saya juga membutuhkan resistor Rf2 yang lebih tinggi untuk meningkatkan tegangan emitor kolektor biasing. Namun, mengurangi arus bias kolektor transistor, Ic juga dapat mengurangi penguatan arus transistor.

Saya menggunakan resistor 5,6 kohm untuk Rb1, Rb2, Rb3 dan Rb4. Seharusnya tidak ada banyak perbedaan. Sirkuit saya memiliki keuntungan yang lebih rendah.

Rf2 dapat diimplementasikan dengan dua resistor 270 ohm. Namun, semua transistor memiliki penguatan arus yang berbeda yang dapat berkisar dari sekitar 100 hingga 500. Oleh karena itu, Anda perlu menemukan resistor umpan balik yang tepat. Inilah sebabnya mengapa saya menentukan paket resistor campuran di bagian komponen. Anda juga dapat menggunakan rangkaian transistor bias stabil atau bias tetap untuk penguat ini.

Sirkuit mungkin mulai berosilasi. Anda dapat mencoba menggunakan filter catu daya yang ditunjukkan dalam artikel ini:

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

(Inilah sebabnya saya menentukan resistor 100 ohm daya tinggi)

Langkah 4: Encasement

Anda dapat melihat bahwa saya hampir tidak menggunakan besi solder saat membuat sirkuit saya.

Anda juga dapat melihat konektor logam di foto.

Langkah 5: Pengujian

Grafik 1:

Saluran 1: Vc1

Skala: 0,5 V dan 4 Detik

Perhatikan bahwa transistor pertama Q1 keluaran Vc1 menunjukkan bahwa tiga transistor yang tersisa bisa jadi tidak berguna

Grafik 2:

Saluran 1: Vint1

Saluran 2: Vo1

Skala: 0,5 V dan 40 Detik

Grafik 3:

Saluran 1: Vo1

Saluran 2: Vo2

Skala: 0,5 V dan 40 Detik

Grafik 4 (Tidak termasuk resistor Rf2):

Saluran 1: Vo1

Saluran 2: Vo2

Skala: 0,5 V dan 20 detik

Tanpa resistor Rf2 umpan balik, transistor Q2 tidak bias pada setengah tegangan suplai. Sirkuit bekerja lebih cepat, dengan waktu penyelesaian yang lebih sedikit. Namun, tanpa Rf2 penguat ini adalah rangkaian yang berisiko dan mungkin tidak berfungsi untuk semua jenis transistor dan kapasitor.