ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટ્સ એન્ડ એપ્લિકેશન્સ (4321103) - ઉનાળુ 2023 સોલ્યુશન

પ્રશ્ન 1(અ) [3 ગુણ]

#

થર્મલ રનઅવે વિગતવાર સમજાવો.

જવાબ: થર્મલ રનઅવે એ BJT ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાં થતી વિનાશક પ્રક્રિયા છે જેમાં તાપમાનમાં વધારો સ્વ-પુનરાવર્તિત ચક્ર બનાવે છે જે ઉપકરણને નુકસાન પહોંચાડે છે.

flowchart TD
    A[તાપમાનમાં વધારો] --> B[Ic માં વધારો]
    B --> C[પાવર વ્યય વધારો]
    C --> D[વધુ તાપમાન વધારો]
    D --> A

• ગરમી ઉત્પાદન: સામાન્ય કાર્ય દરમિયાન તાપમાન વધે છે
• લીકેજ કરંટ: તાપમાન વધવાથી કલેક્ટર કરંટ Ic વધે છે
• પાવર વ્યય: વધુ પાવર = તાપમાન વધુ વધે છે
• વિનાશક ચક્ર: ટ્રાન્ઝિસ્ટર નાશ પામે ત્યાં સુધી સતત ચક્ર ચાલે છે

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “વધુ તાપમાન, વધુ કરંટ”

પ્રશ્ન 1(બ) [4 ગુણ]

#

સરળ બ્લોક ડાયાગ્રામ સાથે એમ્પ્લીફાયર વ્યાખ્યાયિત કરો એમ્પ્લીફાયર પરિમાણો લખો.

જવાબ: એમ્પ્લીફાયર એક ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણ છે જે ઇનપુટ સિગ્નલનો પાવર, વોલ્ટેજ અથવા કરંટ વધારે છે.

flowchart LR
    A[ઇનપુટ સિગ્નલ] -->|Vin| B[એમ્પ્લીફાયર]
    B -->|Vout| C[આઉટપુટ સિગ્નલ]
    D[પાવર સપ્લાય] --> B

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “VIPS-BIO” (Voltage, Input impedance, Power, Supply, Bandwidth, Impedance Output)

પ્રશ્ન 1(ક) [7 ગુણ]

#

ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાં બાયસિંગ વ્યાખ્યાયિત કરો? બાયસિંગ પદ્ધતિઓના પ્રકારો લખો. વોલ્ટેજ વિભાજક બાયસિંગ પદ્ધતિને વિગતોમાં સમજાવો.

જવાબ: બાયસિંગ એ ટ્રાન્ઝિસ્ટર માટે DC વોલ્ટેજ આપીને સ્થિર ઓપરેટિંગ પોઈન્ટ (Q-પોઈન્ટ) સ્થાપિત કરવાની પ્રક્રિયા છે.

વોલ્ટેજ વિભાજક બાયસિંગ:

flowchart TD
    subgraph સર્કિટ
    VCC((+VCC)) --- R1
    R1 --- R2 & B((બેઝ))
    R2 --- GND
    B --- C((કલેક્ટર))
    B --- E((એમિટર))
    C --- RC --- VCC
    E --- RE --- GND
    end

• R1 & R2: બેઝને સ્થિર વોલ્ટેજ આપવા માટે વોલ્ટેજ વિભાજક બનાવે છે
• RE: નેગેટિવ ફીડબેક દ્વારા સ્થિરીકરણ પ્રદાન કરે છે
• RC: કલેક્ટર કરંટ અને વોલ્ટેજ ગેઇન નક્કી કરે છે
• સ્થિરતા: તાપમાન ફેરફારો સામે શ્રેષ્ઠ સ્થિરતા

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “વિભાજીત વોલ્ટેજથી ટ્રાન્ઝિસ્ટર સારું વહન કરે”

પ્રશ્ન 1(ક) અથવા [7 ગુણ]

#

હીટ સિંક સમજાવો.

