Zufallgenerator, weißes Rauschen, Schweißlicht im Lokschuppen und LED-Kerze sind eng verwandt. Auf der Suche nach einem Schweißlicht für den Lockschuppen hatte ich mich mit Pseudo-Zufallszahlen beschäftigt, um sie in Bascom zu programmieren. Pseudo heißen sie, weil sie je nach Registerlänge früher oder später wieder von vorn anfangen.

Je nach Anwendung werden ein Ausgang (für Blitzlicht) oder mehrere Ausgänge (für (Helligkeits-) Modulation) genutzt. Das Oszillogramm der LED-Kerze im Video von Herrn Kainka legt folgende Schaltung im Inneren nahe.

Im einfachsten Fall nutzt man ein Schieberegister der Länge n, wo die beiden letzten Ausgänge mit einer XNOR-Vernüpfung das Datum bilden, das vorne wieder hineingeschoben wird. Es werden alle Bit-Muster durchlaufen, außer alle Bit=1. Damit ergeben sich 2^n - 1 verschiedene Muster. Es sind nur wenige Längen möglich: n=3, n=4, n=6, n=7, n=15, n=22, n=60, n=63, n=127, n=153

Die Softwareumsetzung folgt den Abläufen in der Hardware: Zufall n=4 für TPS

Das Simulationsprogramm begrenzt die Register nicht auf 4-Bit. Deshalb beginnt die Musterfolge nach dem 15. Durchlauf nicht neu.

Download: 1211-noise.tps

Die Umsetzung in Bascom ist ähnlich einfach, jedoch hat Bascom mit der RND()-Funktion schon alles implementiert. Der Wert in Klammern muss jedoch 2^n-2 (-2 wegen der 0) betragen, sonst erhalten Sie ein besseres Blinklicht.

Der TPS-Zufallsgenerator von Herrn Kainka (12.10.2012) nutzt zwei nicht synchrone Oszillatoren. Das Ergebnis ist eine abgetastete Schwebung. Die Musterfolge muss ebenfalls endlich sein, ist aber wahrscheinlich nicht durch 2, 3 oder 5 teilbar. Bauteilestreuungen und Temperatur sorgen zusätzlich für einen sehr guten Zufall.


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Weißes Rauschen für NF-Messzwecke kann man ebenso erzeugen. Die höchste Frequenz wird durch den Oszillator bestimmt und sollte über 50kHz betragen. Die niedrigste Frequenz wird durch die Länge n bestimmt. Mit n=15 = 2^15-1= 32767 verschiedene Muster wird eine untere Frequenz von 50kHz/32767 = 1,5Hz (= Wiederholfrequenz) erreicht. Für die spektrale Reinheit wäre n=22 und ein höherer Takt schon besser. Als Schieberegister sind 2 bis 3 * 4094 geeignet, als XOR/XNOR ein 4070/4077. Die Restgatter bilden den Oszillator.

Herr Sinning hat mit einem Tiny weißes Rauschen erzeugt (White Noise Generator), das ist weniger aufwändig. Da ist er mir zuvor gekommen. NF-Messungen werden meist logaritmisch dargestellt, dazu ist rosa Rauschen besser geeignet. Rosa = gleiche Energie pro Oktave (log), Weiss = gleiche Energie pro Frequenz (lin). 

Um aus weißem Rauschen rosa Rauschen zu machen genügen ein paar Widerstände und Kondensatoren. Das Filter ist für RL=22k (Cinch) berechnet.