|
|
|
|
De resultaten zijn
onnauwkeurig om volgende redenen: Besluiten: RANDOM GENERATOR
Het is algemeen bekend dat,
als men enkele uitgangen van een shift-register langs enkele XOR poorten
terugkoppelt naar de data ingang, er een repetitieve reeks binaire random
getallen (0 of 1) aan de data ingang aangeboden wordt. Bij gelijkaardige
schakelingen wordt er in technische tijdschriften soms uitleg verstrekt die
onwaarschijnlijk overkomt. Reden genoeg om een verder onderzoek te
rechtvaardigen. Vooreerst vond ik een bizarre XOR schakeling op blz 90 van het boek “ 301 Schakelingen “ uitgegeven door “ Elektor”: “Pseudo random looplicht”. Een kleine ontleding hiervan bracht aan het licht dat een enkele XOR poort hetzelfde resultaat opleverde als de 4 gebruikte. Dit wordt hieronder aangetoond.
Vervolgens lieten anderen
onder bedekte termen verstaan dat de schakeling na een zekere werkingstijd soms
in een “LOOP” kan
terecht kan komen waarbij
alle uitgangen van het shift register 0 zijn en het bijgevolg ook blijven. Bij het onder spanning
zetten is dit een normale zaak en dit euvel werd opgelost door de
vierde XOR poort met de R-C combinatie (gekoppeld aan pin 13 van het IC
“4090”). Door het onder spanning zetten verschijnt er over de
condensator een positief impuls dat door de XOR poort
aan de data-ingang aangeboden wordt. Bij normale werking is het
onmogelijk dat de schakeling in een 0-loop terecht komt omdat de allerlaatste 1
in het shift register, door de werking van de XOR schakeling, steeds aanleiding
geeft tot een 1 aan de data-ingang van de 4015B. Om hiervan absoluut zeker
te zijn dan toch maar even de volledige reeks van mogelijke uitgangscombinaties
van het shift register op papier gezet. Vertrekkende van een
willekeurige combinatie is het een klein kunstje om de data ingang te
bepalen en zo de nieuwe uitgangscombinatie vast te stellen.
De verwachting is dat men na 255 combinaties
terug uitkomt op deze van het vertrek.
Echter een verkeerde onderstelling: er zijn meerdere reeksen
uitgangscombinaties. Aangezien het volume zijn
de resultaten van het onderzoek zijn te vinden in bijlage aan dit artikel. Bijlage 1 (XOR-S-1 of
XOR-Schakeling-1): dit zijn de resultaten waarbij de laatste 4 uitgangen van de
4015B de XOR poorten voeden
(gebruikt in de vlammensimulatorschakeling). Bijlage 2 (XOR-S-2 of
XOR-Schakeling 2): dit zijn de
resultaten waarbij de laatste 2 uitgangen van de 4015B met de ingangen van
een enkele XOR poort verbonden zijn. De indeling van de bijlagen
is als volgt: elke kolom is een reeks uitgangencombinaties. Voor XOR-S-1 zijn er 3
reeksen met respectievelijk 217, 31 en 7 combinaties; Voor XOR-S-2 zijn er 5
reeksen met respectievelijk 63, 63, 63, 63 en 3 combinaties Daarna volgen dezelfde
reeksen maar dan in numerieke volgorde zodat duidelijk blijkt dat het totale
aantal combinaties van alle reeksen gelijk is aan 255. De 256ste
combinatie is 0 en daarmee staat het absoluut vast dat dit getal in geen enkele
reeks voorkomt. Uit de bijlagen blijkt ook
dat de XOR-S-1 de langste serie combinaties geeft: dus ook het grootst aantal
opeenvolgende verschillende flikkeringen. Het is dus ook van belang dat men bij
het onder spanning zetten in die welbepaalde langste reeks terechtkomt. In
principe vormt dit geen probleem. Er bestaan nog veel meer
mogelijkheden om de XOR’s te schakelen. Ik heb niet alles onderzocht, maar
alles wees erop dat de XOR-S-1 de meest aangewezen schakeling is. TESTEN van de SCHAKELING
In een eerste testfase is
het verscheidene malen voorgekomen dat de schakeling in de 0-loop terecht kwam.
Na wat experimenteerwerk met ontkoppelingscondensators deed dit euvel zich niet
meer voor. STELREGEL:
Bij het gebruik van CMOS-IC’s dient de voeding ontkoppeld door capaciteiten van 47 of 100 μF. Deze C’s worden geschakeld tussen de positieve en de negatieve voedingslijn en zo dicht mogelijk bij de voedingspinnen van de IC’s. Er bestaan verschillende
mogelijkheden om bij het onder spanning zetten van de schakeling de
noodzakelijke beginvoorwaarden te realiseren. De R-C-combinatie
(zie allereerste schema van dit artikel) is een mogelijkheid. Hierbij
moeten de componenten zo gedimensioneerd zijn dat de data-input slechts een positief
impuls aangeboden krijgt, alhoewel het met de beoogde combinatiereeks van weinig
tel is dat het er nu een, twee of meer zijn. Een andere mogelijke
schakeling is de herstarter die op het volgende principe werkt:
indien de ingang (pin 5 van de 4015B) lange tijd laag is wordt de uitgang
(pin 13 van de XOR) hoog; een hoge ingang resulteert in een lage uitgang.
De werking is eenvoudig. De
eerste opamp is geschakeld als x1 versterker, de tweede als “low level
detector”. Een hoge ingang resulteert onmiddellijk in een hoge
condensatorspanning (direct overgezet langs de 330 ohm weerstand) en bijgevolg
een lage uitgangsspanning. Is de ingangsspanning laag dan zal de condensator
langs de 1M weerstand langzaam afgeladen worden. Komt de condensatorspanning
onder de ingestelde omkipspanning van de low level detector (ongeveer een tiende
van de voedingsspanning) dan wordt de uitgang hoog.
ALGEMENE BESLUITENNa langdurig testen van de
schakeling bleven de resultaten onder de verwachtingen.
De vlamsimulatie kwam moeilijk tot zijn recht. De analoge versie is
beter. De schakeling werkt ook
prima zonder de herstarter. Tot slot een foto van een
testuitvoering van de digitale samen met de analoge schakeling. De analoge is te
herkennen aan de vele potmeters op de print. |
|
Heb je nog vragen over deze schakeling, stel deze dan gerust op
het forum. |
|