જવાબ: હીટ સિંક એ પેસિવ હીટ એક્સચેન્જર છે જે ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાંથી ગરમીને આસપાસની હવામાં ટ્રાન્સફર કરે છે.

flowchart TD
    A[ગરમીનો સ્ત્રોત/ટ્રાન્ઝિસ્ટર] --> B[ઇન્ટરફેસ મટિરિયલ]
    B --> C[હીટ સિંક બેઝ]
    C --> D[હીટ સિંક ફિન્સ]
    D --> E[એમ્બિયન્ટ એર]

• થર્મલ રેઝિસ્ટન્સ: ઓછું તે ગરમી ફેલાવા માટે વધુ સારું
• મટિરિયલ: સામાન્ય રીતે એલ્યુમિનિયમ અથવા કોપર સારી કન્ડક્ટિવિટી માટે
• સરફેસ એરિયા: વધુ ફિન્સ એટલે વધુ સારું કૂલિંગ
• એરફ્લો: કુશળ ગરમી દૂર કરવા માટે મહત્વપૂર્ણ

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “હીટ સિંક ટ્રાન્ઝિસ્ટરને ઠંડુ રાખે”

પ્રશ્ન 2(અ) [3 ગુણ]

#

D.C અને A.C. લોડ લાઇનોનું વર્ણન કરો.

જવાબ: લોડ લાઇન્સ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનાં સંભવિત ઓપરેટિંગ પોઈન્ટ્સને તેના કેરેક્ટરિસ્ટિક કર્વ પર ગ્રાફિકલી દર્શાવે છે.

• DC લોડ લાઇન: DC સ્થિતિઓ હેઠળ બધા શક્ય ઓપરેટિંગ પોઈન્ટ્સ બતાવે છે

  • સમીકરણ: Ic = (VCC - VCE)/RC
  • એન્ડપોઈન્ટ્સ: (0, VCC/RC) અને (VCC, 0)

• AC લોડ લાઇન: AC સિગ્નલ હેન્ડલિંગ દરમિયાન ઓપરેટિંગ પોઈન્ટ્સ બતાવે છે

  • વધુ તીક્ષ્ણ ઢાળ: AC રેઝિસ્ટન્સ DC કરતાં ઓછો હોવાના કારણે
  • Q-પોઈન્ટ પર કેન્દ્રિત: બાયસિંગ દ્વારા સ્થાપિત ઓપરેટિંગ પોઈન્ટ

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “DC પૂર્ણ આલેખે, AC માર્ગ બદલે”

પ્રશ્ન 2(બ) [4 ગુણ]

#

એમ્પ્લીફાયરની બેન્ડવિડ્થ અને ગેઇન-બેન્ડવિડ્થ ઉત્પાદનને સંક્ષિપ્તમાં સમજાવો.

જવાબ: બેન્ડવિડ્થ અને ગેઇન-બેન્ડવિડ્થ ઉત્પાદન એમ્પ્લીફાયર ફ્રીક્વન્સી પરફોર્મન્સ માટેની મુખ્ય વિશેષતાઓ છે.

flowchart LR
    A[ઇનપુટ] --> B[એમ્પ્લીફાયર
ગેઇન × બેન્ડવિડ્થ]
    B --> C[આઉટપુટ]

• બેન્ડવિડ્થ ફોર્મ્યુલા: BW = f₂ - f₁
• ગેઇન-બેન્ડવિડ્થ: ગેઇન બદલાય ત્યારે પણ સ્થિર રહે છે
• ટ્રેડ-ઓફ: વધુ ગેઇન એટલે ઓછી બેન્ડવિડ્થ

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “સારી બેન્ડવિડ્થ શ્રેષ્ઠ ટ્રાન્સમિશન આપે”

પ્રશ્ન 2(ક) [7 ગુણ]

#

બે તબક્કાના RC કપલ્ડ એમ્પ્લીફાયરનો આવર્તન પ્રતિભાવ સમજાવો.

જવાબ: બે-તબક્કાના RC કપલ્ડ એમ્પ્લીફાયરનો આવર્તન પ્રતિભાવ બતાવે છે કે ગેઇન આવર્તન સાથે કેવી રીતે બદલાય છે.

flowchart LR
    A[ઇનપુટ] --> B[પ્રથમ
એમ્પ્લીફાયર
તબક્કો]
    B -->|RC કપલિંગ| C[બીજો
એમ્પ્લીફાયર
તબક્કો]
    C --> D[આઉટપુટ]

• નીચલા આવર્તન પ્રતિભાવ: કપલિંગ કેપેસિટર્સ દ્વારા મર્યાદિત

  • રોલ-ઓફ રેટ: દરેક તબક્કા માટે -20 dB/decade

• મધ્ય આવર્તન પ્રતિભાવ: મહત્તમ અને સપાટ ગેઇન પ્રદેશ

  • કુલ ગેઇન: વ્યક્તિગત તબક્કાના ગેઇનનો ગુણાકાર

• ઉચ્ચ આવર્તન પ્રતિભાવ: ટ્રાન્ઝિસ્ટર કેપેસિટન્સ દ્વારા મર્યાદિત

  • રોલ-ઓફ રેટ: દરેક તબક્કા માટે -20 dB/decade

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “નીચે કપલિંગ નબળું, ઉપર કેપેસિટન્સ રોકે”

પ્રશ્ન 2(અ) અથવા [3 ગુણ]

#

ટ્રાન્ઝિસ્ટર બાયસિંગ માટે નિશ્ચિત બાયસ સર્કિટ સમજાવો.

