Electronics Devices & Circuits (1323202) - Winter 2024 Solution Gujarati

પ્રશ્ન 1(a) [3 marks]

#

થર્મલ રનઅવે વિગતવાર સમજાવો.

ઉત્તર: થર્મલ રનઅવે એક વિનાશક પ્રક્રિયા છે જેમાં ટ્રાન્ઝિસ્ટર વધુને વધુ ગરમ થાય છે જ્યાં સુધી તે નિષ્ફળ ન જાય.

આકૃતિ:

flowchart LR
    A[ગરમી વધે છે] --> B[કલેક્ટર કરંટ વધે છે]
    B --> C[વધુ પાવર વ્યય]
    C --> D[વધુ ગરમી ઉત્પન્ન થાય]
    D --> A

• કારણ: તાપમાન વધવાથી બેઝ-એમિટર વોલ્ટેજ ઘટે છે
• અસર: તાપમાન વધવાથી કલેક્ટર કરંટ વધે છે
• પરિણામ: સ્વ-મજબૂત થતી ગરમીની સાયકલ વિનાશ તરફ દોરી જાય છે

મેમરી ટ્રીક: “ગરમી વધે, કરંટ ચડે, ટ્રાન્ઝિસ્ટર મરે”

પ્રશ્ન 1(b) [4 marks]

#

ફિક્સડ બાયસ પદ્ધતિ દોરો અને સમજાવો.

ઉત્તર: ફિક્સડ બાયસ માટે બેઝને વોલ્ટેજ સપ્લાય સાથે જોડવા માટે એક જ રેસિસ્ટરનો ઉપયોગ થાય છે.

સર્કિટ આકૃતિ:

graph LR
    VCC((+VCC)) --- RB[RB]
    RB --- B[B]
    B --- BE[BE Junction]
    BE --- E[E]
    E --- GND((GND))
    B --- BC[BC Junction]
    BC --- C[C]
    C --- RC[RC]
    RC --- VCC

• કાર્યપદ્ધતિ: બેઝ કરંટ (IB) = (VCC - VBE)/RB
• લક્ષણો: સરળ સર્કિટ પરંતુ ઓછી સ્થિરતા
• ગેરલાભ: તાપમાન ફેરફારો પ્રત્યે અતિસંવેદનશીલ
• ઉપયોગ: નાના સિગ્નલ સર્કિટ જ્યાં સ્થિરતા મહત્વની નથી

મેમરી ટ્રીક: “ફિક્સડ બાયસ: એક રેસિસ્ટર, ઓછી સ્થિરતા”

પ્રશ્ન 1(c) [7 marks]

#

બાયસ પદ્ધતિઓની સૂચિ બનાવો. વોલ્ટેજ ડિવાઇડર પ્રકારની બાયસ પદ્ધતિની સર્કિટ દોરો અને સમજાવો.

ઉત્તર: ટ્રાન્ઝિસ્ટર માટે બાયસિંગ પદ્ધતિઓમાં યોગ્ય ઓપરેટિંગ પોઇન્ટ સ્થાપિત કરવા માટે કેટલીક તકનીકો શામેલ છે.

કોષ્ટક: ટ્રાન્ઝિસ્ટર બાયસિંગ પદ્ધતિઓ

સર્કિટ આકૃતિ:

graph LR
    VCC((+VCC)) --- R1[R1]
    VCC --- RC[RC]
    R1 --- N1((Node))
    N1 --- R2[R2]
    N1 --- B[Base]
    B --- BE[BE Junction]
    BE --- E[Emitter]
    E --- RE[RE]
    RE --- GND((GND))
    B --- BC[BC Junction]
    BC --- C[Collector]
    C --- RC
    R2 --- GND

• કાર્યપદ્ધતિ: R1-R2 ડિવાઇડર સ્થિર બેઝ વોલ્ટેજ બનાવે છે
• ફાયદો: β વેરિએશન અને તાપમાનથી ઓછો પ્રભાવિત
• મુખ્ય લક્ષણ: RE નેગેટિવ ફીડબેક સ્થિરીકરણ પ્રદાન કરે છે
• ઉપયોગ: એમ્પલિફાયર સર્કિટમાં સૌથી વધુ વપરાય છે

મેમરી ટ્રીક: “વિભાજીત કરો અને સ્થિર બાયસ માટે રાજ કરો”

પ્રશ્ન 1(c OR) [7 marks]

#

કોમન એમીટર એમ્પલીફાયર માટે ડીસી લોડ લાઈન દોરો અને સમજાવો.

ઉત્તર: ડીસી લોડ લાઈન ટ્રાન્ઝિસ્ટરના તમામ સંભવિત ઓપરેટિંગ પોઇન્ટ્સને દર્શાવે છે.

