Linear Integrated Circuit (4341105) - Summer 2025 Solution (Gujarati)

પ્રશ્ન ૧(અ) [૩ ગુણ]

#

ગેઈન અને સ્ટેબિલિટી પર નેગેટિવ ફીડબેકની અસર સમજાવો.

જવાબ: નેગેટિવ ફીડબેક એમ્પ્લીફાયરની કામગીરીને નોંધપાત્ર રીતે સુધારે છે.

ટેબલ:

• ગેઈન ઘટાડો: એમ્પ્લીફાયરને વધુ અનુમાનિત બનાવે છે
• સ્થિરતા સુધારો: ઓસિલેશન અને વિકૃતિ ઘટાડે છે
• સારું નિયંત્રણ: સતત કામગીરી પ્રદાન કરે છે

મેમરી ટ્રીક: “ગેઈન ઘટે, સ્ટેબિલિટી સારી”

પ્રશ્ન ૧(બ) [૪ ગુણ]

#

ફીડબેક એમ્પ્લીફાયરના જુદા જુદા પ્રકારો અને નેગેટિવ ફીડબેકના એમ્પ્લીફાયરના ફાયદા જણાવો.

જવાબ: ઇનપુટ અને આઉટપુટ કનેક્શનના આધારે ચાર મૂળભૂત ફીડબેક પ્રકારો છે.

ટેબલ:

ફાયદા:

• વિકૃતિ ઘટાડો: હાર્મોનિક કન્ટેન્ટ ઘટાડે છે
• બેન્ડવિડ્થ વૃદ્ધિ: સારી ફ્રીક્વન્સી રિસ્પોન્સ
• સુધારેલી સ્થિરતા: સતત ઓપરેશન

મેમરી ટ્રીક: “ખૂબ સ્માર્ટ કરંટ કંટ્રોલ”

પ્રશ્ન ૧(ક) [૭ ગુણ]

#

નેગેટીવ ફીડબેક વોલ્ટેજ એમ્પ્લીફાયરનું ઓવરઓલ ગેઈનનું સૂત્ર મેળવો.

જવાબ: નેગેટિવ ફીડબેક એમ્પ્લીફાયરમાં આઉટપુટ ઇનપુટમાં વિપરીત ફેઝમાં ફીડ થાય છે.

ડાયગ્રામ:

graph LR
    A[Input Vi] --> B[Amplifier A]
    B --> C[Output Vo]
    C --> D[Feedback β]
    D --> E[Summing Junction]
    A --> E

વ્યુત્પત્તિ:

• એમ્પ્લીફાયરનું ઇનપુટ: Vi - βVo
• આઉટપુટ: Vo = A(Vi - βVo)
• Vo = AVi - AβVo
• Vo + AβVo = AVi
• Vo(1 + Aβ) = AVi
• એકુલ ગેઈન: Af = A/(1 + Aβ)

મુખ્ય મુદ્દા:

• હર (1 + Aβ): લૂપ ગેઈન કહેવાય છે
• સ્થિરતા ફેક્ટર: સિસ્ટમ રિસ્પોન્સ નક્કી કરે છે
• ગેઈન ઘટાડો: સારી કામગીરી માટે ગેઈન આપવામાં આવે છે

મેમરી ટ્રીક: “હંમેશા (1 + લૂપ) થી ભાગો”

પ્રશ્ન ૧(ક અથવા) [૭ ગુણ]

#

કરંટ શન્ટ પ્રકારના નેગેટીવ ફીડબેક એમ્પ્લીફાયર દોરો અને સમજાવો અને તેના ઇનપુટ અને આઉટપુટ ઇમ્પીડન્સના સૂત્ર મેળવો.

જવાબ: કરંટ શન્ટ ફીડબેક આઉટપુટ કરંટ સેમ્પલ કરે છે અને ઇનપુટ સાથે શન્ટમાં વોલ્ટેજ ફીડ કરે છે.