જવાબ: ફિક્સ્ડ બાયસ એ ટ્રાન્ઝિસ્ટર માટેની સૌથી સરળ બાયસિંગ પદ્ધતિ છે, જેમાં બેઝ સાથે જોડાયેલ એક રેઝિસ્ટરનો ઉપયોગ થાય છે.

• સર્કિટ તત્વો: બેઝ રેઝિસ્ટર (RB) અને કલેક્ટર રેઝિસ્ટર (RC)
• બેઝ કરંટ: IB = (VCC - VBE)/RB
• કલેક્ટર કરંટ: IC = β × IB
• નુકસાન: ઓછી સ્થિરતા, તાપમાન ફેરફારોથી અસર પામે છે

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “ફિક્સ બાયસ, ફેસ બર્ડન” (અસ્થિરતાનો)

પ્રશ્ન 2(બ) અથવા [4 ગુણ]

#

સિંગલ સ્ટેજ એમ્પ્લીફાયરનો આવર્તન પ્રતિભાવ સમજાવો.

જવાબ: સિંગલ-સ્ટેજ એમ્પ્લીફાયરનો આવર્તન પ્રતિભાવ બતાવે છે કે ગેઇન વિભિન્ન આવર્તનો પર કેવી રીતે બદલાય છે.

• નીચલી કટ-ઓફ આવર્તન: કપલિંગ કેપેસિટર્સ દ્વારા નિર્ધારિત
• ઉપલી કટ-ઓફ આવર્તન: આંતરિક ટ્રાન્ઝિસ્ટર કેપેસિટન્સથી મર્યાદિત
• બેન્ડવિડ્થ: નીચલી અને ઉપલી કટ-ઓફ આવર્તનો વચ્ચેની રેન્જ

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “નીચું મધ્ય ઉંચું - કેપેસિટર અહીં મહત્વપૂર્ણ છે”

પ્રશ્ન 2(ક) અથવા [7 ગુણ]

#

ટ્રાન્સફોર્મર કપલ્ડ એમ્પ્લીફાયર અને RC કપલ્ડ એમ્પ્લીફાયરની સરખામણી કરો

જવાબ:

flowchart TB
    subgraph RC
    A1[ટ્રાન્ઝિસ્ટર 1] -->|કપલિંગ કેપેસિટર| B1[ટ્રાન્ઝિસ્ટર 2]
    end
    subgraph ટ્રાન્સફોર્મર
    A2[ટ્રાન્ઝિસ્ટર 1] -->|ટ્રાન્સફોર્મર| B2[ટ્રાન્ઝિસ્ટર 2]
    end

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “RC વિશાળતા લે, ટ્રાન્સફોર્મર પાવર લે”

પ્રશ્ન 3(અ) [3 ગુણ]

#

ડાયરેક્ટ કપલ્ડ એમ્પ્લીફાયરને સંક્ષિપ્તમાં સમજાવો.

જવાબ: ડાયરેક્ટ-કપલ્ડ એમ્પ્લીફાયર તબક્કાઓને કપલિંગ કેપેસિટર્સ અથવા ટ્રાન્સફોર્મર વિના જોડે છે, જે DC સિગ્નલ એમ્પ્લિફિકેશનની મંજૂરી આપે છે.

flowchart LR
    In[ઇનપુટ] --> A[પ્રથમ તબક્કો]
    A -- સીધું જોડાણ --> B[બીજો તબક્કો]
    B --> Out[આઉટપુટ]

• DC સિગ્નલ હેન્ડલિંગ: ખૂબ નીચા આવર્તન અને DC એમ્પ્લિફાય કરી શકે છે
• કોઈ કપલિંગ તત્વો નહીં: પ્રથમ તબક્કાનું આઉટપુટ સીધું આગલા તબક્કાના ઇનપુટને જોડે છે
• આવર્તન પ્રતિભાવ: ઉત્કૃષ્ટ નીચલા આવર્તનનો પ્રતિભાવ
• નુકસાન: થર્મલ ડ્રિફ્ટ, બાયસ સ્થિરતાના મુદ્દાઓ

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “સીધું જોડાયેલ, સંપૂર્ણ શૂન્ય આવર્તન સુધી”

પ્રશ્ન 3(બ) [4 ગુણ]

#

એમ્પ્લીફાયરના ફ્રીક્વન્સી રિસ્પોન્સ પર એમિટર બાયપાસ કેપેસિટર અને કપલિંગ કેપેસિટરની અસરો સમજાવો.