ગ્રાફ:

graph TD
    subgraph DC Load Line
    A["VCE=VCC (IC=0)"] --- B["IC=VCC/RC (VCE=0)"]
    Q["Q-Point (Operating Point)"] 
    end
    style Q fill:#f00,stroke:#333,stroke-width:2px

ઇક્વેશન કોષ્ટક:

• હેતુ: IC અને VCE વચ્ચેના સંબંધને ગ્રાફિકલી બતાવે છે
• મહત્વ: ઓપરેટિંગ પોઇન્ટ (Q-પોઇન્ટ) નક્કી કરવામાં મદદ કરે છે
• ઉપયોગ: એમ્પલિફાયરની ડિઝાઇન અને વિશ્લેષણ માટે આવશ્યક

મેમરી ટ્રીક: “મહત્તમ કરંટ અથવા મહત્તમ વોલ્ટેજ, બંને ક્યારેય નહિં”

પ્રશ્ન 2(a) [3 marks]

#

પદો સમજાવો (i) ગેઈન (ii) બેન્ડવિડ્થ.

ઉત્તર: આ એમ્પલિફાયર પરફોરમન્સને વર્ણવતા મુખ્ય પેરામીટર્સ છે.

કોષ્ટક: એમ્પલિફાયર પેરામીટર્સ

• ગેઈનના પ્રકાર: વોલ્ટેજ ગેઈન (Av), કરંટ ગેઈન (Ai), પાવર ગેઈન (Ap)
• બેન્ડવિડ્થ ફોર્મ્યુલા: BW = fH - fL (ઉચ્ચ કટઓફ - નીચા કટઓફ)
• સંબંધિત પેરામીટર: ગેઈન-બેન્ડવિડ્થ પ્રોડક્ટ (ચોક્કસ એમ્પલિફાયર માટે અચળ)

મેમરી ટ્રીક: “ગેઈન મોટું બનાવે, બેન્ડવિડ્થ પહોળું બનાવે”

પ્રશ્ન 2(b) [4 marks]

#

એમ્પલીફાયરમાં નેગેટીવ ફીડબેકના ફાયદા અને ગેરફાયદાની સૂચિ બનાવો.

ઉત્તર: નેગેટિવ ફીડબેક એમ્પલિફાયર પરફોરમન્સમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરે છે પરંતુ ટ્રેડઓફ સાથે.

કોષ્ટક: નેગેટિવ ફીડબેક લક્ષણો

મેમરી ટ્રીક: “સ્થિર, પહોળું અને ચોખ્ખું, માત્ર ગેઈન છોડો”

પ્રશ્ન 2(c) [7 marks]

#

હાર્ટલી ઓસ્સીલેટર દોરો અને સમજાવો.

ઉત્તર: હાર્ટલી ઓસિલેટર ઇન્ડક્ટિવ ફીડબેકનો ઉપયોગ કરીને સાઇન વેવ્સ જનરેટ કરે છે.

સર્કિટ આકૃતિ:

graph LR
    VCC((+VCC)) --- RC[RC]
    RC --- C[Collector]
    C --- C1[C1]
    C1 --- B[Base]
    B --- RB1[RB1]
    RB1 --- VCC
    B --- RB2[RB2]
    RB2 --- GND((GND))
    C --- OUT((Output))
    E[Emitter] --- L2[L2]
    L2 --- GND
    C1 --- L1[L1]
    L1 --- L2
    E --- BE[BE Junction]
    BE --- B
    E --- CE[CE]
    CE --- GND

• ફ્રીક્વન્સી નિર્ધારણ: L1, L2 અને C1 મૂલ્યો દ્વારા (f = 1/2π√(L × C))
• ફીડબેક મેકેનિઝમ: ઇન્ડક્ટિવ વોલ્ટેજ ડિવાઇડર (L1 અને L2)
• ઓળખ લક્ષણ: ટેપ કરેલ ઇન્ડક્ટર અથવા શ્રેણીમાં બે ઇન્ડક્ટર્સ
• ઉપયોગ: RF સિગ્નલ જનરેશન, રેડિયો ટ્રાન્સમિટર્સ, કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સ

મેમરી ટ્રીક: “હાર્ટલી હેલ્પફુલ ઇન્ડક્ટર્સ ધરાવે છે”

પ્રશ્ન 2(a OR) [3 marks]

#

ઓસ્સીલેટર માટે બારખૌસન ક્રાઈટરીઆ (Barkhausen’s criteria) જણાવો અને સમજાવો.

ઉત્તર: બારખૌસન ક્રાઈટેરિયા સતત ઓસિલેશન માટેની શરતો નિર્ધારિત કરે છે.

