ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટ્સ એન્ડ એપ્લિકેશન્સ (4321103) - વિન્ટર 2024 સોલ્યુશન

પ્રશ્ન 1(અ) [3 ગુણ]

#

CE રૂપરેખાંકન માટે એમ્પલીફાયર પરિમાણો Ai, Ri અને Ro સમજાવો.

જવાબ:

Common Emitter (CE) એમ્પલીફાયર પરિમાણો:

કોષ્ટક: CE એમ્પલીફાયર પરિમાણો

આકૃતિ:

graph LR
    I[Input Signal] --> R[Ri: 1-2 kΩ] --> A[CE Amplifier] --> O[Output Signal]
    A --> RO[Ro: 40-50 kΩ]
    A -- "Ai: 20-500" --> O

યાદવાક્ય: “CAR” - CE માં Current gain ઊંચો, Average input resistance, અને Robust output resistance.

પ્રશ્ન 1(બ) [4 ગુણ]

#

હીટ સિંક પર ટૂંકી નોંધ લખો.

જવાબ:

હીટ સિંક: એવું ઉપકરણ જે ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકોમાંથી ગરમી શોષે છે અને વિખેરે છે

આકૃતિ:

graph TD
    T[Transistor] --> HS[Heat Sink]
    HS -- "Heat Dissipation" --> A[Ambient Air]

    subgraph Heat Sink Structure
    F[Fins] --- B[Base]
    end

હીટ સિંકના પ્રકારો:

• પેસિવ હીટ સિંક: કુદરતી convection પર આધાર રાખે છે
• એક્ટિવ હીટ સિંક: ફોર્સ્ડ એર convection માટે ફેન વાપરે છે
• લિક્વિડ-કૂલ્ડ હીટ સિંક: વધુ સારા heat transfer માટે પ્રવાહી વાપરે છે

મુખ્ય કાર્યો:

• થર્મલ કન્ડક્શન: ઘટકોમાંથી ગરમી દૂર ખેંચે છે
• થર્મલ કન્વેક્શન: ગરમી આસપાસની હવામાં ટ્રાન્સફર કરે છે
• સરફેસ એરિયા: પાંખો વધુ સારા કૂલિંગ માટે સપાટી ક્ષેત્રફળ વધારે છે

યાદવાક્ય: “CRAFT” - Cooling through Radiation And Fins for Transistors.

પ્રશ્ન 1(ક) [7 ગુણ]

#

થર્મલ રનઅવે અને થર્મલ સ્ટેબિલિટીનું વર્ણન કરો. ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાં થર્મલ રન અવે કેવી રીતે દૂર કરી શકાય?

જવાબ:

થર્મલ રનઅવે: સ્વ-મજબૂત કરતી પ્રક્રિયા જ્યાં વધતા તાપમાનને કારણે વધુ કરંટ પ્રવાહ થાય છે, જે આગળ તાપમાન વધારે છે

થર્મલ સ્ટેબિલિટી: તાપમાન ફેરફારો હોવા છતાં ટ્રાન્ઝિસ્ટર સર્કિટની સ્થિર કામગીરી જાળવવાની ક્ષમતા

આકૃતિ:

graph TD
    A[Increased Temperature] --> B[Increased Collector Current]
    B --> C[More Power Dissipation]
    C --> A

    D[Thermal Stability Methods] --> E[Break This Cycle]

થર્મલ રનઅવે દૂર કરવાની પદ્ધતિઓ:

• હીટ સિંક: વધારાની ગરમીને શોષે અને વિખેરે છે
• નેગેટિવ ફીડબેક: સ્થિરતા માટે એમિટર રેઝિસ્ટર વાપરવો
• બાયસ સ્ટેબિલાઇઝેશન: વોલ્ટેજ ડિવાઇડર બાયસિંગ સર્કિટ
• તાપમાન ક્ષતિપૂર્તિ: ડાયોડ અથવા થર્મિસ્ટર્સનો ઉપયોગ કરવો

મુખ્ય મુદ્દાઓ:

• IC = ICBO(1+β) + βIB: કલેક્ટર કરંટ પરાધીનતા દર્શાવે છે
• ICBO બમણો થાય છે: દર 10°C તાપમાન વધારા માટે
• સ્ટેબિલિટી ફેક્ટર S: ઓછું S એટલે વધુ સારી સ્થિરતા

યાદવાક્ય: “RENT” - Reduce heat with sinks, Emitter resistors stabilize, Negative feedback helps, Temperature compensation.

પ્રશ્ન 1(ક) OR [7 ગુણ]

#

બાયસિંગ પદ્ધતિઓના પ્રકારો લખો. વોલ્ટેજ વિભાજક બાયસિંગ પદ્ધતિને વિગતોમાં સમજાવો.

જવાબ:

બાયસિંગ પદ્ધતિઓના પ્રકારો:

• ફિક્સ્ડ બાયસ
• કલેક્ટર-ટુ-બેઝ બાયસ
• વોલ્ટેજ ડિવાઇડર બાયસ
• એમિટર બાયસ
• કલેક્ટર ફીડબેક બાયસ

વોલ્ટેજ ડિવાઇડર બાયસ સર્કિટ:

કાર્યપ્રણાલી:

• R1 અને R2: બેઝ વોલ્ટેજ પ્રદાન કરતા વોલ્ટેજ ડિવાઇડર બનાવે છે
• RE: સ્થિરતા અને નેગેટિવ ફીડબેક પ્રદાન કરે છે
• સ્ટેબલ બાયસ પોઇન્ટ: તાપમાન અને β ફેરફારોથી ઓછો પ્રભાવિત

ફાયદાઓ:

• ઉત્તમ સ્થિરતા: તાપમાન ફેરફારોથી ઓછો પ્રભાવિત
• β થી સ્વતંત્ર: બાયસ પોઇન્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર ગેઇનથી ખૂબ પ્રભાવિત નથી
• વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં: એમ્પ્લીફાયર માટે સૌથી સામાન્ય બાયસિંગ પદ્ધતિ

યાદવાક્ય: “DIVE” - Divider biasing Is Very Effective for stability.