સર્કિટ ડાયગ્રામ:

graph LR
    A[Vi] --> B["\+"]
    B --> C[Amplifier A]
    C --> D[Ro]
    D --> E[RL]
    D --> F[Feedback Network β]
    F --> G["\-"]
    B --> G

વિશ્લેષણ:

• ફીડબેક પ્રકાર: કરંટ સેમ્પલિંગ, વોલ્ટેજ મિક્સિંગ
• ઇનપુટ ઇમ્પીડન્સ: શન્ટ ફીડબેકને કારણે ઘટે છે
• આઉટપુટ ઇમ્પીડન્સ: કરંટ સેમ્પલિંગને કારણે ઘટે છે

સૂત્રો:

• ઇનપુટ ઇમ્પીડન્સ: Zif = Zi/(1 + Aβ)
• આઉટપુટ ઇમ્પીડન્સ: Zof = Zo/(1 + Aβ)

લાક્ષણિકતાઓ:

• નીચું ઇનપુટ ઇમ્પીડન્સ: કરંટ સોર્સ માટે સારું
• નીચું આઉટપુટ ઇમ્પીડન્સ: વોલ્ટેજ આઉટપુટ માટે સારું
• કરંટ-ટુ-વોલ્ટેજ કન્વર્ટર: એપ્લીકેશનમાં ઉપયોગી

મેમરી ટ્રીક: “કરંટ શન્ટ બંને ઇમ્પીડન્સ ઘટાડે”

પ્રશ્ન ૨(અ) [૩ ગુણ]

#

ઓસિલેટર માટે બારખૌસન ક્રાઈટેરીઆ સમજાવો.

જવાબ: ફીડબેક સર્કિટમાં સતત ઓસિલેશન માટે બે શરતો એક સાથે પૂરી થવી જોઈએ.

ટેબલ:

• એકમ લૂપ ગેઈન: સિગ્નલ એમ્પ્લિટ્યુડ જાળવે છે
• શૂન્ય ફેઝ શિફ્ટ: પોઝીટીવ ફીડબેક સુનિશ્ચિત કરે છે
• સતત ઓસિલેશન: બંને શરતો સ્વ-ટકાઉ સિગ્નલ બનાવે છે

મેમરી ટ્રીક: “એક મેગ્નિટ્યુડ, શૂન્ય ફેઝ”

પ્રશ્ન ૨(બ) [૪ ગુણ]

#

સ્વચ્છ ડાયગ્રામની મદદથી ટેન્ક સર્કિટ સમજાવો.

જવાબ: ટેન્ક સર્કિટ ઓસિલેટર સર્કિટ માટે ફ્રીક્વન્સી સિલેક્ટિવ પોઝીટીવ ફીડબેક પ્રદાન કરે છે.

સર્કિટ ડાયગ્રામ:

ઓપરેશન: રેઝોનન્ટ ફ્રીક્વન્સી પર, LC ટેન્ક સર્કિટ દર્શાવે છે:

ટેબલ:

• ઊર્જા સંગ્રહ: L અને C ઊર્જાની આપ-લે કરે છે
• ફ્રીક્વન્સી પસંદગી: તીક્ષ્ણ રેઝોનન્સ લાક્ષણિકતા
• ઓસિલેશન ટકાવી રાખવું: પોઝીટીવ ફીડબેક પ્રદાન કરે છે

મેમરી ટ્રીક: “ટેન્ક ઊર્જા સંગ્રહે, ફ્રીક્વન્સી પસંદ કરે”

પ્રશ્ન ૨(ક) [૭ ગુણ]

#

હાર્ટલી ઓસિલેટર દોરો અને સમજાવો. ઉપરાંત હાર્ટલી ઓસિલેટરની ઓસિલેશનની ફ્રીક્વન્સીનું સૂત્ર જણાવો.

જવાબ: હાર્ટલી ઓસિલેટર ફ્રીક્વન્સી જનરેશન માટે ટેન્ક સર્કિટમાં ટેપ્ડ ઇન્ડક્ટરનો ઉપયોગ કરે છે.