બે મુખ્ય માપદંડ:

graph LR
    A["લૂપ ગેઈન = 1"] --> C["સતત ઓસિલેશન"]
    B["ફેઝ શિફ્ટ = 360°"] --> C

• લૂપ ગેઈન કન્ડિશન: |Aβ| = 1 (સતત ઓસિલેશન માટે ચોક્કસ 1)
• ફેઝ શિફ્ટ કન્ડિશન: ∠Aβ = 0° અથવા 360° (સિગ્નલ રિઇન્ફોર્સમેન્ટ)
• પ્રેક્ટિકલ ડિઝાઇન: પ્રારંભિક |Aβ| > 1, અંતે |Aβ| = 1 પર સ્થિર થાય છે

મેમરી ટ્રીક: “ઓસિલેશન માટે: યુનિટ ગેઈન, ઝીરો ફેઝ”

પ્રશ્ન 2(b OR) [4 marks]

#

નેગેટીવ અને પોસીટીવ ફીડબેક એમ્પલીફાયરને સરખાવો.

ઉત્તર: ફીડબેકનો પ્રકાર એમ્પલિફાયરના વર્તનને નાટકીય રીતે બદલે છે.

તુલના કોષ્ટક:

મેમરી ટ્રીક: “નેગેટિવ સ્થિર કરે, પોઝિટિવ ઓસિલેટ કરે”

પ્રશ્ન 2(c OR) [7 marks]

#

કોલપીટ્ટ્સ ઓસ્સીલેટર દોરો અને સમજાવો.

ઉત્તર: કોલપિટ્સ ઓસિલેટર ફીડબેક માટે કેપેસિટિવ વોલ્ટેજ ડિવાઇડરનો ઉપયોગ કરે છે.

સર્કિટ આકૃતિ:

graph LR
    VCC((+VCC)) --- RC[RC]
    RC --- C[Collector]
    C --- L[L]
    L --- N((Node))
    N --- C1[C1]
    N --- C2[C2]
    C2 --- GND((GND))
    C1 --- B[Base]
    B --- RB1[RB1]
    RB1 --- VCC
    B --- RB2[RB2]
    RB2 --- GND
    C --- CB[Coupling Capacitor]
    CB --- OUT((Output))
    E[Emitter] --- RE[RE]
    RE --- GND
    C1 --- E
    E --- BE[BE Junction]
    BE --- B

• ફ્રીક્વન્સી નિર્ધારણ: L, C1 અને C2 મૂલ્યો દ્વારા (f = 1/2π√(L × Ceq))
• ફીડબેક મેકેનિઝમ: કેપેસિટિવ વોલ્ટેજ ડિવાઇડર (C1 અને C2)
• ઓળખ લક્ષણ: ઇન્ડક્ટર સામે શ્રેણીમાં બે કેપેસિટર
• ફાયદો: હાર્ટલી કરતાં વધુ સ્થિર ફ્રીક્વન્સી

મેમરી ટ્રીક: “કોલપિટ્સ કેપેસિટિવ કરંટ કેચ કરે છે”

પ્રશ્ન 3(a) [3 marks]

#

ડાયક વિષે સમજાવો.

ઉત્તર: DIAC (Diode for Alternating Current) એ બાઇડિરેક્શનલ ટ્રિગર ડાયોડ છે.

સિમ્બોલ અને સંરચના:

• ઓપરેશન: બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ પછી બંને દિશામાં વહન કરે છે
• લક્ષણ: બંને દિશામાં સિમેટ્રિકલ V-I કર્વ
• કી પેરામીટર: બ્રેકઓવર વોલ્ટેજ (સામાન્ય રીતે 30-40V)
• મુખ્ય ઉપયોગ: AC પાવર કંટ્રોલમાં TRIAC ટ્રિગરિંગ

મેમરી ટ્રીક: “DIAC: બેવડી દિશા બ્રેકડાઉન ડિવાઇસ”

પ્રશ્ન 3(b) [4 marks]

#

SCRની ટ્રીગરિંગ પદ્ધતિઓ સમજાવો.

ઉત્તર: SCR વહન માટે ઘણી પદ્ધતિઓ દ્વારા ટ્રિગર થઈ શકે છે.

કોષ્ટક: SCR ટ્રિગરિંગ પદ્ધતિઓ

મેમરી ટ્રીક: “ગેટ વોલ્ટેજ તાપમાન રેટ લાઇટ”

પ્રશ્ન 3(c) [7 marks]

#

SCRનો સિમ્બોલ અને કન્સ્ટ્રક્શન દોરો. ઉપરાંત SCRની V-I લાક્ષણિકતા દોરો અને સમજાવો.

ઉત્તર: SCR (Silicon Controlled Rectifier) એ ત્રણ ટર્મિનલવાળી ચાર-લેયર PNPN સેમિકન્ડક્ટર ડિવાઇસ છે.

