Quantenzufallsgenerator - Page 6

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Re: Quantenzufallsgenerator
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a) zweifelhafter Realname des ursprünglichen Fragestellers
    beflügelt Diskussionen nicht.
b) es ist eine typische DAU-Frage, da es kaum reale
    Anwendungen für nicht-PRNG Generatoren gibt.
c) Literatur ist heute spärlicher, aber z.B. die
    IEEE-reprints in
    Gupta "Electrical Noise: Fundamentals and Sources"
    IEEE Press 1977
    behandeln auch analoge/physikalische Generatoren noch.

Die Z-Dioden Variante wird absehbar mit geringem Aufwand
"schlechtes" Rauschen erzeugen.

Forrest Mims III  ( Leserbrief IEEE Spectrum June 1987 )
scheint radioaktiv glücklich geworden zu sein:
"The radioactive decay technique for generating truly random
numbers is easily implemented with a Geiger counter, a 50-cent
Coleman lamp mantle ( a thorium impreganted radioactive source
) and any computer with a joystick input..."
Er hat zur Auswertung den Bildschirm als XY-Plot vollgeschrieben,
ein Verfahren das auch Bell Labs in den 80ern zur Bewertung
empfiehlt.
Radioaktive Generatoren sind wohl in den 50er/60ern häufiger
an Mainframes verwendet worden.
Allerdings eben nicht so häufig als daß man in der Literatur viel
Auswertungen findet.
Wäre aber mit buntem Plot auf C64er sicher mal eine Gag-Schaltung
fürs Vintage Computer Festival in München.
Jenseits dessen würde ich aber nicht viel Anwendung sehen.

MfG JRD



Re: Quantenzufallsgenerator
Am 31.08.2013 10:16, schrieb Rafael Deliano:

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ev. noch:
"Rauschen als Information", Wolfgang Denda, Hüthig, ISBN_3-7785-1663-9

--  
mfg hdw


Re: Quantenzufallsgenerator
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Klein, aber empfehlenswert:
Ehrenstrasser "Stochastische Signale und ihre Anwendung"
Uni Taschenbücher 1974

Alle drei Bücher behandeln zwar Hf-Rauschdioden, aber nicht Z-Diode.
Weil die als Hauptquelle eben nicht gut tut.

Da die heutigen 16 Bit A/D-Wandler bis uV runtermessen,
hatte ich kürzlich Feindberührung mit 3 Z-Dioden ( 3,3V 4,7V 9,1V )
die die Referenzspannungen im 24V Eingangsteil einer Sensorschaltung
machten die verrauscht war. Nach etwas Grübeln parallel
zu allen Z-Dioden 100nF Kerkos gelötet: etwas besser aber noch nicht
Ruhe. Wirksamer nächster Schritt war dann die 9,1V durch zwei in Serie
geschaltete 4,7V zu ersetzen. (Zener-)Z-Dioden rauschen anscheinend
deutlich weniger als (Avalanche-)Z-Dioden.

MfG  JRD







Re: Quantenzufallsgenerator
Rafael Deliano schrieb:
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Achtung, der Temperaturkoeffizient ist verschieden und kehrt irgendwo
bei 5 V sogar das Vorzeichen. Achtung die zweite: Der Innenwiderstand
ist bei Spannungen abseits 7.5V dramatisch grösser. Bei 5.1 V
typischerweise schon 10x mal der Wert der 7.5V Diode. Völlig blöd
waren die ersten "Referenzdioden" aus 6.8V Z-Diode plus normale
zur Temp-Kompensation schon nicht. Aber Rauschen.... immer schon
ein Problem. Tun die Buried sub surface Z nicht deutlich weniger
rauschen?

--  
mfg Rolf Bombach

Re: Quantenzufallsgenerator
Rafael Deliano wrote:

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Falls du das Buch hast, dann kannst du damit gut Geld verdienen :-)

http://www.amazon.de/Electrical-Noise-Fundamentals-Madhu-Gupta/dp/0879420855/

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In welcher Hinsicht schlecht? Und würde es eine Hashing-Funktion verbessern?

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Ich würde mal vermuten, daß die Datenrate dabei nicht allzu hoch sein
wird, falls man nicht gerade was stark strahlendes zur Hand hat.

--  
Frank Buss, http://www.frank-buss.de
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Re: Quantenzufallsgenerator
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http://www.abebooks.de/servlet/SearchResults?sts=t&tn=Electrical+Noise%3A+Fundamentals+and+Sources&x=0&y=0

Die IEEE-Reprints werden häufig von Hochschulen ausgemustert.
   Ausserdem sollte es oft möglich sein sich die Bücher bei mir zu  
leihen, für viele Spezialgebiete sammle ich schon lange. Tut auch not:
bei konkreter Geräteentwicklung kann man sich die Literatur nicht  
schnell kaufen, weil antiquarische Bücher nicht immer billig verfügbar  
sind.