પ્રશ્ન 2(અ) [3 ગુણ]

#

સ્ટેબિલિટી પરિબળનું લક્ષણો સમજાવો.

જવાબ:

સ્ટેબિલિટી ફેક્ટર (S): બાયસિંગ સર્કિટ તાપમાન ફેરફારો સાથે સ્થિર કામગીરી કેટલી સારી રીતે જાળવે છે તેનું માપ

ગાણિતિક વ્યાખ્યા: S = ΔIC/ΔICBO (કલેક્ટર કરંટમાં ફેરફાર / રિવર્સ સેચ્યુરેશન કરંટમાં ફેરફાર)

કોષ્ટક: વિવિધ બાયસ સર્કિટ્સ માટે સ્ટેબિલિટી ફેક્ટર્સ

મુખ્ય લક્ષણો:

• ઓછો S મૂલ્ય: વધુ સારી સ્થિરતા દર્શાવે છે (આદર્શ S=1)
• તાપમાન પ્રતિરોધ: તાપમાન ફેરફારોથી રક્ષણની માત્રા માપે છે
• સર્કિટ ડિઝાઇન ટૂલ: બાયસિંગ પદ્ધતિઓની તુલના કરવામાં મદદ કરે છે

યાદવાક્ય: “SOS” - Stability Of circuit Shows in its S-factor.

પ્રશ્ન 2(બ) [4 ગુણ]

#

કાસ્કેડીંગની ડાયરેક્ટ કપ્લીંગ ટેકનિકનું વર્ણન કરો.

જવાબ:

ડાયરેક્ટ કપ્લીંગ: કપલિંગ કેપેસિટર્સ વિના સ્ટેજ જોડવું, એક સ્ટેજના કલેક્ટરને સીધો આગલા સ્ટેજના બેઝ સાથે જોડવો

આકૃતિ:

મુખ્ય લક્ષણો:

• કોઈ કપલિંગ ઘટકો નહીં: સીધો ઇલેક્ટ્રિકલ કનેક્શન
• પૂર્ણ ફ્રીક્વન્સી રિસ્પોન્સ: સારી લો-ફ્રીક્વન્સી પરફોર્મન્સ
• DC લેવલ શિફ્ટિંગ: સ્ટેજ વચ્ચે જરૂરી છે

એપ્લિકેશન્સ:

• ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયર્સ: આંતરિક સ્ટેજ
• DC એમ્પ્લીફાયર્સ: જ્યાં લો-ફ્રીક્વન્સી રિસ્પોન્સ મહત્વપૂર્ણ છે

યાદવાક્ય: “DIRECT” - DC signals Immediately REach Connecting Transistors.

પ્રશ્ન 2(ક) [7 ગુણ]

#

બે તબક્કાનાં આર સી કપલ્ડ એમ્પલીફાયરનો આવર્તન પ્રતિભાવ સમજાવો.

જવાબ:

RC કપલ્ડ એમ્પ્લીફાયર: એમ્પલીફિકેશન સ્ટેજ વચ્ચે કપલિંગ માટે રેસિસ્ટર-કેપેસિટર નેટવર્ક વાપરે છે

ફ્રીક્વન્સી રિસ્પોન્સ આકૃતિ:

graph LR
    subgraph Frequency Response
    L[Low Frequency] --- M[Mid Frequency] --- H[High Frequency]
    end

    L -- "20Hz-500Hz
Gain rises" --> M
    M -- "500Hz-20kHz
Flat gain" --> H
    H -- ">20kHz
Gain falls" --> D[Drop-off]

કોષ્ટક: ફ્રીક્વન્સી રીજન

બે-સ્ટેજની અસર:

• બેન્ડવિડ્થ: સિંગલ સ્ટેજ કરતાં સાંકડી
• ગેઇન: સિંગલ સ્ટેજના લગભગ વર્ગ જેટલો (A₁ × A₂)
• ફેઝ શિફ્ટ: લો અને હાઇ ફ્રીક્વન્સી પર બમણી

યાદવાક્ય: “LMH” - Low frequencies by coupling caps, Mid frequencies flat, High frequencies by transistor caps.

પ્રશ્ન 2(અ) OR [3 ગુણ]

#

એમ્પ્લીફાયરની બેન્ડવિડ્થ અને ગેઇન-બેન્ડવિડ્થ ઉત્પાદનને સંક્ષિપ્તમાં સમજાવો.