સિમ્બોલ:

કન્સ્ટ્રક્શન:

graph LR
    A[Anode: P+] --- J3[Junction J3]
    J3 --- N[N-layer]
    N --- J2[Junction J2]
    J2 --- P[P-layer]
    P --- G[Gate]
    P --- J1[Junction J1]
    J1 --- K[Cathode: N+]

V-I લાક્ષણિકતા:

graph TD
    subgraph V-I Characteristic
    A["Forward Blocking<br>(OFF State)"] --> B["Forward Conduction<br>(ON State)"]
    C["Reverse Blocking"] --> D["Reverse Breakdown"]
    end

• ફોરવર્ડ બ્લોકિંગ: ટ્રિગરિંગ સુધી ઓછો કરંટ
• ફોરવર્ડ કન્ડક્શન: ટ્રિગરિંગ પછી ઉચ્ચ કરંટ (લેચડ)
• હોલ્ડિંગ કરંટ: કન્ડક્શન જાળવવા માટે ન્યૂનતમ કરંટ
• લેચિંગ કરંટ: લેચિંગ શરૂ કરવા માટે ન્યૂનતમ કરંટ
• રિવર્સ બ્લોકિંગ: રિવર્સ દિશામાં કરંટને અવરોધે છે

મેમરી ટ્રીક: “એક વાર ટ્રિગર, હંમેશા કન્ડક્ટ, જ્યાં સુધી કરંટ ન ઘટે”

પ્રશ્ન 3(a OR) [3 marks]

#

SCRની નેચરલ કોમ્યુટેશન પદ્ધતિ વિષે સમજાવો.

ઉત્તર: નેચરલ કોમ્યુટેશન AC કરંટ કુદરતી રીતે શૂન્ય પર પહોંચે ત્યારે બાહ્ય સર્કિટ વિના SCRને બંધ કરે છે.

પ્રક્રિયા આકૃતિ:

graph LR
    A["AC સપ્લાય<br>શૂન્ય ક્રોસ કરે છે"] --> B["કરંટ હોલ્ડિંગથી<br>નીચે પડે છે"]
    B --> C["SCR કુદરતી રીતે<br>બંધ થાય છે"]
    C --> D["આગલા ટ્રિગર<br>સુધી બંધ રહે છે"]

• સિદ્ધાંત: AC સપ્લાયના કુદરતી શૂન્ય-ક્રોસિંગનો ઉપયોગ કરે છે
• ફાયદો: કોઈ વધારાની કોમ્યુટેશન સર્કિટની જરૂર નથી
• ઉપયોગ: AC પાવર કંટ્રોલ સર્કિટ, લાઇટ ડિમર્સ
• મર્યાદા: માત્ર AC સપ્લાય સાથે કામ કરે છે, DC સાથે નહીં

મેમરી ટ્રીક: “નેચરલ કોમ્યુટેશન: શૂન્ય કરંટ, શૂન્ય પ્રયત્ન”

પ્રશ્ન 3(b OR) [4 marks]

#

ઓપ્ટો-કપ્લર વિશે સમજાવો.

ઉત્તર: ઓપ્ટો-કપ્લર પ્રકાશ ટ્રાન્સમિશનનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રિકલ આઈસોલેશન પ્રદાન કરે છે.

સંરચના:

કોષ્ટક: ઓપ્ટો-કપ્લર પ્રકારો

• CTR: કરંટ ટ્રાન્સફર રેશિયો (આઉટપુટ/ઇનપુટ કરંટ)
• મુખ્ય લક્ષણ: સર્કિટ્સ વચ્ચે સંપૂર્ણ ઇલેક્ટ્રિકલ આઈસોલેશન
• ફાયદા: નોઈઝ ઈમ્યુનિટી, વોલ્ટેજ લેવલ શિફ્ટિંગ, સલામતી

મેમરી ટ્રીક: “પ્રકાશ કૂદે છે જ્યાં ઇલેક્ટ્રોન્સ નથી કૂદી શકતા”

પ્રશ્ન 3(c OR) [7 marks]

#

TRIACનો સિમ્બોલ અને કન્સ્ટ્રક્શન દોરો. ઉપરાંત TRIACની V-I લાક્ષણિકતા દોરો અને સમજાવો.

ઉત્તર: TRIAC (Triode for Alternating Current) એ બાઇડિરેક્શનલ ત્રણ-ટર્મિનલવાળી સેમિકન્ડક્ટર ડિવાઇસ છે.

