ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ડિવાઇસિસ એન્ડ સર્કિટ્સ (1323202) - સમર 2023 સોલ્યુશન

પ્રશ્ન 1(અ) [3 ગુણ]

સંજ્ઞા દોરો(૧)એસ.સી.આર(૨)ડાયેક(૩)ટ્રાયેક

જવાબ:

આકૃતિ:

SCR સંજ્ઞા:         DIAC સંજ્ઞા:         TRIAC સંજ્ઞા:
   A                   A1                  MT2
   |                    |                   |
   ▼                    ▼                   ▼
  ┌─┐                  ┌─┐                 ┌─┐
  │ │                  │ │                 │ │
──┤ ├──              ──┤ ├──             ──┤ ├──
  │ │                  │ │                 │ │
  └─┘                  └─┘                 └─┘
   ▲                    ▲                   ▲
   |                    |                   |
   K                   A2                  MT1
  /                                        /
 /                                        /
G                                        G

• SCR (સિલિકોન કંટ્રોલ્ડ રેક્ટિફાયર): ત્રણ-ટર્મિનલવાળું ઉપકરણ - એનોડ, કેથોડ અને ગેટ
• DIAC (ડાયોડ AC સ્વિચ): બે-ટર્મિનલવાળું બાયડાયરેક્શનલ ઉપકરણ - A1 અને A2
• TRIAC (ટ્રાયોડ AC સ્વિચ): ત્રણ-ટર્મિનલવાળું બાયડાયરેક્શનલ ઉપકરણ - MT1, MT2 અને ગેટ

મેમરી ટ્રીક: "AGK for SCR, AA for DIAC, MMG for TRIAC"

પ્રશ્ન 1(બ) [4 ગુણ]

પદો સમજાવો(૧)સી.એમ.આર.આર.(૨)સ્લૂરેટ્.

જવાબ:

કોષ્ટક: ઓપ-એમ્પ પેરામીટર્સ

• CMRR ફોર્મ્યુલા: CMRR = 20 log₁₀(Ad/Acm) dB
• Slew Rate મહત્વ: ઊંચી ફ્રીક્વન્સી પરફોર્મન્સને અસર કરે છે અને વિકૃતિ અટકાવે છે

મેમરી ટ્રીક: "Common Mode Rejected Rapidly, Slew shows Signal Speed"

પ્રશ્ન 1(ક) [7 ગુણ]

સમીન્ગ એમ્પલીફાયર દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

આકૃતિ:

સમિંગ એમ્પ્લિફાયરની કાર્યપ્રણાલી:

• સર્કિટ કાર્ય: મલ્ટિપલ ઇનપુટ વોલ્ટેજને સ્કેલિંગ સાથે જોડે છે

• આઉટપુટ સમીકરણ: Vout = -(Rf/R1 × V1 + Rf/R2 × V2 + Rf/R3 × V3)

• ઇન્વર્ટિંગ કન્ફિગરેશન: ઇનપુટ સિગ્નલ્સ 180° ફેઝ શિફ્ટ અનુભવે છે

• ગેઈન કંટ્રોલ: Rf/Rn દરેક ઇનપુટ સિગ્નલનું વજન નક્કી કરે છે

• ઉપયોગો: ઓડિયો મિક્સિંગ, એનાલોગ કમ્પ્યુટેશન, સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ

• મુખ્ય વિશેષતા: ઇન્વર્ટિંગ ઇનપુટ પર વર્ચ્યુઅલ ગ્રાઉન્ડ વિશ્લેષણને સરળ બનાવે છે

મેમરી ટ્રીક: "Sum with Weights: Vout = -Rf(V1/R1 + V2/R2 + V3/R3)"

પ્રશ્ન 1(ક OR) [7 ગુણ]

ડીએ કન્વટ્ટર દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

આકૃતિ:

R-2R લેડર DAC કાર્યપ્રણાલી:

• કાર્ય: ડિજિટલ બાઇનરી ઇનપુટને એનાલોગ આઉટપુટ વોલ્ટેજમાં રૂપાંતરિત કરે છે

• કાર્યસિદ્ધાંત: વેઇટેડ રેસિસ્ટર નેટવર્ક સ્કેલ્ડ કરંટ બનાવે છે

• બાઇનરી વેઇટિંગ: દરેક બિટ તેના સ્થાન (2ⁿ) ના પ્રમાણમાં વોલ્ટેજમાં યોગદાન આપે છે

• રિઝોલ્યુશન: બિટ્સની સંખ્યા (N) દ્વારા 1/2ᴺ ફુલ સ્કેલ તરીકે નક્કી થાય છે

• ફાયદા: સરળ ડિઝાઇન, સારી ચોકસાઈ, ઝડપી રૂપાંતરણ

• ઉપયોગો: ઓડિયો ઉપકરણો, સિગ્નલ જનરેશન, કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સ

મેમરી ટ્રીક: "Digital Bits to Analog Steps - R-2R makes the magic"

પ્રશ્ન 2(અ) [3 ગુણ]

ટ્રાન્જીસ્ટર નુ થર્મલ રન અવે વર્ણવો.

જવાબ:

થર્મલ રનઅવે પ્રક્રિયા:

• વ્યાખ્યા: સ્વ-ત્વરણની પ્રક્રિયા જ્યાં ટ્રાન્ઝિસ્ટર ગરમ થાય છે અને વધુ કરંટ ખેંચે છે
• કારણ: બેઝ-એમિટર વોલ્ટેજનો નેગેટિવ તાપમાન કોએફિશિયન્ટ
• નિવારણ: યોગ્ય હીટ સિંક અને સ્ટેબિલાઈઝેશન સર્કિટનો ઉપયોગ

મેમરી ટ્રીક: "Heat feeds Current feeds Heat - a dangerous loop"

પ્રશ્ન 2(બ) [4 ગુણ]

વૉલ્ટેજ સીરીજ નેગેટીવ ફીડબેક દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

આકૃતિ:

વોલ્ટેજ સીરીઝ નેગેટિવ ફીડબેક:

• કાર્યસિદ્ધાંત: આઉટપુટ વોલ્ટેજ સેમ્પલ કરીને ઇનપુટમાં પાછો ફીડ કરવામાં આવે છે
• ગેઈન ફોર્મ્યુલા: ક્લોઝ્ડ-લૂપ ગેઈન = ઓપન-લૂપ ગેઈન/(1 + βA)

મેમરી ટ્રીક: "Series says Sample Voltage, Stabilize Gain"

પ્રશ્ન 2(ક) [7 ગુણ]

કોમન એમીટર એમ્પલીફાયર માટે ડીસી લોડ લાઈન દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

આકૃતિ:

DC લોડ લાઈનની વિશેષતાઓ:

• વ્યાખ્યા: બધા સંભવિત ઓપરેટિંગ પોઇન્ટ્સની ગ્રાફિકલ રજૂઆત

• સમીકરણ: IC = VCC/RC - VCE/RC

• ચાવીરૂપ બિંદુઓ:

  • સેચ્યુરેશન પોઇન્ટ (VCE ≈ 0V, IC = VCC/RC)
  • કટ-ઓફ પોઇન્ટ (IC ≈ 0mA, VCE = VCC)
  • Q-પોઇન્ટ (એમ્પ્લિફિકેશન માટે પસંદ કરેલ ઓપરેટિંગ પોઇન્ટ)

• મહત્વ: બાયસિંગ સ્ટેબિલિટી અને આઉટપુટ સિગ્નલની મર્યાદા નક્કી કરે છે

• સંબંધ: DC લોડ લાઈન સર્કિટ કોમ્પોનન્ટ્સ (VCC અને RC) દ્વારા નિશ્ચિત થાય છે

મેમરી ટ્રીક: "Connect Cutoff to Saturation for DC Load Line"

પ્રશ્ન 2(અ OR) [3 ગુણ]

ટ્રાન્જીસ્ટર મા ઓપરેટીન્ગ પોઈન્ટ(ક્યુ પોઈન્ટ) સમજાવો.