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Es ist Avalanche-Rauschen, nichts kontinuierliches wie
thermisches Rauschen eines Widerstands.

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Wem das ein Problem ist, der wird mit den üblichen Hf-Rauschdioden
wohl glücklicher.

MfG  JRD


Re: Quantenzufallsgenerator
Rafael Deliano wrote:

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In dieser Application Note von Maxim scheint es ein schönes weisses
Rauschen zu produzieren, mit einigermaßen flacher Kennlinie:

http://www.maximintegrated.com/app-notes/index.mvp/id/3469

Der MAX2650 ist natürlich wieder mal nirgends auf Lager, aber der
MAX2611, der nur einen zusätzlichen Bias-Widerstand braucht.

Was ist da übrigens die Masseinheit dBn? Wieviel Volt kommt denn da nun
am Ende bei raus? Bei -60 dBm wäre es an 600 Ohm nur ca. 1 mV.

--  
Frank Buss, http://www.frank-buss.de
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Re: Quantenzufallsgenerator
Frank Buss schrieb:

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Sicherlich ist die Leistung an 50 Ohm angegeben, an 600 Ohm wäre sie
anders. Wenn Du aber nun Rauschen betrachtest und den Effektivwert der
Spannung haben möchtest, musst Du die dargestellte spektrale
Leistungsdichte (dBm/Hz) über die Bandbreite des Rauschsignals
aufintegrieren.

Christian
--  
Christian Zietz  -  CHZ-Soft  -  czietz (at) gmx.net
WWW: http://www.chzsoft.de/
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Re: Quantenzufallsgenerator
Rafael Deliano schrieb:
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Nun ja, da wären wir aber wieder bei thermischer Emission von
Ladungsträgern durch einen Tunneleffekt, d.h. schon wieder nah
am Avalanche-Rauschen.

--  
mfg Rolf Bombach

Re: Quantenzufallsgenerator

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Da es EDN wohl an guten "Design Ideas" mangelt
ist die Z-Diode dort wieder aufgetaucht worden:

http://www.edn.com/design/analog/4420926/White-noise-source-flat-from-1Hz-to-100kHz

Es finden sich auch Varianten davon zitiert.
U.a. von Jim Williams mit AGC, was zumindest
ein übliches Problem lindert.
Weil in Ermangelung klarer Anwendung aber auch
die Anforderungen unklar sind ist es eben ein
fruchtloses Thema.

MfG   JRD


Re: Quantenzufallsgenerator
Rafael Deliano wrote:
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Ermangelung klarer Anwendung wuerde ich nicht sagen. Der Markt mag
winzig sein, aber ein Bekannter befasst sich z.B. mit Elektronik, die
fuer Erdbebenmessungen benutzt wird. Den interessiert der
Spektralbereich bis ganz weit unten immer brennend.

--  
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

Re: Quantenzufallsgenerator
Rafael Deliano wrote:

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Sieht interessant aus. Aber warum hat der Autor eine neue Schaltung
entwickelt (die kein AGC hat), und nicht einfach die andere Diode in die
Schaltung von Jim Williams eingesetzt? Einfach den 1k Widerstand des
Hochpassfilters am Eingang von A2 weglassen und schon sollte es runter
bis 1Hz gehen, oder?

--  
Frank Buss, http://www.frank-buss.de
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Re: Quantenzufallsgenerator
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Ca. so:
http://www.embeddedFORTH.de/temp/random1962.pdf
Wobei der für Analogrechner gedacht war.

MfG  JRD



Re: Quantenzufallsgenerator


Rafael Deliano schrieb:

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Hallo,

das mit dem XY Plot ist ein schönes Verfahren das sehr eindringlich die  
Paarbeziehungen der Pseudozufallszahlen aus rückgekoppelten  
Schieberegistern zeigt, es zeigen sich schräge parallele Linien.
Wenn der XY Plot irgendwelche regelmässigen Muster zeigt sind die  
Zufallszahlen nicht unabhängig von ihrem Vorgänger. Auch wenn bestimmte  
Werte bevorzugt werden würde das im XY Plot auffallen.