જવાબ:

flowchart TB
    subgraph "ગેઇન પર અસરો"
    A[કેપેસિટર વિના] -->|"નીચો ગેઇન"| B[ફક્ત કપલિંગ સાથે]
    B -->|"મધ્યમ ગેઇન"| C[કપલિંગ + બાયપાસ સાથે]
    C -->|"ઉચ્ચ ગેઇન"| D[આદર્શ પ્રતિભાવ]
    end

• એમિટર બાયપાસ કેપેસિટર:

  • વિના: નેગેટિવ ફીડબેકને કારણે ઓછો ગેઇન
  • સાથે: AC સિગ્નલ માટે RE બાયપાસ થવાથી ઉચ્ચ ગેઇન

• કપલિંગ કેપેસિટર:

  • ખૂબ નાનું: નબળો નીચલા-આવર્તન પ્રતિભાવ
  • મોટું મૂલ્ય: વધુ સારો નીચલા-આવર્તન પ્રતિભાવ

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “કપલિંગ નીચા નિયંત્રણ કરે, બાયપાસ બધાને વધારે”

પ્રશ્ન 3(ક) [7 ગુણ]

#

ટ્રાન્ઝિસ્ટર ટુ પોર્ટ નેટવર્ક દોરો અને તેના માટે h-પેરામીટર્સનું વર્ણન કરો. હાઇબ્રિડ પરિમાણોના ફાયદા લખો.

જવાબ: બે-પોર્ટ નેટવર્ક એ h-પેરામીટર્સ (હાઇબ્રિડ પેરામીટર્સ)નો ઉપયોગ કરીને ટ્રાન્ઝિસ્ટર વર્તનનું વિશ્લેષણ કરવા માટેનું મોડેલ છે.

H-પેરામીટર્સના ફાયદા:

• સરળતાથી માપી શકાય: સરળ સર્કિટ્સ સાથે સીધા માપન
• મિશ્રિત એકમો: વોલ્ટેજ અને કરંટના ગુણોત્તરનો ઉપયોગ કરે છે
• મોડેલ ચોકસાઈ: ટ્રાન્ઝિસ્ટર વર્તનની નજીકની એપ્રોક્સિમેશન
• ગાણિતિક સરળતા: વિશ્લેષણ માટે લીનિયર સમીકરણો

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “ઇનપુટ, રિવર્સ, ફોરવર્ડ, આઉટપુટ - IRFO પેરામીટર્સ”

પ્રશ્ન 3(અ) અથવા [3 ગુણ]

#

એમ્પ્લીફાયરનો ફ્રીક્વન્સી રિસ્પોન્સ દોરો અને પ્રતિસાદ પર એમ્પ્લીફાયરની અપર કટ-ઓફ ફ્રીક્વન્સી, લોઅર કટ-ઓફ ફ્રીક્વન્સી, બેન્ડવિડ્થ અને મિડ ફ્રીક્વન્સી ગેઇન સૂચવો.

જવાબ: ફ્રીક્વન્સી રિસ્પોન્સ ગ્રાફ એમ્પ્લીફાયર માટે આવર્તન સાથે ગેઇન કેવી રીતે બદલાય છે તે બતાવે છે.

• મિડ-ફ્રીક્વન્સી ગેઇન (Av): સપાટ ક્ષેત્રમાં મહત્તમ ગેઇન
• લોઅર કટ-ઓફ ફ્રીક્વન્સી (f₁): આવર્તન જ્યાં ગેઇન 0.707×Av (-3dB) સુધી ઘટે છે
• અપર કટ-ઓફ ફ્રીક્વન્સી (f₂): આવર્તન જ્યાં ગેઇન 0.707×Av (-3dB) સુધી ઘટે છે
• બેન્ડવિડ્થ: અપર અને લોઅર કટ-ઓફ આવર્તનો વચ્ચેનો તફાવત (f₂ - f₁)

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “લોઅર બેન્ડવિડ્થ અપર એમ્પ્લીફાયર પ્રતિસાદ બનાવે”

પ્રશ્ન 3(બ) અથવા [4 ગુણ]

#

ટ્યુન કરેલ એમ્પ્લીફાયર તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું વર્ણન કરો.