સર્કિટ ડાયગ્રામ:

graph LR
    A[Vcc] --> B[RFC]
    B --> C[Collector]
    C --> D[L1]
    D --> E[L2]
    E --> F[Emitter]
    D --> G[C]
    G --> E
    C --> H[Output]

ઓપરેશન:

• ટેપ્ડ ઇન્ડક્ટર: L1 અને L2 ફીડબેક પ્રદાન કરે છે
• ટેન્ક સર્કિટ: L1+L2 સાથે C ફ્રીક્વન્સી નક્કી કરે છે
• પોઝીટીવ ફીડબેક: L1-L2 કપલિંગ દ્વારા ફેઝ શિફ્ટ

ફ્રીક્વન્સી સૂત્ર: f = 1/[2π√((L1+L2)C)]

મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ:

• સારી ફ્રીક્વન્સી સ્થિરતા: ઇન્ડક્ટર-આધારિત ટ્યુનિંગ
• સરળ ટ્યુનિંગ: વેરિયેબલ ઇન્ડક્ટર અથવા કેપેસિટર
• RF એપ્લીકેશન: ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સી માટે યોગ્ય

મેમરી ટ્રીક: “હાર્ટલીમાં ટેપ્ડ ઇન્ડક્ટર હોય છે”

પ્રશ્ન ૨(અ અથવા) [૩ ગુણ]

#

ઓસિલેટરના પદને પોઝીટીવ ફીડબેક એમ્પ્લીફાયર તરીકે સમજાવો.

જવાબ: ઓસિલેટર બાહ્ય ઇનપુટ સિગ્નલ વિના પોઝીટીવ ફીડબેકનો ઉપયોગ કરીને AC સિગ્નલ ઉત્પન્ન કરે છે.

ટેબલ:

• સ્વ-ટકાઉ: પોઝીટીવ ફીડબેક ઓસિલેશન જાળવે છે
• બારખૌસન ક્રાઈટેરીઆ: લૂપ ગેઈન = 1, ફેઝ = 0°
• સિગ્નલ જનરેશન: DC સપ્લાયમાંથી AC બનાવે છે

મેમરી ટ્રીક: “પોઝીટીવ ફીડબેક સતત સિગ્નલ ચલાવે”

પ્રશ્ન ૨(બ અથવા) [૪ ગુણ]

#

ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર દોરો અને સમજાવો.

જવાબ: ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર ઉચ્ચ સ્થિરતા માટે ક્વાર્ટ્ઝ ક્રિસ્ટલના પીઝોઇલેક્ટ્રિક ઇફેક્ટનો ઉપયોગ કરે છે.

સર્કિટ ડાયગ્રામ:

લાક્ષણિકતાઓ:

ટેબલ:

• પીઝોઇલેક્ટ્રિક ઇફેક્ટ: મિકેનિકલ વાઇબ્રેશન ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલ બનાવે છે
• ઉચ્ચ Q: ખૂબ સ્થિર ફ્રીક્વન્સી જનરેશન
• ક્લોક એપ્લીકેશન: ડિજિટલ સિસ્ટમમાં ઉપયોગ

મેમરી ટ્રીક: “ક્રિસ્ટલ સતત ફ્રીક્વન્સી બનાવે”

પ્રશ્ન ૨(ક અથવા) [૭ ગુણ]

#

UJTની રચના, સિમ્બોલ તથા ઇક્વિવેલેન્ટ સર્કિટ દોરો અને તેને વિસ્તૃતમાં સમજાવો.

જવાબ: UJT (Unijunction Transistor) અનોખી સ્વિચિંગ લાક્ષણિકતાઓ ધરાવતું ત્રણ-ટર્મિનલ ડિવાઇસ છે.

રચના:

સિમ્બોલ:

ઇક્વિવેલેન્ટ સર્કિટ:

ઓપરેશન:

• ઇન્ટ્રિન્સિક સ્ટેન્ડઓફ રેશિયો: η = R1/(R1+R2)
• પીક પોઇન્ટ વોલ્ટેજ: VP = ηVBB + VD
• નેગેટિવ રેઝિસ્ટન્સ: પીક પોઇન્ટ પછી

એપ્લીકેશન:

• રિલેક્સેશન ઓસિલેટર: સોટૂથ વેવ જનરેશન
• ટ્રિગર સર્કિટ: SCR ફાયરિંગ સર્કિટ
• ટાઇમિંગ એપ્લીકેશન: RC ચાર્જિંગ સર્કિટ

મેમરી ટ્રીક: “UJT અનોખી જંક્શન ટેકનોલોજી વાપરે”

પ્રશ્ન ૩(અ) [૩ ગુણ]

#

ઓપરેટિંગ પોઇન્ટના આધારે પાવર એમ્પ્લીફાયરને વર્ગીકૃત કરો.