જવાબ:

બેન્ડવિડ્થ (BW): ફ્રીક્વન્સીઓની રેન્જ જ્યાં એમ્પ્લીફાયર ગેઇન મહત્તમ ગેઇનના ઓછામાં ઓછા 70.7% છે

ગેઇન-બેન્ડવિડ્થ પ્રોડક્ટ (GBP): વોલ્ટેજ ગેઇન અને બેન્ડવિડ્થનો ગુણાકાર, આપેલા એમ્પલીફાયર માટે સ્થિર

આકૃતિ:

graph LR
    F[Frequency] --> G[Gain]

    subgraph Bandwidth
    FL[f₁: Lower Cutoff] --- FM[Maximum Gain Region] --- FH[f₂: Upper Cutoff]
    end
    
    FL -- "0.707×Amax" --> G
    FH -- "0.707×Amax" --> G

મુખ્ય સૂત્રો:

• બેન્ડવિડ્થ: BW = f₂ - f₁
• ગેઇન-બેન્ડવિડ્થ પ્રોડક્ટ: GBP = A₀ × BW (સ્થિર)

યાદવાક્ય: “BAND” - Bandwidth And gain Never Drop together (એક વધે ત્યારે બીજો ઘટે).

પ્રશ્ન 2(બ) OR [4 ગુણ]

#

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

જવાબ:

ફ્રીક્વન્સી રિસ્પોન્સ પર અસરો:

કોષ્ટક: કેપેસિટર અસરો

આકૃતિ:

મુખ્ય અસરો:

• Ce વગર: ઓછો ગેઇન, વધુ સારી સ્થિરતા, વધુ સારો લો-ફ્રીક્વન્સી રિસ્પોન્સ
• Cc વગર: DC કપલિંગ, ઉત્તમ લો-ફ્રીક્વન્સી રિસ્પોન્સ
• કેપેસિટર મૂલ્યો: કટઓફ ફ્રીક્વન્સીઓ (f₁, f₂) નક્કી કરે છે

યાદવાક્ય: “CELL” - Coupling affects Extremely Low frequencies, bypass affects Low to high.

પ્રશ્ન 2(ક) OR [7 ગુણ]

#

ટ્રાન્સફોર્મર કપલ્ડ એમ્પલીફાયર અને આરસી કપલ્ડ એમ્પલીફાયરની સરખામણી કરો

જવાબ:

કોષ્ટક: ટ્રાન્સફોર્મર કપલ્ડ vs RC કપલ્ડ એમ્પલીફાયરની સરખામણી

આકૃતિ:

graph TB
    subgraph "RC Coupled"
    RC[Resistor-Capacitor] --> RCF[Flat Response
Wide Bandwidth]
    end

    subgraph "Transformer Coupled"
    TC[Transformer] --> TCF[Peaked Response
Narrow Bandwidth]
    end

એપ્લિકેશન્સ:

• RC કપલ્ડ: ઓડિયો એમ્પલીફાયર્સ, જનરલ-પર્પઝ એમ્પલીફાયર્સ
• ટ્રાન્સફોર્મર કપલ્ડ: પાવર એમ્પલીફાયર્સ, રેડિયો ટ્રાન્સમિટર્સ

યાદવાક્ય: “TRIP” - Transformers are Robust for Impedance matching, Problematic for bandwidth.

પ્રશ્ન 3(અ) [3 ગુણ]

#

ટ્યુન કરેલ એમ્પલીફાયર તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું વર્ણન કરો.

જવાબ:

ટ્યુન્ડ એમ્પલીફાયર: એમ્પલીફાયર જે સાંકડા ફ્રીક્વન્સી બેન્ડમાં સિગ્નલ્સને પસંદગીપૂર્વક એમ્પલિફાય કરે છે

આકૃતિ:

મુખ્ય ઘટકો:

• LC ટેંક સર્કિટ: રેઝોનન્ટ ફ્રીક્વન્સી નક્કી કરે છે
• ટ્રાન્ઝિસ્ટર: એમ્પલીફિકેશન પૂરું પાડે છે
• રેઝોનન્ટ ફ્રીક્વન્સી: f₀ = 1/(2π√LC)

એપ્લિકેશન્સ:

• રેડિયો રિસીવર્સ: ઇચ્છિત ફ્રીક્વન્સી પસંદ કરે છે
• TV ટ્યુનર્સ: ચેનલ પસંદગી
• RF એમ્પલીફાયર્સ: કમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સ

યાદવાક્ય: “TUNE” - Transistors Using Narrowband Elements for frequency selection.

પ્રશ્ન 3(બ) [4 ગુણ]

#

ડાયરેક્ટ કપલ્ડ એમ્પલીફાયરને સંક્ષિપ્તમાં સમજાવો.

જવાબ:

ડાયરેક્ટ કપલ્ડ એમ્પલીફાયર: મલ્ટિપલ સ્ટેજ એમ્પલીફાયર જ્યાં કપલિંગ કેપેસિટર્સ અથવા ટ્રાન્સફોર્મર્સ વગર સ્ટેજ સીધા જોડાયેલા છે

આકૃતિ:

graph LR
    I[Input] --> T1[Transistor 1] --> T2[Transistor 2] --> O[Output]
    T1 -- "Direct Connection
No Coupling Components" --> T2

મુખ્ય લક્ષણો:

• DC એમ્પલીફિકેશન: DC થી ઊંચી ફ્રીક્વન્સી સુધી એમ્પલિફાય કરી શકે છે
• કોઈ કપલિંગ ઘટકો નહીં: કલેક્ટર આગલા બેઝ સાથે સીધો જોડાયેલો
• લેવલ શિફ્ટિંગ: સ્ટેજ વચ્ચે જરૂરી છે
• થર્મલ ડ્રિફ્ટ: સીધા DC કપલિંગને કારણે પડકાર

એપ્લિકેશન્સ:

• ઓપરેશનલ એમ્પલીફાયર્સ: આંતરિક સ્ટેજ
• DC એમ્પલીફાયર્સ: લેબોરેટરી ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ
• સેન્સિંગ સર્કિટ્સ: તાપમાન અને દબાણ સેન્સર્સ

યાદવાક્ય: “DCAP” - Direct Coupled Amplifier Passes all frequencies including DC.