જવાબ:

Q-પોઇન્ટ (ઓપરેટિંગ પોઇન્ટ):

      |
  Ic  |      DC Load Line
      |          /
      |         /
      |        /
      |       * Q-Point
      |      /
      |     /
      |    /
      |___/____________
          Vce

• વ્યાખ્યા: એકટિવ રીજનમાં ટ્રાન્ઝિસ્ટર ઓપરેટ કરે તે માટેનો ચોક્કસ DC બાયસ પોઇન્ટ
• મહત્વ: વિકૃતિ વિના આઉટપુટ સિગ્નલની રેન્જ નક્કી કરે છે
• પસંદગીના માપદંડ: મહત્તમ સ્વિંગ માટે લોડ લાઈનનું મધ્ય બિંદુ

મેમરી ટ્રીક: "Quality amplification needs Quiet bias at Q-point"

પ્રશ્ન 2(બ OR) [4 ગુણ]

હાટટલે ઓસ્સીલેટર દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

આકૃતિ:

હાર્ટલે ઓસિલેટર:

• કન્ફિગરેશન: ટેપ્ડ ઇન્ડક્ટર ફીડબેક સાથે કોમન એમિટર
• ફ્રીક્વન્સી ફોર્મ્યુલા: f = 1/[2π√(C×(L1+L2))]
• ફેઝ શિફ્ટ: ઓસિલેશન માટે 360° કુલ ફેઝ શિફ્ટની ખાતરી કરે છે
• ફીડબેક: ઇન્ડક્ટિવ વોલ્ટેજ ડિવાઇડર પોઝિટિવ ફીડબેક પ્રદાન કરે છે

મેમરી ટ્રીક: "Hartley Has two coils with inductance for LC oscillation"

પ્રશ્ન 2(ક OR) [7 ગુણ]

કોમન એમીટર એમ્પલીફાયર માટે એસી લોડ લાઈન દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

આકૃતિ:

AC લોડ લાઈનની વિશેષતાઓ:

• વ્યાખ્યા: સિગ્નલ એમ્પ્લિફિકેશન દરમિયાન ડાયનેમિક ઓપરેશનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે

• સમીકરણ: ic = (VCC-VCEQ)/R'c - vce/R'c જ્યાં R'c = RC||RL

• DC લોડ લાઈન સાથે તુલના:

  • AC લોડ લાઈન DC લોડ લાઈન કરતા વધુ તીવ્ર ઢાળવાળી હોય છે
  • Q-પોઇન્ટ પરથી પસાર થાય છે
  • વોલ્ટેજ અને કરંટ સિગ્નલ સ્વિંગ નક્કી કરે છે

• મહત્વ: વિકૃતિ વગરનો મહત્તમ આઉટપુટ સિગ્નલ વ્યાખ્યાયિત કરે છે

• મર્યાદા પરિબળ: સેચ્યુરેશન અને કટ-ઓફ ક્ષેત્રોને ટાળવું

મેમરી ટ્રીક: "AC Amplitude Controlled by Load line Angle"

પ્રશ્ન 3(અ) [3 ગુણ]

ફીક્સડ બાયાસ સર્કટટ દોરો અને તેનું કાયટ સમજાવો.

જવાબ:

આકૃતિ:

      Vcc
       |
       R
       |
       |C
       |----Output
       |
      /|
     / |
    /--|
   /   |
  |    |
  B    E
  |    |
  Rb   |
  |    |
  |____|
  |
  Vin

• સ્ટ્રક્ચર: VCC સાથે જોડાયેલ બેઝ રેઝિસ્ટર, લોડ માટે કલેક્ટર રેઝિસ્ટર
• ઓપરેશન: ફિક્સ્ડ બેઝ કરંટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરને બાયસ કરે છે
• ગેરફાયદો: તાપમાન પરિવર્તન સામે નબળી સ્થિરતા

મેમરી ટ્રીક: "Fixed Bias Feeds Base from power supply"

પ્રશ્ન 3(બ) [4 ગુણ]

હાટલે ઓસ્સીલેટરમા L1=5mH, L2=10mH, C=0.01µF. ઓસ્સીલેશન ની ફ્રીક્વન્સીની ગણતરી કરો.