સિમ્બોલ:

કન્સ્ટ્રક્શન:

graph LR
    MT2[Main Terminal 2] --- P1[P-layer]
    P1 --- N1[N-layer]
    N1 --- P2[P-layer]
    P2 --- N2[N-layer]
    P2 --- G[Gate]
    N2 --- MT1[Main Terminal 1]

V-I લાક્ષણિકતા:

graph TD
    subgraph Quadrant I
    A1["MT2+, MT1-<br>Forward Blocking"] --> B1["MT2+, MT1-<br>Forward Conducting"]
    end
    subgraph Quadrant III
    A2["MT2-, MT1+<br>Reverse Blocking"] --> B2["MT2-, MT1+<br>Reverse Conducting"]
    end

• બાઇડિરેક્શનલ: ટ્રિગરિંગ પછી બંને દિશામાં વહન કરે છે
• ક્વોડ્રન્ટ ઓપરેશન: પોલેરિટી પર આધારિત ચાર ટ્રિગરિંગ મોડ
• ઉપયોગો: AC પાવર કંટ્રોલ, લાઇટ ડિમર્સ, મોટર કંટ્રોલ
• SCR કરતાં ફાયદો: AC સાયકલના બંને અર્ધભાગોને નિયંત્રિત કરે છે

મેમરી ટ્રીક: “TRIAC: AC સર્કિટમાં બેવડી દિશાનો રસ્તો”

પ્રશ્ન 4(a) [3 marks]

#

Ideal Op-Ampની લાક્ષણિકતા જણાવો.

ઉત્તર: આદર્શ Op-Amp એવી સંપૂર્ણ લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે જેને વાસ્તવિક Op-Amps આશરે છે.

કોષ્ટક: આદર્શ Op-Amp લાક્ષણિકતાઓ

મેમરી ટ્રીક: “અનંત ગેઈન, ઇમ્પીડન્સ, બેન્ડવિડ્થ; શૂન્ય ઓફસેટ, આઉટપુટ Z”

પ્રશ્ન 4(b) [4 marks]

#

555 ટાઈમર ICની મદદથી મોનોસ્ટેબલ મલ્ટીવાઇબ્રેટર દોરો અને સમજાવો.

ઉત્તર: મોનોસ્ટેબલ મલ્ટીવાઇબ્રેટર ટ્રિગર થાય ત્યારે નિશ્ચિત સમયગાળાનો એક પલ્સ ઉત્પન્ન કરે છે.

સર્કિટ:

graph LR
    VCC((+VCC)) --- R[R]
    R --- DIS[7:DIS]
    R --- RST[4:RST]
    R --- VCC_PIN[8:VCC]
    TRG[2:TRIG] --- GND((GND))
    THR[6:THRES] --- C[C]
    C --- GND
    TRG --- SW[Trigger Switch]
    SW --- GND
    DIS --- THR
    VCC_PIN --- IC[555 Timer]
    RST --- IC
    TRG --- IC
    THR --- IC
    IC --- OUT[3:OUT]
    IC --- CTRL[5:CTRL]
    CTRL --- CC[0.01µF]
    CC --- GND
    GND --- GND_PIN[1:GND]
    GND_PIN --- IC
    OUT --- Output((Output))

• ઓપરેશન: નેગેટિવ ટ્રિગર T = 1.1RC સમયગાળાનો આઉટપુટ પલ્સ ઉત્પન્ન કરે છે
• સ્ટેબલ સ્ટેટ: ટ્રિગર થાય ત્યાં સુધી આઉટપુટ LOW
• ટાઇમિંગ કંટ્રોલ: R અને C મૂલ્યો પલ્સ પહોળાઈ નક્કી કરે છે
• રિટ્રિગરિંગ: ટાઇમઆઉટ પછી ફરીથી ટ્રિગર થઈ શકે છે

મેમરી ટ્રીક: “વન શોટ વન્ડર: એક વાર ટ્રિગર, એક વાર પલ્સ”

પ્રશ્ન 4(c) [7 marks]

#

741 ICની મદદથી ઇન્વર્ટિંગ એમ્પલીફાયર દોરો અને સમજાવો. ઉપરાંત તેના ઈનપુટ અને આઉટપુટ વેવફોર્મ્સ દોરો.

ઉત્તર: ઇન્વર્ટિંગ એમ્પલિફાયર ઇનપુટ સિગ્નલને એમ્પ્લિફાય કરતી વખતે પોલેરિટી ઉલટાવે છે.