જવાબ: ટ્યુન્ડ એમ્પ્લીફાયર ચોક્કસ આવર્તનો પર સિગ્નલને પસંદગીપૂર્વક એમ્પ્લિફાય કરવા માટે LC રેઝોનન્ટ સર્કિટનો ઉપયોગ કરે છે.

flowchart TB
    A[ઇનપુટ સિગ્નલ] --> B[ટ્રાન્ઝિસ્ટર એમ્પ્લીફાયર]
    B --> C[LC ટ્યુન્ડ સર્કિટ]
    C --> D[આઉટપુટ સિગ્નલ]

• ઉચ્ચ પસંદગી: રેઝોનન્ટ આવર્તન પર સિગ્નલ એમ્પ્લિફાય કરે છે
• એપ્લિકેશન્સ: RF રિસીવર્સ, ટ્રાન્સમિટર્સ, કમ્યુનિકેશન્સ
• પ્રકારો: સિંગલ-ટ્યુન્ડ, ડબલ-ટ્યુન્ડ, સ્ટેગર-ટ્યુન્ડ
• બેન્ડવિડ્થ: Q ફેક્ટરના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “ટ્યુનિંગ LC સિગ્નલ્સ ચોકસાઈથી પસંદ કરે”

પ્રશ્ન 3(ક) અથવા [7 ગુણ]

#

બે પોર્ટ નેટવર્કમાં h પરિમાણોનું મહત્વ વર્ણવો. CE એમ્પ્લીફાયર માટે h-પેરામીટર્સ સર્કિટ દોરો.

જવાબ: H-પેરામીટર્સ ટ્રાન્ઝિસ્ટર સર્કિટ્સને બે-પોર્ટ નેટવર્ક તરીકે વિશ્લેષણ કરવા માટે સંપૂર્ણ ગાણિતિક મોડેલ પ્રદાન કરે છે.

h-પેરામીટર્સનું મહત્વ:

CE એમ્પ્લીફાયર h-પેરામીટર સમતુલ્ય સર્કિટ:

• hie: ઇનપુટ ઇમ્પીડન્સ (બેઝ-એમિટર રેઝિસ્ટન્સ)
• hre: રિવર્સ વોલ્ટેજ ફીડબેક રેશિયો
• hfe: ફોરવર્ડ કરંટ ગેઇન (β)
• hoe: આઉટપુટ એડમિટન્સ

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “ઇનપુટ રેઝિસ્ટન્સ, ફીડબેક રેશિયો, ફોરવર્ડ ગેઇન, આઉટપુટ કન્ડક્ટન્સ”

પ્રશ્ન 4(અ) [3 ગુણ]

#

જરૂરી ડાયાગ્રામ સાથે ડાયોડ ક્લિપર સર્કિટનું વર્ણન કરો.

જવાબ: ક્લિપર સર્કિટ ઇનપુટ સિગ્નલના તે ભાગને મર્યાદિત કરે છે અથવા કાપી નાખે છે જે ચોક્કસ વોલ્ટેજ લેવલથી વધી જાય છે.

flowchart LR
    A[ઇનપુટ સિગ્નલ] --> B[ડાયોડ ક્લિપર]
    B --> C[આઉટપુટ સિગ્નલ]

• ઓપરેશન: ડાયોડ વોલ્ટેજ થ્રેશોલ્ડથી વધી જાય ત્યારે કન્ડક્ટ કરે છે
• પ્રકારો:
  • પોઝિટિવ ક્લિપર: પોઝિટિવ હાફ-સાયકલ્સ ક્લિપ કરે છે
  • નેગેટિવ ક્લિપર: નેગેટિવ હાફ-સાયકલ્સ ક્લિપ કરે છે
  • બાયસ્ડ ક્લિપર: શૂન્ય સિવાયના વોલ્ટેજ લેવલ પર ક્લિપ કરે છે

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “નિશ્ચિત પોઈન્ટ પર ભાગોને કાપી નાખે”

પ્રશ્ન 4(બ) [4 ગુણ]

#

LDR પર ટૂંકી નોંધ સમજાવો.