પ્રશ્ન 3(ક) [7 ગુણ]

#

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

જવાબ:

h-પેરામીટર્સ (હાઇબ્રિડ પેરામીટર્સ): ચાર પેરામીટર્સનો સેટ જે બે-પોર્ટ નેટવર્કનું વર્તન વ્યાખ્યાયિત કરે છે

મહત્વ:

• સંપૂર્ણ ચરિત્રીકરણ: એમ્પલીફાયર વર્તનને સંપૂર્ણ રીતે વર્ણવે છે
• સરળ માપન: સરળ સ્થિતિઓ હેઠળ માપી શકાય છે
• વિશ્લેષણ ટૂલ: સર્કિટ વિશ્લેષણને સરળ બનાવે છે
• માનકીકૃત અભિગમ: ટ્રાન્ઝિસ્ટર્સની તુલના માટે સાર્વત્રિક પદ્ધતિ

h-પેરામીટર સમીકરણો:

• V₁ = h₁₁I₁ + h₁₂V₂
• I₂ = h₂₁I₁ + h₂₂V₂

CE એમ્પલીફાયર માટે h-પેરામીટર સર્કિટ:

કોષ્ટક: CE કોન્ફિગરેશન માટે h-પેરામીટર્સ

યાદવાક્ય: “HIRE” - h-parameters Include Resistance and current gain Effectively.

પ્રશ્ન 3(અ) OR [3 ગુણ]

#

ટ્રાન્સફોર્મર કપલ્ડ એમ્પલીફાયર અને ડાયરેક્ટ કપલ્ડ એમ્પલીફાયરની સરખામણી કરો.

જવાબ:

કોષ્ટક: ટ્રાન્સફોર્મર અને ડાયરેક્ટ કપલ્ડ એમ્પલીફાયર વચ્ચે સરખામણી

આકૃતિ:

graph LR
    subgraph "Transformer Coupled"
    T1[Transistor 1] --- TR[Transformer] --- T2[Transistor 2]
    end

    subgraph "Direct Coupled"
    D1[Transistor 1] -- "Direct Connection" --> D2[Transistor 2]
    end

યાદવાક્ય: “TDC” - Transformers provide DC isolation, Direct provides Complete frequency range.

પ્રશ્ન 3(બ) OR [4 ગુણ]

#

કોમન એમિટર એમ્પલીફાયરનું સર્કિટ ડાયાગ્રામ દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

કોમન એમિટર એમ્પલીફાયર: એવી કોન્ફિગરેશન જ્યાં એમિટર ઇનપુટ અને આઉટપુટ બંને સર્કિટ્સ માટે કોમન છે

સર્કિટ ડાયાગ્રામ:

કાર્યપ્રણાલી:

• ઇનપુટ: બેઝ અને એમિટર વચ્ચે લાગુ કરવામાં આવે છે
• આઉટપુટ: કલેક્ટર અને એમિટરથી લેવામાં આવે છે
• ફેઝ શિફ્ટ: ઇનપુટ અને આઉટપુટ વચ્ચે 180°
• ગેઇન: ઊંચો વોલ્ટેજ અને કરંટ ગેઇન

મુખ્ય લક્ષણો:

• ઊંચો ગેઇન: સામાન્ય વોલ્ટેજ ગેઇન 300-1000
• મધ્યમ ઇનપુટ ઇમ્પીડન્સ: 1-2 kΩ
• ઊંચો આઉટપુટ ઇમ્પીડન્સ: 40-50 kΩ
• સિગ્નલ ઇન્વર્ઝન: આઉટપુટ ઇન્વર્ટેડ છે

યાદવાક્ય: “CEA” - Common Emitter Amplifies with signal inversion.

પ્રશ્ન 3(ક) OR [7 ગુણ]

#

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

જવાબ:

ટ્રાન્ઝિસ્ટર ટુ-પોર્ટ નેટવર્ક:

h-પેરામીટર સમીકરણો:

• V₁ = h₁₁I₁ + h₁₂V₂
• I₂ = h₂₁I₁ + h₂₂V₂

કોષ્ટક: h-પેરામીટર્સ વર્ણન

હાઇબ્રિડ પેરામીટર્સના ફાયદા:

• સરળ માપન: દરેક પેરામીટર માટે સરળ શરતો
• સાર્વત્રિકતા: બધા ટ્રાન્ઝિસ્ટર કોન્ફિગરેશન માટે કામ કરે છે
• સંપૂર્ણ ચરિત્રીકરણ: વર્તનનું સંપૂર્ણ વર્ણન કરે છે
• ગાણિતિક સરળતા: લીનિયર સમીકરણો
• માનકીકૃત: સ્પેસિફિકેશન માટે ઉદ્યોગ માનક

યાદવાક્ય: “HAEM” - Hybrid parameters Are Easily Measured and mathematically simple.

પ્રશ્ન 4(અ) [3 ગુણ]

#

ડાર્લિંગ્ટન જોડી અને તેની એપ્લિકેશનો સમજાવો.