સર્કિટ:

graph LR
    IN((Input)) --- Rin[Rin]
    Rin --- INV[2:Inv]
    INV --- FB[Feedback]
    FB --- Rf[Rf]
    Rf --- OUT((Output))
    NINV[3:Non-Inv] --- GND((GND))
    INV --- IC[741]
    NINV --- IC
    IC --- OUT
    IC --- VCC[7:+VCC]
    IC --- VEE[4:-VEE]

વેવફોર્મ્સ:

• ગેઈન સમીકરણ: Av = -Rf/Rin (નેગેટિવ ચિહ્ન ઇન્વર્ઝન સૂચવે છે)
• ઇનપુટ ઇમ્પીડન્સ: Rin જેટલી
• વર્ચ્યુઅલ ગ્રાઉન્ડ: ઇન્વર્ટિંગ ઇનપુટ લગભગ 0V પર જળવાય છે
• બેન્ડવિડ્થ: ગેઈન પર આધારિત (ઉચ્ચ ગેઈન = ઓછી બેન્ડવિડ્થ)
• ઉપયોગો: સિગ્નલ કન્ડિશનિંગ, ઓડિયો એમ્પલિફાયર

મેમરી ટ્રીક: “ઉલટાવે અને Rf/Rin વડે ગુણાકાર કરે છે”

પ્રશ્ન 4(a OR) [3 marks]

#

IC 741નો સિમ્બોલ અને પીન ડાયગ્રામ દોરો.

ઉત્તર: 741 એક લોકપ્રિય જનરલ-પરપસ ઓપરેશનલ એમ્પલિફાયર છે.

સિમ્બોલ:

8-Pin DIP પેકેજ:

• પિન ફંક્શન્સ: ઇન્વર્ટિંગ ઇનપુટ, નોન-ઇન્વર્ટિંગ ઇનપુટ, આઉટપુટ, પાવર સપ્લાય
• ઓપ્શનલ પિન્સ: ઓફસેટ નલ, નો કનેક્શન
• પાવર સપ્લાય: સામાન્ય રીતે ±15V અથવા ±12V ડ્યુઅલ સપ્લાય

મેમરી ટ્રીક: “કદી ઉલટાવશો નહિં પ્લસ, વેરી આઉટપુટ નોટ કનેક્ટેડ”

પ્રશ્ન 4(b OR) [4 marks]

#

પદો સમજાવો (i) સી.એમ.આર.આર (II) સ્લૂ રેટ.

ઉત્તર: આ પેરામીટર્સ ઓપરેશનલ એમ્પલિફાયરની કાર્યક્ષમતાની મર્યાદાઓ નિર્ધારિત કરે છે.

કોષ્ટક: મુખ્ય Op-Amp પેરામીટર્સ

• CMRR ફોર્મ્યુલા: CMRR = 20 log₁₀(Ad/Acm) dB
• CMRR મહત્વ: બંને ઇનપુટ પર સામાન્ય ઘોંઘાટને નકારે છે
• સ્લ્યૂ રેટ ફોર્મ્યુલા: SR = dVo/dt (max)
• સ્લ્યૂ રેટ મર્યાદા: ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સી પર ડિસ્ટોર્શન કરે છે

મેમરી ટ્રીક: “CMRR કોમન નોઈઝને ક્રશ કરે છે, સ્લ્યૂ રેટ સ્પીડ બતાવે છે”

પ્રશ્ન 4(c OR) [7 marks]

#

555 ટાઈમર ICની મદદથી આસ્ટેબલ મલ્ટીવાઇબ્રેટર દોરો અને સમજાવો.

ઉત્તર: આસ્ટેબલ મલ્ટીવાઇબ્રેટર બાહ્ય ટ્રિગર વિના સતત સ્ક્વેર વેવ્સ ઉત્પન્ન કરે છે.

સર્કિટ:

graph LR
    VCC((+VCC)) --- RA[RA]
    RA --- RB[RB]
    RB --- DIS[7:DIS]
    RA --- RST[4:RST]
    RA --- VCC_PIN[8:VCC]
    TRG[2:TRIG] --- C[C]
    THR[6:THRES] --- C
    C --- GND((GND))
    TRG --- THR
    VCC_PIN --- IC[555 Timer]
    RST --- IC
    TRG --- IC
    THR --- IC
    IC --- OUT[3:OUT]
    IC --- CTRL[5:CTRL]
    CTRL --- CC[0.01µF]
    CC --- GND
    GND --- GND_PIN[1:GND]
    GND_PIN --- IC
    OUT --- Output((Output))
    DIS --- THR

આઉટપુટ વેવફોર્મ:

• ટાઇમિંગ: T1 = 0.693(RA+RB)C, T2 = 0.693(RB)C
• ફ્રીક્વન્સી: f = 1.44/((RA+2RB)C)
• ડ્યુટી સાયકલ: RA અને RB દ્વારા એડજસ્ટ થઈ શકે છે
• ઉપયોગો: ક્લોક જનરેટર, LED ફ્લેશર, ટોન જનરેટર

મેમરી ટ્રીક: “હંમેશા ઓસિલેટિંગ, ક્યારેય સ્ટોપિંગ નહીં”

પ્રશ્ન 5(a) [3 marks]

#

રેગ્યુલેટેડ પાવર સપ્લાયનો બેઝીક બ્લોક ડાયગ્રામ દોરો અને તેને સમજાવો.