જવાબ:

ઉકેલ:

• આપેલું: L1=5mH, L2=10mH, C=0.01µF
• ફ્રીક્વન્સી ફોર્મ્યુલા: f = 1/[2π√(C×(L1+L2))]
• ગણતરી:
  • કુલ ઈન્ડક્ટન્સ LT = L1 + L2 = 5mH + 10mH = 15mH = 15×10⁻³ H
  • C = 0.01µF = 1×10⁻⁸ F
  • f = 1/[2π√(15×10⁻³ × 1×10⁻⁸)]
  • f = 1/[2π√(15×10⁻¹¹)]
  • f = 1/[2π×3.873×10⁻⁶]
  • f = 1/[24.33×10⁻⁶]
  • f = 41,101 Hz ≈ 41.1 kHz

મેમરી ટ્રીક: "For Hartley's frequency, add coils then take square root"

પ્રશ્ન 3(ક) [7 ગુણ]

બે સ્ટેજ આર.સી. કપલ્ડ એમ્પલીફાયરનો ફ્રીક્વન્સી રીસપોન્સ કવટ દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

આકૃતિ:

બે-સ્ટેજ RC કપલ્ડ એમ્પ્લિફાયર ફ્રીક્વન્સી રિસ્પોન્સ:

• લો-ફ્રીક્વન્સી રીજન: ફ્રીક્વન્સી સાથે ગેઈન વધે છે (< 50Hz)

  • કપલિંગ અને બાયપાસ કેપેસિટર્સથી મર્યાદિત

• મિડ-ફ્રીક્વન્સી રીજન: સતત મહત્તમ ગેઈન (50Hz-20kHz)

  • ફ્લેટ રિસ્પોન્સ, આદર્શ ઓપરેટિંગ રીજન

• હાઈ-ફ્રીક્વન્સી રીજન: ફ્રીક્વન્સી સાથે ગેઈન ઘટે છે (> 20kHz)

  • ટ્રાન્ઝિસ્ટર કેપેસિટન્સ અને મિલર ઇફેક્ટથી મર્યાદિત

• બેન્ડવિડ્થ: મહત્તમ ગેઈનના ≥ 70.7% ગેઈન સાથેની ફ્રીક્વન્સીની રેન્જ

• કટ-ઓફ ફ્રીક્વન્સી: એ બિંદુઓ જ્યાં ગેઈન 3dB (0.707 ગણો મહત્તમ ગેઈન) ઘટે છે

મેમરી ટ્રીક: "Low-flat-high: capacitors block, amplify well, then roll off"

પ્રશ્ન 3(અ OR) [3 ગુણ]

ઓસ્સીલેશન માટેનો બાખૌસેન ક્રાઈટીરીયા વિગતવાર સમજાવો.

જવાબ:

બાર્ખોસેન ક્રાઈટેરિયન:

• હેતુ: ડેમ્પિંગ વિના સતત ઓસિલેશન સુનિશ્ચિત કરે છે
• પરિણામો:
  • જો Aβ < 1: ઓસિલેશન ધીમે ધીમે ઓછા થાય છે
  • જો Aβ > 1: ઓસિલેશન વધતા રહે છે, નોન-લિનિયારિટી દ્વારા મર્યાદિત થાય ત્યાં સુધી
  • જો Aβ = 1: સ્થિર ઓસિલેશન જાળવી રાખવામાં આવે છે

મેમરી ટ્રીક: "Barkhausen's Balance: Loop Gain=1, Phase=360°"

પ્રશ્ન 3(બ OR) [4 ગુણ]

એમ્પલીફાયરના ગેઈન પર નેગેટીવ ફીડબેકની અસર સમજાવો.

જવાબ:

એમ્પ્લિફાયર ગેઈન પર નેગેટિવ ફીડબેકની અસર:

• ગેઈન ઘટાડો: ગેઈન (1+Aβ) ફેક્ટર દ્વારા ઘટે છે
• ગેઈન-બેન્ડવિડ્થ ટ્રેડઓફ: ગેઈન ઘટતાં બેન્ડવિડ્થ વધે છે
• ગેઈન સ્ટેબિલાઈઝેશન: તાપમાન અને કોમ્પોનન્ટ વેરિએશન દ્વારા ઓછી અસરગ્રસ્ત

મેમરી ટ્રીક: "Negative Feedback: Less Gain, More Stability"

પ્રશ્ન 3(ક OR) [7 ગુણ]

ફેન રેગ્યુલેટરની સરકીટ દોરો અને તે ફેનની સ્પીડ કેવી રીતે કંટ્રોલ કરે છે તે સમજાવો

જવાબ:

આકૃતિ:

ફેન રેગ્યુલેટર ઓપરેશન:

• કંટ્રોલ પદ્ધતિ: TRIAC અને DIAC વાપરીને ફેઝ એંગલ કંટ્રોલ

• કાર્યસિદ્ધાંત: RC નેટવર્ક વેરિએબલ ફેઝ શિફ્ટ બનાવે છે

• સ્પીડ કંટ્રોલ: વેરિએબલ રેઝિસ્ટર RC ટાઈમ કોન્સ્ટન્ટ એડજસ્ટ કરે છે

• ઓપરેશન સિક્વન્સ:

  • RC નેટવર્ક DIAC ફાયરિંગમાં વિલંબ કરે છે
  • DIAC ટ્રાયકને AC સાઇકલમાં એડજસ્ટેબલ પોઇન્ટ પર ટ્રિગર કરે છે
  • TRIAC AC હાફ-સાઇકલના બાકીના ભાગ માટે કન્ડક્ટ કરે છે
  • ઓછો કન્ડક્શન સમય = ફેન પર ઓછી પાવર = ધીમી ગતિ

• ફાયદા: સરળ ડિઝાઇન, સુંવાળું નિયંત્રણ, ઊર્જા કાર્યક્ષમ

• ઉપયોગો: સિલિંગ ફેન, એક્ઝોસ્ટ ફેન, કૂલિંગ સિસ્ટમ્સ

મેમરી ટ્રીક: "Delay the TRIAC firing, control fan's speed"

પ્રશ્ન 4(અ) [3 ગુણ]

નેચરલ કોમ્યુટેશન પર ટૂંક નોંધ લખો.

જવાબ:

નેચરલ કોમ્યુટેશન:

• વ્યાખ્યા: SCR જ્યારે કરંટ હોલ્ડિંગ કરંટ કરતાં નીચે પડે ત્યારે આપોઆપ બંધ થાય છે
• પ્રક્રિયા: AC સર્કિટમાં દરેક ઝીરો-ક્રોસિંગ પોઇન્ટ પર થાય છે
• જરૂરિયાતો: કોઈ બાહ્ય ઘટકોની જરૂર નથી, AC ઓપરેશનમાં સ્વાભાવિક છે

મેમરી ટ્રીક: "Natural Commutation: Zero Current Crossings Turn Off Thyristors"

પ્રશ્ન 4(બ) [4 ગુણ]

એમ્પલીફાયરના પેરામીટર ગેઈન અને બેન્ડવીડ્થ સમજાવો.

જવાબ:

એમ્પ્લિફાયર પેરામીટર્સ:

• ગેઈન-બેન્ડવિડ્થ પ્રોડક્ટ: અચળ રહે છે (GBP = ગેઈન × બેન્ડવિડ્થ)
• કટ-ઓફ ફ્રીક્વન્સી: લોઅર (fL) અને હાયર (fH) ફ્રીક્વન્સી જ્યાં ગેઈન 3dB ઘટે છે
• મહત્વ: એમ્પ્લિફાયરની વિવિધ ફ્રીક્વન્સી સંભાળવાની ક્ષમતા નક્કી કરે છે

મેમરી ટ્રીક: "Good Amplifiers Balance Width and Magnitude"

પ્રશ્ન 4(ક) [7 ગુણ]

ટ્રાયેકનું કન્સ્ટ્રકશન અને લાક્ષણિકતા દોરો તેનું કાર્ય સમજાવો. ટ્રાયેકના ઉપયોગો લખો.

જવાબ:

TRIAC કન્સ્ટ્રક્શન અને લાક્ષણિકતા:

           MT2
            |
      ------+------
     /      |      \
    /  P    |    N  \
   +--------+--------+
   |        |        |
   |    N   |    P   |
   +--------+--------+
   |        |        |
   |    P   |    N   |
   +--------+--------+
    \       |       /
     \      |      /
      ------+------
            |
           MT1
            |
            G

I-V લાક્ષણિકતા:

    I
    ^
    |      /|
    |     / |
    |    /  |
    |---+---|----> V
    |   /   |
    |  /    |
    | /     |

TRIAC ઓપરેશન:

• સ્ટ્રક્ચર: પાંચ-લેયર PNPN બાયડાયરેક્શનલ ડિવાઇસ
• સ્વિચિંગ: ટ્રિગર થયા પછી બંને દિશામાં કન્ડક્ટ કરે છે
• ટ્રિગરિંગ મોડ્સ: ફોર ક્વોડ્રન્ટ ઓપરેશન શક્ય
• ટર્ન-ઓફ: કરંટ ઝીરો-ક્રોસિંગ પર નેચરલ કોમ્યુટેશન

ઉપયોગો:

• લાઇટ ડિમર્સ
• ફેન સ્પીડ કંટ્રોલર્સ
• હીટર કંટ્રોલ્સ
• મોટર સ્પીડ રેગ્યુલેશન
• AC પાવર સ્વિચિંગ

મેમરી ટ્રીક: "TRIAC Takes AC Control in Both Directions"

પ્રશ્ન 4(અ OR) [3 ગુણ]

એસ.સી.આર ના કોઈપણ ત્રણ ઉપયોગો લખો

જવાબ:

SCR ના ઉપયોગો:

• ફાયદા: ઉચ્ચ પાવર હેન્ડલિંગ, કાર્યક્ષમ નિયંત્રણ, મજબૂત ઓપરેશન
• મર્યાદાઓ: DC સર્કિટ્સમાં ફોર્સ્ડ કોમ્યુટેશનની જરૂર પડે છે

મેમરી ટ્રીક: "SCR Controls DC - Motors, Batteries, Inverters"

પ્રશ્ન 4(બ OR) [4 ગુણ]

એસ.સી.આર ના સંદર્ભમાં હોલ્ડીંગ કરન્ટ અને લેચીંગ કરન્ટ સમજાવો

જવાબ:

SCR કરંટ પેરામીટર્સ:

• લેચિંગ કરંટ: SCR લેચ થાય તે માટે ટ્રિગરિંગ પછી ટૂંક સમય માટે આટલો કરંટ વહેવો જોઈએ
• હોલ્ડિંગ કરંટ: SCR ને કન્ડક્શનમાં રાખવા માટે જાળવવો જોઈએ
• સંબંધ: સામાન્ય રીતે IL > IH
• મહત્વ: વિશ્વસનીય સ્વિચિંગ ઓપરેશન માટે મહત્વપૂર્ણ

મેમરી ટ્રીક: "Latch with more, Hold with less, both keep SCR conducting"

પ્રશ્ન 4(ક OR) [7 ગુણ]

ઓપરેશનલ એમ્પલીફાયરનો બ્લોક ડાયગ્રામ દોરો અને વિગતવાર સમજાવો

જવાબ:

ઓપરેશનલ એમ્પ્લિફાયર બ્લોક ડાયાગ્રામ:

ઓપ-એમ્પ બ્લોક્સ અને ફંક્શન્સ:

• ઇનપુટ ડિફરેન્શિયલ સ્ટેજ:
  • ઉચ્ચ ઇનપુટ ઇમ્પેડન્સ
  • કોમન-મોડ સિગ્નલ્સને રિજેક્ટ કરે છે
  • ડિફરેન્શિયલ વોલ્ટેજ ગેઈન પ્રદાન કરે છે
• ઇન્ટરમીડિએટ સ્ટેજ:
  • વધારાનો વોલ્ટેજ ગેઈન
  • લેવલ શિફ્ટિંગ
  • ફ્રીક્વન્સી કોમ્પેન્સેશન
• આઉટપુટ સ્ટેજ:
  • ઓછી આઉટપુટ ઇમ્પેડન્સ
  • કરંટ એમ્પ્લિફિકેશન
  • લોડ્સ ચલાવવા માટે પાવર કેપેબિલિટી
• બાયસ સર્કિટ:
  • યોગ્ય ઓપરેટિંગ પોઇન્ટ્સ સ્થાપિત કરે છે
  • તાપમાન સ્થિરતા
• ફ્રીક્વન્સી કોમ્પેન્સેશન:
  • ઓસિલેશન અટકાવે છે
  • ફ્રીક્વન્સી રિસ્પોન્સ નિયંત્રિત કરે છે

મેમરી ટ્રીક: "Differential Input, Gain in Middle, Power at Output"

પ્રશ્ન 5(અ) [3 ગુણ]