Bye


Re: Quantenzufallsgenerator

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Hi Frank, ich habe das XR232USB mal 10 MB Zufallszahlen ausspucken lassen u
nd mit dieser DIEHARD Suite getestet:
http://www.netzherpes.de/blog/comments.php?y13%&m12%&entry=entry13120
2-162041

gruss
nils


Re: Quantenzufallsgenerator
snipped-for-privacy@googlemail.com wrote:
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Prima, kannst du die Datei zum selber experimentieren irgendwo
bereitstellen? Deine Bitmap hier zumindest hat einen Strich drin:

http://www.netzherpes.de/blog/index.php?entry=entry131126-134730

--  
Frank Buss, http://www.frank-buss.de
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Re: Quantenzufallsgenerator
Ja, ich lad sie gerne morgen mal hoch. Der Strich kommt durch das permanent
e Neubeschreiben des Bitmap zu stande. Der läuft in einer Schleife von ob
en nach unten durch und baut das Bild neu auf ;)

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Re: Quantenzufallsgenerator
hier ist das vom XR232 erzeugte File
http://netzherpes.de/rand.hex

gruss
nils

Re: Quantenzufallsgenerator
snipped-for-privacy@googlemail.com wrote:
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Danke, sieht wirklich zufällig aus. Ich habe es mal in Audacity als 8
Bit unsigned PCM importiert, mit 44 kHz und die 3:45 Minuten analysiert:

http://i.imgur.com/FeJPpOF.png

Ist also auch in den unteren Frequenzbereichen zufällig. Die Ausschläge
dort sind ähnlich, wie mit der White-Noise Funktion von Audacity. Aber
der Die-Hard Test hatte das ja schon bestätigt.

Die digitale Rauschgeneratorschaltung mit dem LM393 ist eine genial
einfache Idee, werde ich auch mal ausprobieren.

--  
Frank Buss, http://www.frank-buss.de
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Re: Quantenzufallsgenerator
Frank Buss wrote:
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Und da ist mein Versuchsaufbau:

http://www.frank-buss.de/RandomNumberGenerator/index.html

Mit Eagle kann man auch recht gut für Breadboards planen :-)

Ich hatte allerdings keinen LM393 da, nur einen LM339, aber damit
scheint es auch zu gehen. Die Bauteilwerte sind recht unkritisch, ich
habe die etwas verändert. Aber ob man 100 nF oder 10 nF für C4 nimmt,
oder 100k oder 220k scheint sich nicht auf das Ergebnis auszuwirken.

Das Ausgangssignal der Schaltung habe ich mit meine DE0-Nano Board mit
50 MHz gesampelt und toggle ein Bit hin- und her, solange es High ist
(den VHDL-Code schreiben ging schneller, als mich in die Tiefen der
Registerbeschreibungen für die Timermodule vom STM32F4 einzuarbeiten,
was ich erst angedacht hatte zu nehmen). Das entspricht ungefähr dem
Vorschlag von der XR232USB Webseite, mit einem Zähler die Zeit zu
messen, die sich das Signal nicht ändert und dann das LSB zu verwenden,
generiert allerdigns nur halb soviel Daten. Aber da ich auch nur mit
115.200 Baud übertrage, ist das nicht schlimm, da die meisten Zyklen
kürzer als 7 us sind, was ich als Samplezeit verwende.

So recht wohl fühle ich mich bei der Schaltung aber nicht. Auch wenn die
meisten Bauteilwerte unkritisch sind, scheint es nicht mehr so gut zu
laufen, wenn man den 470 Ohm Widerstand R1 durch eine Brücke ersetzt.
Dann schwingt es recht regelmäßig mit langen Lücken und nur etwas Jitter
bei der fallenden Flanke.

Außerdem wäre es auch schön, wenn man ein gutes und breitbandiges
analoges Rauschen hätte, z.B. zum Testen von analogen Schaltungen. Und
es sollte schon etwas schneller sein, sodaß man z.B. auch 24 Bit
Rauschen mit 96 kHz Samplerate generieren kann. Aber für einfache
Anwendungen ist die Schaltung nicht schlecht.

@Nils: Ich habe auch mal die Diehard Testsuite ausprobiert und ich
verstehe es nicht ganz. Vielleicht weisst du da mehr, da du deine Zahlen
damit ja auch getestet hattest. Wenn der p-Wert zwischen 0 und 1 liegt,
dann soll es also zufällig sein. Habe es mal mit einer Datei mit lauter
Nullen oder Einsen probiert (
http://www.frank-buss.de/RandomNumberGenerator/one.zip und
http://www.frank-buss.de/RandomNumberGenerator/zero.zip ) und da kommt
auch überall p=1 heraus. Wie muß man das interpretieren? Gibt es nicht
einen Test der einfach nur am Ende sagt, ob es zufällig ist oder nicht?
Von mir aus auch noch mit einer Wahrscheinlichkeitsangabe. Und ich hatte
hier auch Dateien gehabt, mit der das diehard.exe-Programm abgestüzt ist.

Gut für einen ersten Test scheint übrigens auch Zip zu sein. Ich hatte
noch einen kleinen Fehler in meiner VHDL-Implementierung und gezippt war
die Datei 99% so groß wie ungepackt, obwohl ein Bild und das
Audiospektrum zufällig aussahen. Mit richtigen Zufallszahlen ist die
Zip-Datei dagegen scheinbar immer ca. 4k größer.

--  
Frank Buss, http://www.frank-buss.de
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