જવાબ: LDR (લાઇટ ડિપેન્ડન્ટ રેઝિસ્ટર) એ ફોટોરેઝિસ્ટર છે જેનો રેઝિસ્ટન્સ પ્રકાશની તીવ્રતા વધવાથી ઘટે છે.

flowchart LR
    A[પ્રકાશ] --> B[LDR]
    B --> C[રેઝિસ્ટન્સ બદલાય]

• પ્રકાશનું શોષણ: મુક્ત વાહકો ઉત્પન્ન કરે છે
• રેઝિસ્ટન્સ: પ્રકાશની તીવ્રતાના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં
• એપ્લિકેશન્સ: લાઇટ સેન્સર, ઓટોમેટિક લાઇટિંગ, કેમેરા એક્સપોઝર કંટ્રોલ
• સિમ્બોલ: અંદર પોઇન્ટિંગ એરો સાથે વેરિએબલ રેઝિસ્ટર

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “પ્રકાશ રેઝિસ્ટન્સ ઘટાડે”

પ્રશ્ન 4(ક) [7 ગુણ]

#

ડાર્લિંગ્ટન જોડી અને તેની એપ્લિકેશનો સમજાવો.

જવાબ: ડાર્લિંગ્ટન જોડીમાં બે ટ્રાન્ઝિસ્ટર એવી રીતે જોડાયેલા હોય છે કે પ્રથમ દ્વારા એમ્પ્લિફાઇડ કરેલો કરંટ બીજા દ્વારા વધુ એમ્પ્લિફાય થાય છે.

flowchart TB
    A[ઇનપુટ સિગ્નલ] --> B[ટ્રાન્ઝિસ્ટર 1]
    B --> C[ટ્રાન્ઝિસ્ટર 2]
    C --> D[આઉટપુટ સિગ્નલ]

એપ્લિકેશન્સ:

• પાવર એમ્પ્લીફાયર: ઉચ્ચ કરંટ ગેઇન એપ્લિકેશન્સ
• ઓડિયો એમ્પ્લીફાયર: ઉચ્ચ ઇનપુટ ઇમ્પીડન્સ સ્ટેજ
• બફર સર્કિટ્સ: લોડિંગ ઇફેક્ટ્સ ઘટાડવા
• મોટર કંટ્રોલ: ઉચ્ચ-કરંટ લોડ ચલાવવા
• ટચ સેન્સિટિવ સ્વિચ: ઉચ્ચ ગેઇનને કારણે ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “બમણા ટ્રાન્ઝિસ્ટર ખૂબ વધારે એમ્પ્લિફાય કરે”

પ્રશ્ન 4(અ) અથવા [3 ગુણ]

#

જરૂરી ડાયાગ્રામ સાથે ડાયોડ ક્લેમ્પર સર્કિટનું વર્ણન કરો.

જવાબ: ક્લેમ્પર સર્કિટ સમગ્ર વેવફોર્મને તેના આકારને બદલ્યા વિના DC ઘટક ઉમેરીને ઉપર અથવા નીચે શિફ્ટ કરે છે.

flowchart LR
    A[ઇનપુટ સિગ્નલ] --> B[ડાયોડ ક્લેમ્પર]
    B --> C[આઉટપુટ સિગ્નલ
શિફ્ટેડ વેવફોર્મ]

• ઓપરેશન: કેપેસિટર એક હાફ-સાયકલ દરમિયાન ચાર્જ થાય છે, DC લેવલ જાળવે છે
• પ્રકારો:
  • પોઝિટિવ ક્લેમ્પર: વેવફોર્મને ઉપર શિફ્ટ કરે છે
  • નેગેટિવ ક્લેમ્પર: વેવફોર્મને નીચે શિફ્ટ કરે છે
  • બાયસ્ડ ક્લેમ્પર: ચોક્કસ DC લેવલ પર શિફ્ટ કરે છે

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “પીક્સને સતત નીચે જકડે”

પ્રશ્ન 4(બ) અથવા [4 ગુણ]

#

OLED નું કાર્ય અને એપ્લિકેશન સમજાવો.

જવાબ: OLED (ઓર્ગેનિક લાઇટ એમિટિંગ ડાયોડ) એ ડિસ્પ્લે ટેકનોલોજી છે જે ઓર્ગેનિક કમ્પાઉન્ડનો ઉપયોગ કરે છે જે ઇલેક્ટ્રિક કરંટ પસાર થવાથી પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે.

flowchart TB
    A[ઇલેક્ટ્રિક કરંટ] --> B[OLED લેયર]
    B --> C[પ્રકાશ ઉત્સર્જન]

• કાર્ય સિદ્ધાંત: ઇલેક્ટ્રોન-હોલ રિકોમ્બિનેશન ફોટોન્સ બનાવે છે
• સ્વ-પ્રકાશિત: LCD ની વિપરીત બેકલાઇટની જરૂર નથી
• પ્રકારો: PMOLED (પેસિવ મેટ્રિક્સ) અને AMOLED (એક્ટિવ મેટ્રિક્સ)
• ફાયદાઓ: પાતળા, હલકા, વિશાળ દ્રશ્ય કોણ, વધુ સારો કોન્ટ્રાસ્ટ

એપ્લિકેશન્સ:

• સ્માર્ટફોન અને ટેબ્લેટ
• ટેલિવિઝન સ્ક્રીન
• ડિજિટલ કેમેરા ડિસ્પ્લે
• વેરેબલ ડિવાઇસ
• લાઇટિંગ પેનલ

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “ઓર્ગેનિક લેયર્સ ડાયોડ-પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે”

પ્રશ્ન 4(ક) અથવા [7 ગુણ]

#

રિલે ડ્રાઇવર તરીકે વપરાતા ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું વર્ણન કરો.