ઉત્તર: રેગ્યુલેટેડ પાવર સપ્લાય AC ને સ્થિર DC વોલ્ટેજમાં રૂપાંતરિત કરે છે.

બ્લોક ડાયગ્રામ:

flowchart LR
    A[AC Input] --> B[Transformer]
    B --> C[Rectifier]
    C --> D[Filter]
    D --> E[Regulator]
    E --> F[DC Output]

• ટ્રાન્સફોર્મર: AC વોલ્ટેજને જરૂરી લેવલ સુધી ઘટાડે છે
• રેક્ટિફાયર: AC ને પલ્સેટિંગ DC માં રૂપાંતરિત કરે છે (ડાયોડ બ્રિજ)
• ફિલ્ટર: પલ્સેટિંગ DC ને સ્મૂધ કરે છે (કેપેસિટર્સ)
• રેગ્યુલેટર: ફેરફારો છતાં સતત આઉટપુટ જાળવે છે
• આઉટપુટ: ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટ્સ માટે સ્થિર DC વોલ્ટેજ

મેમરી ટ્રીક: “ટ્રાન્સફોર્મર રેક્ટિફાય ફિલ્ટર રેગ્યુલેટ”

પ્રશ્ન 5(b) [4 marks]

#

Op-ampની મદદથી સમિંગ એમ્પલીફાયર દોરો અને સમજાવો.

ઉત્તર: સમિંગ એમ્પલિફાયર વજનદાર અનુપાત સાથે બહુવિધ ઇનપુટ સિગ્નલ્સને ઉમેરે છે.

સર્કિટ:

graph LR
    IN1((V1)) --- R1[R1]
    IN2((V2)) --- R2[R2]
    IN3((V3)) --- R3[R3]
    R1 --- SUM((Summing Point))
    R2 --- SUM
    R3 --- SUM
    SUM --- INV[Inv Input]
    INV --- IC[Op-Amp]
    IC --- OUT((Output))
    OUT --- Rf[Rf]
    Rf --- SUM
    NINV[Non-Inv Input] --- GND((GND))
    NINV --- IC

• આઉટપુટ સમીકરણ: Vout = -Rf(V1/R1 + V2/R2 + V3/R3)
• વિશેષ કેસ: જ્યારે બધા રેસિસ્ટર સમાન હોય, Vout = -Rf/R × (V1 + V2 + V3)
• ઉપયોગો: ઓડિયો મિક્સિંગ, એનાલોગ કમ્પ્યુટર, સિગ્નલ એવરેજિંગ
• વેરિએશન્સ: ઇન્વર્ટિંગ અને નોન-ઇન્વર્ટિંગ કોન્ફિગરેશન ઉપલબ્ધ

મેમરી ટ્રીક: “મલ્ટિપલ ઇનપુટ, વન આઉટપુટ, વેઇટેડ એડિશન”

પ્રશ્ન 5(c) [7 marks]

#

IC LM317ની મદદથી 3 ટર્મિનલવાળા એડજસ્ટેબલ આઉટપુટ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટરનો સર્કિટ ડાયગ્રામ દોરો અને સમજાવો.

ઉત્તર: LM317 એ 1.25V થી 37V સુધીની આઉટપુટ રેન્જ સાથે વર્સેટાઇલ એડજસ્ટેબલ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર છે.

સર્કિટ:

graph LR
    VIN((Vin)) --- C1[C1]
    C1 --- IN[Input]
    IN --- LM317[LM317]
    LM317 --- OUT[Output]
    OUT --- C2[C2]
    C2 --- VOUT((Vout))
    OUT --- R1[R1=240Ω]
    R1 --- ADJ[Adjust]
    ADJ --- R2[R2]
    R2 --- GND((GND))
    ADJ --- LM317
    C2 --- GND
    C1 --- GND

• આઉટપુટ વોલ્ટેજ: VOUT = 1.25V(1 + R2/R1)
• ફિક્સ્ડ કમ્પોનન્ટ્સ: R1 = 240Ω, રેફરન્સ વોલ્ટેજ = 1.25V
• એડજસ્ટેબિલિટી: R2 બદલવાથી ઇચ્છિત આઉટપુટ વોલ્ટેજ સેટ થાય છે
• પ્રોટેક્શન ફીચર્સ: કરંટ લિમિટિંગ, થર્મલ શટડાઉન
• ઉપયોગો: વેરિએબલ પાવર સપ્લાય, બેટરી ચાર્જર
• ફાયદા: ઓછા બાહ્ય ઘટકો, મજબૂત સુરક્ષા

મેમરી ટ્રીક: “R2 વડે એડજસ્ટ કરો, રેફરન્સ 1.25 પર રહે છે”

પ્રશ્ન 5(a OR) [3 marks]

#

એસ.એમ.પી.એસનું સંપૂર્ણ ફોર્મ જણાવો. ઉપરાંત એસ.એમ.પી.એસના કાર્યો જણાવો.