જવાબ:

ડાર્લિંગ્ટન પેર: બે ટ્રાન્ઝિસ્ટર્સની કોન્ફિગરેશન જ્યાં પહેલાનો એમિટર બીજાના બેઝ સાથે જોડાયેલો છે

આકૃતિ:

મુખ્ય લક્ષણો:

• ખૂબ ઊંચો કરંટ ગેઇન: β₁ × β₂ (સામાન્ય 1000-30000)
• ઊંચો ઇનપુટ ઇમ્પીડન્સ: β₂ × Rin₁
• નિમ્ન આઉટપુટ ઇમ્પીડન્સ: સિંગલ ટ્રાન્ઝિસ્ટર જેવું

એપ્લિકેશન્સ:

• પાવર એમ્પલીફાયર્સ: ઓડિયો ઇક્વિપમેન્ટ
• બફર સર્કિટ્સ: ઊંચા ઇમ્પીડન્સથી નિમ્ન ઇમ્પીડન્સ
• મોટર ડ્રાઇવર્સ: ઊંચા-કરંટ લોડ્સ કંટ્રોલ
• ટચ સેન્સર્સ: ઊંચી સંવેદનશીલતા એપ્લિકેશન્સ

યાદવાક્ય: “DISH” - Darlington Integrates Stages for High current gain.

પ્રશ્ન 4(બ) [4 ગુણ]

#

જરૂરી ડાયાગ્રામ સાથે ડાયોડ ક્લેમ્પર સર્કિટનું વર્ણન કરો.

જવાબ:

ક્લેમ્પર સર્કિટ: વેવફોર્મના આકારને બદલ્યા વગર તેના DC લેવલને શિફ્ટ કરે છે

આકૃતિ:

કાર્યપ્રણાલી:

• પોઝિટિવ ક્લેમ્પર: વેવફોર્મને નીચે શિફ્ટ કરે છે
• નેગેટિવ ક્લેમ્પર: વેવફોર્મને ઉપર શિફ્ટ કરે છે
• કેપેસિટર: DC બ્લોક કરે, AC પસાર કરે
• ડાયોડ: એક હાફ-સાયકલ દરમિયાન કન્ડક્ટ કરે છે
• રેઝિસ્ટર: કેપેસિટર માટે ડિસ્ચાર્જ પાથ

ટાઇમ કોન્સ્ટન્ટ્સ:

• ચાર્જિંગ: ખૂબ નાનું (ડાયોડ ફોરવર્ડ રેઝિસ્ટન્સ × C)
• ડિસ્ચાર્જિંગ: સિગ્નલ પીરિયડની સરખામણીમાં મોટું (R × C)

એપ્લિકેશન્સ:

• TV સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ: DC ઘટક પુનઃસ્થાપિત કરે છે
• પલ્સ સર્કિટ્સ: લેવલ શિફ્ટિંગ
• સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ: DC પુનઃસ્થાપના

યાદવાક્ય: “CLAMP” - Circuit Levels Are Modified Precisely.

પ્રશ્ન 4(ક) [7 ગુણ]

#

OLED નાં બાંધકામ, કાર્ય અને એપ્લિકેશન સમજાવો.

જવાબ:

OLED (ઓર્ગેનિક લાઇટ એમિટિંગ ડાયોડ): ઓર્ગેનિક કંપાઉન્ડ્સનો ઉપયોગ કરતું પ્રકાશ-ઉત્સર્જક ઉપકરણ

બાંધકામ:

graph TD
    subgraph OLED Structure
    C[Cathode
Metal Layer] --- E[Emissive Layer
Organic Material] --- H[Hole Transport Layer
Organic Material] --- A[Anode
Transparent ITO] --- S[Substrate
Glass or Plastic]
    end

કાર્ય સિદ્ધાંત:

• ઇલેક્ટ્રોન ઇન્જેક્શન: કેથોડ ઇલેક્ટ્રોન્સ ઇન્જેક્ટ કરે છે
• હોલ ઇન્જેક્શન: એનોડ હોલ્સ ઇન્જેક્ટ કરે છે
• રીકોમ્બિનેશન: ઇલેક્ટ્રોન્સ અને હોલ્સ એમિસિવ લેયરમાં જોડાય છે
• પ્રકાશ ઉત્સર્જન: ઊર્જા ફોટોન્સ તરીકે મુક્ત થાય છે
• રંગ નિયંત્રણ: વિભિન્ન ઓર્ગેનિક સામગ્રી વિભિન્ન રંગો ઉત્સર્જિત કરે છે

કોષ્ટક: OLED પ્રકારો

એપ્લિકેશન્સ:

• ડિસ્પ્લે: સ્માર્ટફોન્સ, ટીવી, સ્માર્ટવોચ
• લાઇટિંગ: પાતળા, કાર્યક્ષમ લાઇટિંગ પેનલ્સ
• સાઇનેજ: ઊંચા-કોન્ટ્રાસ્ટ ડિજિટલ સાઇન્સ
• વેરેબલ ટેક્નોલોજી: ફ્લેક્સિબલ ડિસ્પ્લે

યાદવાક્ય: “OLED” - Organic Layers Emit Directly when electrically stimulated.

પ્રશ્ન 4(અ) OR [3 ગુણ]

#

LDR પર ટૂંકી નોંધ સમજાવો.