જવાબ: રિલે ડ્રાઇવર એક ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો ઉપયોગ કરીને રિલેને નિયંત્રિત કરે છે, જે ઓછા-કરંટ કંટ્રોલ સિગ્નલને ઉચ્ચ-કરંટ લોડ સ્વિચ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

flowchart LR
    A[કંટ્રોલ સિગ્નલ] --> B[ટ્રાન્ઝિસ્ટર]
    B --> C[રિલે કોઇલ]
    C --> D[સ્વિચ્ડ લોડ]

એપ્લિકેશન્સ:

• મોટર કંટ્રોલ સર્કિટ્સ
• ઔદ્યોગિક ઓટોમેશન
• ઓટોમોટિવ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ
• હોમ એપ્લાયન્સ કંટ્રોલ
• પાવર ડિસ્ટ્રિબ્યુશન સિસ્ટમ

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “નાનું મોટા રિલે ચલાવે”

પ્રશ્ન 5(અ) [3 ગુણ]

#

LM317 IC નો ઉપયોગ કરીને વેરિયેબલ પાવર સપ્લાયનો સર્કિટ ડાયાગ્રામ દોરો.

જવાબ: LM317 એક એડજસ્ટેબલ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર છે જેનો ઉપયોગ વેરિયેબલ પાવર સપ્લાય બનાવવા માટે થઈ શકે છે.

• ઘટકો:

  • LM317: એડજસ્ટેબલ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર IC
  • R1: ફિક્સ્ડ 240Ω રેઝિસ્ટર
  • R2: વેરિયેબલ રેઝિસ્ટર (પોટેન્શિયોમીટર)
  • C1, C2: ફિલ્ટર કેપેસિટર

• આઉટપુટ વોલ્ટેજ: VOUT = 1.25 × (1 + R2/R1)

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “LM317 વોલ્ટેજ એડજસ્ટેબલ બનાવે”

પ્રશ્ન 5(બ) [4 ગુણ]

#

યુપીએસની કામગીરી સમજાવો.

જવાબ: UPS (અનઇન્ટરપ્ટિબલ પાવર સપ્લાય) મુખ્ય પાવર ફેઇલ થાય ત્યારે ઇમરજન્સી પાવર પ્રદાન કરે છે.

flowchart LR
    A[AC મેઇન્સ] --> B[રેક્ટિફાયર]
    B --> C[બેટરી ચાર્જર]
    C --> D[બેટરી]
    D --> E[ઇન્વર્ટર]
    E --> F[આઉટપુટ લોડ]
    A -.બાયપાસ.-> F

• મુખ્ય ઘટકો: રેક્ટિફાયર, બેટરી, ઇન્વર્ટર, કંટ્રોલ સર્કિટ
• કાર્યો:
  • પાવર કન્ડિશનિંગ
  • વોલ્ટેજ રેગ્યુલેશન
  • સર્જ પ્રોટેક્શન
  • બેટરી બેકઅપ

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “અવિરત પાવર બ્લેકઆઉટ દરમિયાન આપે”

પ્રશ્ન 5(ક) [7 ગુણ]

#

SMPS બ્લોક ડાયાગ્રામ દોરો અને સમજાવો.

જવાબ: SMPS (સ્વિચ મોડ પાવર સપ્લાય) ઇલેક્ટ્રિકલ પાવરને કુશળતાથી રૂપાંતરિત કરવા માટે સ્વિચિંગ રેગ્યુલેશનનો ઉપયોગ કરે છે.

flowchart LR
    A[AC ઇનપુટ] --> B[EMI ફિલ્ટર]
    B --> C[રેક્ટિફાયર & ફિલ્ટર]
    C --> D[હાઇ ફ્રીક્વન્સી
સ્વિચિંગ સર્કિટ]
    D --> E[ટ્રાન્સફોર્મર]
    E --> F[આઉટપુટ રેક્ટિફાયર
& ફિલ્ટર]
    F --> G[DC આઉટપુટ]
    H[ફીડબેક & કંટ્રોલ] --> D
    F --> H