ઉત્તર: SMPS એટલે Switch Mode Power Supply, એક આધુનિક કાર્યક્ષમ પાવર રૂપાંતરણ ટેકનોલોજી.

ઉપયોગ કોષ્ટક:

• મુખ્ય ફાયદા: ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા (80-95%), નાનો આકાર, હળવું
• નુકસાન: EMI ઉત્પાદન, વધુ જટિલ સર્કિટ

મેમરી ટ્રીક: “સ્વિચ મોડ નાના ઉપકરણોને પાવર આપે છે”

પ્રશ્ન 5(b OR) [4 marks]

#

Op-ampની મદદથી ડિફ્રન્સીએટર દોરો અને સમજાવો.

ઉત્તર: ડિફરન્શિએટર ઇનપુટના ફેરફારના દરના સમપ્રમાણમાં આઉટપુટ ઉત્પન્ન કરે છે.

સર્કિટ:

graph LR
    IN((Input)) --- C[C]
    C --- INV[Inv Input]
    INV --- IC[Op-Amp]
    IC --- OUT((Output))
    OUT --- Rf[Rf]
    Rf --- INV
    NINV[Non-Inv Input] --- GND((GND))
    NINV --- IC

ઇનપુટ/આઉટપુટ વેવફોર્મ્સ:

• સમીકરણ: Vout = -RC × d(Vin)/dt
• ફંક્શન: સ્ક્વેર વેવને સ્પાઇક્સમાં, ટ્રાયેંગલને સ્ક્વેરમાં રૂપાંતરિત કરે છે
• પ્રેક્ટિકલ સમસ્યા: ઉચ્ચ નોઈઝ સેન્સિટિવિટી
• મોડિફિકેશન: ઉચ્ચ-ફ્રીક્વન્સી ગેઈન મર્યાદિત કરવા માટે C સાથે શ્રેણીમાં નાનો રેસિસ્ટર
• ઉપયોગો: વેવશેપિંગ, ફેરફાર-દરની શોધ

મેમરી ટ્રીક: “ફેરફારનો દર અંદર જાય, એમ્પલિટ્યુડ બહાર આવે”

પ્રશ્ન 5(c OR) [7 marks]

#

-12 V રેગ્યુલેટેડ પાવર સપ્લાયનો સર્કિટ ડાયગ્રામ દોરો અને સમજાવો.

ઉત્તર: -12V રેગ્યુલેટેડ સપ્લાય એનાલોગ સર્કિટ્સ માટે સ્થિર નેગેટિવ વોલ્ટેજ પ્રદાન કરે છે.

સર્કિટ ડાયગ્રામ:

graph LR
    AC((AC Input)) --- TRANS[Transformer]
    TRANS --- D1[D1]
    D1 --- D2[D2]
    D2 --- C1[Filter Cap]
    C1 --- IC[7912 IC]
    IC --- C2[0.1µF]
    C2 --- OUT[(\-12V Output)]
    C1 --- GND((GND))
    IC --- GND
    C2 --- GND
    D3[D3] --- D4[D4]
    D3 --- TRANS
    D4 --- C1

• કાર્યસિદ્ધાંત: ફુલ-વેવ રેક્ટિફાયર નેગેટિવ વોલ્ટેજ બનાવે છે
• ઘટકો: ટ્રાન્સફોર્મર, બ્રિજ રેક્ટિફાયર, ફિલ્ટર કેપેસિટર, 7912 રેગ્યુલેટર
• રેગ્યુલેટર IC: 7912 આંતરિક સુરક્ષા સાથે ફિક્સ્ડ -12V આઉટપુટ પ્રદાન કરે છે
• ફિલ્ટર કેપેસિટર: ઇનપુટ કેપેસિટર રિપલ ફિલ્ટર કરે છે, આઉટપુટ કેપેસિટર ટ્રાન્ઝિયન્ટ રિસ્પોન્સ સુધારે છે
• ઉપયોગો: Op-amp નેગેટિવ રેલ, એનાલોગ સર્કિટ્સ, ઓડિયો ઇક્વિપમેન્ટ

મેમરી ટ્રીક: “ફુલ બ્રિજ, મોટો કેપેસિટર, 7912 નેગેટિવ રેગ્યુલેટ કરે છે”

આ સાથે ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ડિવાઇસીસ એન્ડ સર્કિટ્સ વિન્ટર 2024 પરીક્ષા પેપરના બધા પ્રશ્નોના ઉકેલ, બધા OR પ્રશ્નો સહિત પૂર્ણ થાય છે.