જવાબ:

LDR (લાઇટ ડિપેન્ડન્ટ રેઝિસ્ટર): ફોટોરેઝિસ્ટર જેનો રેઝિસ્ટન્સ વધતી પ્રકાશ તીવ્રતા સાથે ઘટે છે

સિમ્બોલ અને માળખું:

મુખ્ય લક્ષણો:

• સામગ્રી: સામાન્ય રીતે કેડમિયમ સલ્ફાઇડ (CdS)
• અંધકાર રેઝિસ્ટન્સ: ઊંચો (MΩ રેન્જ)
• પ્રકાશ રેઝિસ્ટન્સ: નિમ્ન (kΩ રેન્જ)
• રિસ્પોન્સ ટાઇમ: મિલિસેકન્ડથી સેકન્ડ્સ

એપ્લિકેશન્સ:

• લાઇટ સેન્સર્સ: ઓટોમેટિક લાઇટિંગ કંટ્રોલ
• કેમેરા એક્સપોઝર કંટ્રોલ: લાઇટ મીટરિંગ
• સ્ટ્રીટ લાઇટ કંટ્રોલ: સૂર્યોદય-થી-સૂર્યાસ્ત સક્રિયતા
• અલાર્મ સિસ્ટમ્સ: લાઇટ બીમ ડિટેક્શન

યાદવાક્ય: “LORD” - Light Oppositely Reduces the Device’s resistance.

પ્રશ્ન 4(બ) OR [4 ગુણ]

#

જરૂરી ડાયાગ્રામ સાથે ડાયોડ ક્લિપર સર્કિટનું વર્ણન કરો.

જવાબ:

ક્લિપર સર્કિટ: ઇનપુટ સિગ્નલનો એવો ભાગ દૂર કરે છે (ક્લિપ) જે ચોક્કસ વોલ્ટેજ લેવલથી વધી જાય

આકૃતિ (પોઝિટિવ ક્લિપર):

ક્લિપર્સના પ્રકારો:

• પોઝિટિવ ક્લિપર: પોઝિટિવ પીક્સ દૂર કરે છે
• નેગેટિવ ક્લિપર: નેગેટિવ પીક્સ દૂર કરે છે
• બાયસ્ડ ક્લિપર: નોન-ઝીરો રેફરન્સ પર ક્લિપ કરે છે
• કોમ્બિનેશન ક્લિપર: બંને પીક્સ ક્લિપ કરે છે

કાર્યપ્રણાલી:

• ડાયોડ ON: જ્યારે સિગ્નલ રેફરન્સ વોલ્ટેજથી વધે છે
• ડાયોડ OFF: જ્યારે સિગ્નલ રેફરન્સ વોલ્ટેજથી નીચે છે
• ક્લિપિંગ લેવલ: રેફરન્સ વોલ્ટેજ દ્વારા નિર્ધારિત

એપ્લિકેશન્સ:

• વેવ શેપિંગ: સ્ક્વેર વેવ્સ બનાવવા
• સર્કિટ પ્રોટેક્શન: વોલ્ટેજ લિમિટિંગ
• નોઇઝ રિમૂવલ: ઇમ્પલ્સ નોઇઝ મર્યાદિત કરવું

યાદવાક્ય: “CLIP” - Circuit Limits Input Peaks using diodes.

પ્રશ્ન 4(ક) OR [7 ગુણ]

#

હાફ વેવ અને ફુલ વેવ વોલ્ટેજ ડબલર સમજાવો.

જવાબ:

વોલ્ટેજ ડબલર: સર્કિટ જે DC આઉટપુટ વોલ્ટેજ આશરે ઇનપુટ વોલ્ટેજના પીક કરતાં બમણું ઉત્પન્ન કરે છે

હાફ-વેવ વોલ્ટેજ ડબલર:

ફુલ-વેવ વોલ્ટેજ ડબલર:

કોષ્ટક: સરખામણી

કાર્યપ્રણાલી:

• હાફ-વેવ: દરેક કેપેસિટરને વૈકલ્પિક હાફ-સાયકલ પર ચાર્જ કરે છે
• ફુલ-વેવ: દરેક સાયકલ પર બંને કેપેસિટર્સ ચાર્જ કરે છે
• આઉટપુટ: બંને કેપેસિટર્સ પરના વોલ્ટેજનો સરવાળો

એપ્લિકેશન્સ:

• પાવર સપ્લાય: ઓછા-કરંટ ઊંચા-વોલ્ટેજ જરૂરિયાતો
• કેસ્કેડ કનેક્શન: વોલ્ટેજ મલ્ટિપ્લિકેશન માટે
• ઇલેક્ટ્રોનિક ફ્લેશ: કેમેરા ઇક્વિપમેન્ટ
• CRT ડિસ્પ્લે: ઊંચા વોલ્ટેજ જનરેશન

યાદવાક્ય: “DOUBLE” - Diodes Organize Unidirectional Boost, Lifting Electricity to twice input.

પ્રશ્ન 5(અ) [3 ગુણ]

#

IC નો ઉપયોગ કરીને +5 v પાવર સપ્લાય માટે સર્કિટ ડાયાગ્રામ દોરો.

જવાબ:

7805 વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર IC વાપરીને +5V પાવર સપ્લાય:

મુખ્ય ઘટકો:

• 7805 IC: થ્રી-ટર્મિનલ ફિક્સ્ડ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર
• ઇનપુટ કેપેસિટર (C1): ઇનપુટ રિપલ ફિલ્ટર કરે છે
• આઉટપુટ કેપેસિટર (C2): ટ્રાન્ઝિયન્ટ રિસ્પોન્સ સુધારે છે
• બ્રિજ રેક્ટિફાયર: AC ને પલ્સેટિંગ DC માં રૂપાંતર કરે છે

યાદવાક્ય: “FIVE” - Fixed IC Voltage Efficiently provided.