ઇનવરટિંગ એમ્પલીફાયર દોરો અને ટૂંકમાં સમજાવો

જવાબ:

ઇન્વર્ટિંગ એમ્પ્લિફાયર સર્કિટ:

          Rf
          ___
    Vin---| |-----+
          ---     |
                  |
                 _|_
    +------+    /   \
    |      |---+     +---Vout
    |      |    \___/
Vin-+      |      |
    |Op-Amp|      |
    +------+      |
                  |
                 ---
                 ///

• ગેઈન ફોર્મ્યુલા: Vout = -(Rf/Rin) × Vin
• ઓપરેશન: ઇનપુટ સિગ્નલ એમ્પ્લિફિકેશન સાથે ઇન્વર્ટ થાય છે
• વર્ચ્યુઅલ ગ્રાઉન્ડ: ઇન્વર્ટિંગ ઇનપુટ 0V પર જાળવવામાં આવે છે

મેમરી ટ્રીક: "Inverting means Negative Gain equals -Rf/Rin"

પ્રશ્ન 5(બ) [4 ગુણ]

રેગ્યુલેટેડ પાવર સપ્લાયનો બ્લોક ડાયગ્રામ દોરો અને સમજાવો

જવાબ:

રેગ્યુલેટેડ પાવર સપ્લાય બ્લોક ડાયાગ્રામ:

રેગ્યુલેટેડ પાવર સપ્લાય સ્ટેજેસ:

• ટ્રાન્સફોર્મર: AC વોલ્ટેજને જરૂરી લેવલ સુધી નીચે લાવે છે
• રેક્ટિફાયર: AC ને પલ્સેટિંગ DC માં રૂપાંતરિત કરે છે (ડાયોડ બ્રિજ)
• ફિલ્ટર: પલ્સેટિંગ DC ને સુંવાળો બનાવે છે (કેપેસિટર્સ)
• રેગ્યુલેટર: વેરિએશન હોવા છતાં સ્થિર આઉટપુટ જાળવે છે
• રેફરન્સ: સ્થિર તુલના વોલ્ટેજ પ્રદાન કરે છે
• ફીડબેક: આઉટપુટનું મોનિટરિંગ કરે છે અને રેગ્યુલેશન એડજસ્ટ કરે છે

મેમરી ટ્રીક: "Transform, Rectify, Filter, Regulate for Stable DC"

પ્રશ્ન 5(ક) [7 ગુણ]

એસ્ટેબલ મલ્ટીવાયબ્રેટર દોરો અને સમજાવો

જવાબ:

555 ટાઇમર વાપરીને એસ્ટેબલ મલ્ટીવાયબ્રેટર:

એસ્ટેબલ મલ્ટીવાયબ્રેટરનું ઓપરેશન:

• કન્ફિગરેશન: ફ્રી-રનિંગ ઓસિલેટર જેમાં કોઈ સ્ટેબલ સ્ટેટ્સ નથી

• ટાઇમિંગ કોમ્પોનન્ટ્સ: બાહ્ય R1, R2, અને C

• ઓસિલેશન પ્રક્રિયા:

  • કેપેસિટર R1+R2 દ્વારા ચાર્જ થાય છે
  • કેપેસિટર R2 દ્વારા ડિસ્ચાર્જ થાય છે
  • સતત ચાર્જિંગ/ડિસ્ચાર્જિંગ સાયકલ

• આઉટપુટ વેવફોર્મ: R1/R2 રેશિયો પર આધારિત ડ્યુટી સાયકલ સાથે રેક્ટેંગ્યુલર

• ફ્રીક્વન્સી ફોર્મ્યુલા: f = 1.44/((R1+2R2)×C)

• ઉપયોગો: ક્લોક જનરેશન, LED ફ્લેશર્સ, ટોન જનરેટર્સ

• ફાયદા: સરળ ડિઝાઇન, સ્ટેબલ ફ્રીક્વન્સી, એડજસ્ટેબલ ડ્યુટી સાયકલ

મેમરી ટ્રીક: "Always Switching, Time set by RC, Both states Least stable"

પ્રશ્ન 5(અ OR) [3 ગુણ]

ઓપી. એએમપી. નોનઇનવરટિંગ એમ્પલીફાયરમા R1=2kΩ અને Rf=200kΩ છે. નોનઇનવરટિંગ એમ્પલીફાયરનો ગેઈન શોધો.