• ફાયદા: ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા (70-90%), નાનું કદ, ઓછું વજન
• ઓપરેશન: 20-200 kHz પર PWM (પલ્સ વિડ્થ મોડ્યુલેશન)નો ઉપયોગ કરે છે
• પ્રકારો: ફોરવર્ડ, ફ્લાયબેક, પુશ-પુલ, હાફ બ્રિજ, ફુલ બ્રિજ
• એપ્લિકેશન્સ: કમ્પ્યુટર્સ, ટીવી, મોબાઇલ ચાર્જર્સ, LED ડ્રાઇવર્સ

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “સ્વિચ પાવરને સ્થિર બનાવે”

પ્રશ્ન 5(અ) અથવા [3 ગુણ]

#

IC નો ઉપયોગ કરીને +15 v પાવર સપ્લાય માટે સર્કિટ ડાયાગ્રામ દોરો અને ટૂંકમાં સમજાવો

જવાબ: +15V પાવર સપ્લાય 7815 વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર IC નો ઉપયોગ કરીને બનાવી શકાય છે.

• ઘટકો:

  • 7815: ફિક્સ્ડ +15V વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર IC
  • બ્રિજ રેક્ટિફાયર: AC ને પલ્સેટિંગ DC માં રૂપાંતરિત કરે છે
  • C1: ઇનપુટ ફિલ્ટર કેપેસિટર (1000-2200µF)
  • C2: આઉટપુટ ફિલ્ટર કેપેસિટર (10-100µF)

• કાર્ય: AC રેક્ટિફાય કરે છે, ફિલ્ટર કરે છે, પછી સ્થિર +15V DC માં રેગ્યુલેટ કરે છે

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “7815 Fixes Voltage To Fifteen”

પ્રશ્ન 5(બ) અથવા [4 ગુણ]

#

સૌર બેટરી ચાર્જર સર્કિટનું કાર્ય સમજાવો.

જવાબ: સોલર બેટરી ચાર્જર સૂર્યપ્રકાશને ઇલેક્ટ્રિકલ એનર્જીમાં રૂપાંતરિત કરીને બેટરીને ચાર્જ કરે છે.

flowchart LR
    A[સોલર પેનલ] --> B[ચાર્જ કંટ્રોલર]
    B --> C[બેટરી]
    C --> D[લોડ]

• ઓપરેટિંગ મોડ્સ:

  • બલ્ક ચાર્જિંગ: ~80% ચાર્જ થાય ત્યાં સુધી મહત્તમ કરંટ
  • એબ્સોર્પશન: સ્થિર વોલ્ટેજ, ઘટતો કરંટ
  • ફ્લોટ/ટ્રિકલ: પૂર્ણ ચાર્જ જાળવે છે

• સુરક્ષા ફીચર્સ: ઓવરચાર્જ, ઓવર-ડિસ્ચાર્જ, રિવર્સ પોલારિટી

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “સૂર્ય બેટરી સુરક્ષિત ચાર્જ કરે”

પ્રશ્ન 5(ક) અથવા [7 ગુણ]

#

લિનિયર રેગ્યુલેટેડ પાવર સપ્લાય સાથે સ્વિચ મોડ પાવર સપ્લાયની સરખામણી ચર્ચા કરો.

જવાબ:

flowchart TB
    subgraph લિનિયર
    A1[ટ્રાન્સફોર્મર] --> B1[રેક્ટિફાયર]
    B1 --> C1[ફિલ્ટર]
    C1 --> D1[સિરીઝ પાસ એલિમેન્ટ]
    D1 --> E1[આઉટપુટ]
    end

    subgraph SMPS
    A2[રેક્ટિફાયર] --> B2[સ્વિચ]
    B2 --> C2[ટ્રાન્સફોર્મર]
    C2 --> D2[રેક્ટિફાયર & ફિલ્ટર]
    D2 --> E2[આઉટપુટ]
    F2[ફીડબેક] --> B2
    end

એપ્લિકેશન્સ:

• લિનિયર: ઓડિયો ઇક્વિપમેન્ટ, લેબોરેટરી ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ, સંવેદનશીલ સર્કિટ્સ
• SMPS: કમ્પ્યુટર્સ, ટીવી, મોબાઇલ ચાર્જર્સ, ઔદ્યોગિક પાવર સપ્લાય

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “લિનિયર ઓછા નોઇઝને પસંદ કરે, સ્વિચિંગ કદ બચાવે”