પ્રશ્ન 5(બ) [4 ગુણ]

#

પાવર સપ્લાયના સંદર્ભમાં લોડ રેગ્યુલેશન અને લાઇન રેગ્યુલેશનની ચર્ચા કરો.

જવાબ:

લોડ રેગ્યુલેશન: લોડ કરંટ ફેરફારો હોવા છતાં પાવર સપ્લાયની સ્થિર આઉટપુટ વોલ્ટેજ જાળવવાની ક્ષમતા

લાઇન રેગ્યુલેશન: ઇનપુટ વોલ્ટેજ ફેરફારો હોવા છતાં પાવર સપ્લાયની સ્થિર આઉટપુટ વોલ્ટેજ જાળવવાની ક્ષમતા

આકૃતિ:

graph TD
    A[Power Supply] --> B["Line Regulation
(Input Voltage Changes)"]
    A --> C["Load Regulation
(Output Current Changes)"]
    B --> D["Constant Output
Voltage"]
    C --> D

સૂત્રો:

• લોડ રેગ્યુલેશન: (V₁ - V₂)/V₂ × 100%

  • V₁ = નો-લોડ વોલ્ટેજ
  • V₂ = ફુલ-લોડ વોલ્ટેજ

• લાઇન રેગ્યુલેશન: (V₁ - V₂)/V₂ × 100%

  • V₁ = મહત્તમ ઇનપુટ પર આઉટપુટ વોલ્ટેજ
  • V₂ = લઘુત્તમ ઇનપુટ પર આઉટપુટ વોલ્ટેજ

મુખ્ય મુદ્દાઓ:

• નિમ્ન ટકાવારી: વધુ સારી રેગ્યુલેશન
• ફીડબેક સર્કિટ: રેગ્યુલેશન પરફોર્મન્સ સુધારે છે
• IC રેગ્યુલેટર્સ: સામાન્ય રીતે સારી રેગ્યુલેશન ઓફર કરે છે (0.01-0.1%)

યાદવાક્ય: “LINE LOAD” - Line Is Normal-input Efficiency, LOAD is Output Adjustment Defense.

પ્રશ્ન 5(ક) [7 ગુણ]

#

સર્કિટ ડાયાગ્રામ સાથે LM317 નો ઉપયોગ કરીને એડજસ્ટેબલ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર સમજાવો.

જવાબ:

LM317 એડજસ્ટેબલ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર: થ્રી-ટર્મિનલ ડિવાઇસ જે ચલ રેગ્યુલેટેડ આઉટપુટ વોલ્ટેજ પ્રદાન કરે છે

સર્કિટ ડાયાગ્રામ:

કાર્યપ્રણાલી:

• રેફરન્સ વોલ્ટેજ: OUT અને ADJ ટર્મિનલ્સ વચ્ચે 1.25V
• આઉટપુટ વોલ્ટેજ: VOUT = 1.25V × (1 + R2/R1)
• એડજસ્ટમેન્ટ રેન્જ: 1.25V થી 37V
• મહત્તમ કરંટ: 1.5A (યોગ્ય હીટ સિંક સાથે)

ઘટક પસંદગી:

• R1: સામાન્ય રીતે 240Ω
• R2: આઉટપુટ એડજસ્ટ કરવા માટે વેરિયેબલ રેઝિસ્ટર
• C1: સ્થિરતા માટે આઉટપુટ કેપેસિટર (1-10μF)

મુખ્ય લક્ષણો:

• કરંટ લિમિટિંગ: બિલ્ટ-ઇન પ્રોટેક્શન
• થર્મલ શટડાઉન: અતિશય ગરમી સામે રક્ષણ
• સેફ એરિયા પ્રોટેક્શન: આઉટપુટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર્સ માટે
• રિપલ રિજેક્શન: સામાન્ય રીતે 80dB

યાદવાક્ય: “VARY” - Voltage Adjustable Regulator Yields custom outputs.

પ્રશ્ન 5(અ) OR [3 ગુણ]

#

IC નો ઉપયોગ કરીને -15 v પાવર સપ્લાય માટે સર્કિટ ડાયાગ્રામ દોરો.

જવાબ:

7915 વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર IC વાપરીને -15V પાવર સપ્લાય:

મુખ્ય ઘટકો:

• 7915 IC: થ્રી-ટર્મિનલ નેગેટિવ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર
• ઇનપુટ કેપેસિટર (C1): ઇનપુટ રિપલ ફિલ્ટર કરે છે
• આઉટપુટ કેપેસિટર (C2): ટ્રાન્ઝિયન્ટ રિસ્પોન્સ સુધારે છે
• બ્રિજ રેક્ટિફાયર: AC ને પલ્સેટિંગ DC માં રૂપાંતર કરે છે

યાદવાક્ય: “NINE” - Negative IC Needs Efficient filtering.

પ્રશ્ન 5(બ) OR [4 ગુણ]

#

યુપીએસની કામગીરી સમજાવો.