જવાબ:

ઉકેલ:

• આપેલું: R1 = 2kΩ, Rf = 200kΩ

• નોન-ઇન્વર્ટિંગ એમ્પ્લિફાયર ગેઈન ફોર્મ્યુલા: A = 1 + (Rf/R1)

• ગણતરી:

  • A = 1 + (200kΩ/2kΩ)
  • A = 1 + 100
  • A = 101

• પરિણામ: નોન-ઇન્વર્ટિંગ એમ્પ્લિફાયરનો વોલ્ટેજ ગેઈન 101 છે

• મહત્વ: આઉટપુટ વોલ્ટેજ ઇનપુટ વોલ્ટેજના 101 ગણો હશે

મેમરી ટ્રીક: "Non-inverting amplifier gain: One plus Feedback over Ground"

પ્રશ્ન 5(બ OR) [4 ગુણ]

-5V રેગ્યુલેટેડ ડીસી આઉટપુટ વૉલ્ટેજ મેળવવા માટેની સરકીટ દોરો અને ટૂંકમાં સમજાવો.

જવાબ:

નેગેટિવ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર સર્કિટ:

     +--------+
     |        |
Vin--+        +---Vout (-5V)
     | 7905   |
     |        |
     +--------+
         |
        ---
        ///

સર્કિટ ઓપરેશન:

• મુખ્ય ઘટક: 7905 નેગેટિવ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર IC
• ઇનપુટ આવશ્યકતા: નેગેટિવ DC વોલ્ટેજ (સામાન્ય રીતે -7V થી -25V)
• ફિલ્ટરિંગ: સ્થિરતા માટે ઇનપુટ અને આઉટપુટ કેપેસિટર્સ
• રેગ્યુલેશન પદ્ધતિ: ફીડબેક કંટ્રોલ સાથે સીરીઝ પાસ એલિમેન્ટ
• આઉટપુટ લાક્ષણિકતાઓ: 1A સુધીના કરંટ સાથે ફિક્સ્ડ -5V

મેમરી ટ્રીક: "79XX for Negative, 78XX for Positive regulated voltage"

પ્રશ્ન 5(ક OR) [7 ગુણ]

એસ.એમ.પી.એસ. નો બ્લોક ડાયગ્રામ દોરો અને સમજાવો

જવાબ:

SMPS બ્લોક ડાયાગ્રામ:

SMPS ઓપરેશન:

• ઇનપુટ સ્ટેજ: EMI ફિલ્ટર કરે છે, AC ને હાઈ-વોલ્ટેજ DC માં રેક્ટિફાય કરે છે
• સ્વિચિંગ સ્ટેજ: DC ને હાઈ-ફ્રીક્વન્સી AC માં રૂપાંતરિત કરે છે (20-100 kHz)
• ટ્રાન્સફોર્મર: આઇસોલેશન અને વોલ્ટેજ ટ્રાન્સફોર્મેશન પ્રદાન કરે છે
• આઉટપુટ સ્ટેજ: ક્લીન DC ઉત્પન્ન કરવા માટે રેક્ટિફાય અને ફિલ્ટર કરે છે
• ફીડબેક કંટ્રોલ: સ્વિચિંગ ડ્યુટી સાયકલ એડજસ્ટ કરીને આઉટપુટ રેગ્યુલેટ કરે છે

SMPS ના ફાયદા:

• ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા (80-90%) સ્વિચિંગ ઓપરેશનને કારણે
• નાનું કદ અને વજન હાઈ-ફ્રીક્વન્સી ટ્રાન્સફોર્મરથી
• વિસ્તૃત ઇનપુટ વોલ્ટેજ રેન્જ સ્થિર આઉટપુટ સાથે
• સિંગલ ટ્રાન્સફોર્મરથી મલ્ટિપલ આઉટપુટ વોલ્ટેજ શક્ય

ઉપયોગો:

• કમ્પ્યુટર પાવર સપ્લાય
• ઇલેક્ટ્રોનિક ડિવાઇસ ચાર્જર્સ
• ઔદ્યોગિક પાવર સિસ્ટમ્સ

મેમરી ટ્રીક: "Switch More Power Smartly: High frequency saves size and energy"