જવાબ:

UPS (અનઇન્ટરપ્ટિબલ પાવર સપ્લાય): ડિવાઇસ જે મુખ્ય પાવર ફેઇલ થાય ત્યારે ઇમરજન્સી પાવર પ્રદાન કરે છે

બ્લોક ડાયાગ્રામ:

graph LR
    I[AC Input] --> R[Rectifier]
    R --> C[Charger]
    C --> B[Battery]
    B --> Inv[Inverter]
    I -- "Normal Operation" --> S[Switch]
    S --> O[Output]
    Inv -- "During Power Failure" --> S

UPS ના પ્રકારો:

• ઓફલાઇન/સ્ટેન્ડબાય UPS: પાવર ફેઇલ થાય ત્યારે બેટરી પર સ્વિચ કરે છે
• લાઇન-ઇન્ટરએક્ટિવ UPS: વોલ્ટેજ રેગ્યુલેશન ધરાવે છે
• ઓનલાઇન/ડબલ-કન્વર્ઝન UPS: હંમેશા બેટરી પાવર વાપરે છે

મુખ્ય ઘટકો:

• રેક્ટિફાયર: AC ને DC માં રૂપાંતર કરે છે
• બેટરી: ઊર્જા સંગ્રહ કરે છે
• ઇન્વર્ટર: DC ને પાછું AC માં રૂપાંતર કરે છે
• કંટ્રોલ સર્કિટ: પાવર મોનિટર કરે છે અને સ્ત્રોત સ્વિચ કરે છે

એપ્લિકેશન્સ:

• કમ્પ્યુટર્સ: ડેટા નુકસાન અટકાવે છે
• મેડિકલ ઇક્વિપમેન્ટ: ક્રિટિકલ ઓપરેશન્સ
• ઇન્ડસ્ટ્રિયલ કંટ્રોલ્સ: ખર્ચાળ અવરોધ અટકાવે છે
• ટેલિકોમ્યુનિકેશન્સ: કનેક્શન્સ જાળવે છે

યાદવાક્ય: “UPBEAT” - Uninterruptible Power Backup Ensures Available Technology.

પ્રશ્ન 5(ક) OR [7 ગુણ]

#

SMPS બ્લોક ડાયાગ્રામ તેના ફાયદા અને ગેરફાયદા સાથે દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

SMPS (સ્વિચ મોડ પાવર સપ્લાય): કાર્યક્ષમતા માટે સ્વિચિંગ રેગ્યુલેશનનો ઉપયોગ કરતો પાવર સપ્લાય

બ્લોક ડાયાગ્રામ:

graph LR
    AC[AC Input] --> EMI[EMI Filter]
    EMI --> R[Rectifier & Filter]
    R --> C[Chopper/Switching Circuit]
    C --> T[High Frequency Transformer]
    T --> O[Output Rectifier & Filter]
    O --> Out[DC Output]
    FB[Feedback & Control] --> C
    O --> FB

કાર્યપ્રણાલી:

• EMI ફિલ્ટર: ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ટરફેરન્સ ઘટાડે છે
• રેક્ટિફાયર: AC ને અનરેગ્યુલેટેડ DC માં રૂપાંતર કરે છે
• સ્વિચિંગ સર્કિટ: DC ને ઊંચી ફ્રીક્વન્સી પર ચોપ કરે છે (20-100 kHz)
• ટ્રાન્સફોર્મર: આઇસોલેશન અને વોલ્ટેજ રૂપાંતર પ્રદાન કરે છે
• આઉટપુટ સ્ટેજ: ક્લીન DC માટે રેક્ટિફાય અને ફિલ્ટર કરે છે
• ફીડબેક લૂપ: રેગ્યુલેશન માટે સ્વિચિંગ નિયંત્રિત કરે છે

ફાયદા:

• ઊંચી કાર્યક્ષમતા: 70-90% (vs. 30-60% લિનિયર સપ્લાય)
• નાનું કદ: ઊંચી ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સીને કારણે નાના ઘટકો
• હલકું વજન: નાના ટ્રાન્સફોર્મર અને હીટ સિંક્સ
• વિશાળ ઇનપુટ રેન્જ: વિવિધ ઇનપુટ વોલ્ટેજ પર કામ કરી શકે છે
• ઓછી ગરમી ઉત્પાદન: ઓછી ઊર્જા ગરમી તરીકે બરબાદ થાય છે

ગેરફાયદા:

• જટિલ ડિઝાઇન: વધુ સુધારેલ સર્કિટરી
• EMI જનરેશન: સ્વિચિંગ ઇન્ટરફેરન્સ પેદા કરે છે
• ઊંચી કિંમત: લો-પાવર એપ્લિકેશન્સ માટે
• નોઇઝ: લિનિયર સપ્લાય કરતાં ઊંચો આઉટપુટ નોઇઝ
• ધીમો રિસ્પોન્સ: અચાનક લોડ ફેરફારો સામે

એપ્લિકેશન્સ:

• કમ્પ્યુટર્સ: ડેસ્કટોપ અને લેપટોપ પાવર સપ્લાય
• ટીવી અને મોનિટર્સ: કોમ્પેક્ટ પાવર સ્ત્રોત
• મોબાઇલ ચાર્જર્સ: નાના, કાર્યક્ષમ એડેપ્ટર્સ
• ઇન્ડસ્ટ્રિયલ પાવર: ઊંચી-કાર્યક્ષમતા જરૂરિયાતો

યાદવાક્ય: “SWITCH” - Smaller Weight, Improved Thermal efficiency, Complex Hardware.