જવાબ: પાવર એમ્પ્લીફાયર ટ્રાન્ઝિસ્ટર કન્ડક્શન એંગલ અને બાયસ પોઇન્ટના આધારે વર્ગીકૃત થાય છે.

ટેબલ:

• બાયસ પોઇન્ટ: ઓપરેટિંગ ક્લાસ નક્કી કરે છે
• કાર્યક્ષમતા ટ્રેડ-ઓફ: ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, વધુ વિકૃતિ
• એપ્લીકેશન સ્પેસિફિક: જરૂરિયાત પ્રમાણે પસંદગી

મેમરી ટ્રીક: “બધા મોટા એમ્પ્લીફાયર પાવર આપી શકે”

પ્રશ્ન ૩(બ) [૪ ગુણ]

#

કોમ્પ્લીમેંટરી સિમેટ્રી પુશ પુલ પાવર એમ્પ્લીફાયરને દોરો અને સમજાવો.

જવાબ: સેન્ટર-ટેપ્ડ ટ્રાન્સફોર્મર વિના કાર્યક્ષમ પાવર એમ્પ્લિફિકેશન માટે NPN અને PNP ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો ઉપયોગ કરે છે.

સર્કિટ ડાયગ્રામ:

graph LR
    A[+Vcc] --> B[NPN Q1]
    B --> C[Output]
    C --> D[RL]
    D --> E[PNP Q2]
    E --> F[-Vcc]
    G[Input] --> B
    G --> E

ઓપરેશન:

• પોઝીટીવ હાફ-સાયકલ: NPN કન્ડક્ટ કરે, PNP બંધ
• નેગેટિવ હાફ-સાયકલ: PNP કન્ડક્ટ કરે, NPN બંધ
• કોમ્પ્લીમેંટરી એક્શન: બંને ટ્રાન્ઝિસ્ટર વૈકલ્પિક હાફ-સાયકલ હેન્ડલ કરે

ફાયદા:

• ટ્રાન્સફોર્મર નહીં: ડાયરેક્ટ કપલિંગ ટુ લોડ
• ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા: ક્લાસ B ઓપરેશન
• કોમ્પેક્ટ ડિઝાઇન: ઓછા કોમ્પોનન્ટ્સ
• સારું પાવર ટ્રાન્સફર: ડાયરેક્ટ કપલિંગ

મેમરી ટ્રીક: “કોમ્પ્લીમેંટરી ટ્રાન્ઝિસ્ટર સાયકલ પૂરું કરે”

પ્રશ્ન ૩(ક) [૭ ગુણ]

#

ક્લાસ-B પુશ પુલ એમ્પ્લીફાયરની કાર્યક્ષમતાનું સૂત્ર મેળવો.

જવાબ: ક્લાસ B પુશ-પુલ એમ્પ્લીફાયરમાં દરેક ટ્રાન્ઝિસ્ટર ઇનપુટ સાયકલના 180° માટે કન્ડક્ટ કરે છે.

વિશ્લેષણ: સાઇનુસોઇડલ ઇનપુટ માટે: Vi = Vm sin ωt

આઉટપુટ પાવર:

• પીક આઉટપુટ વોલ્ટેજ: Vom = Vcc
• RMS આઉટપુટ વોલ્ટેજ: Vo(rms) = Vcc/√2
• Po = Vo²(rms)/RL = Vcc²/2RL

ઇનપુટ પાવર:

• DC કરંટ (એવરેજ): Idc = 2Im/π
• જ્યાં Im = Vcc/RL
• Pin = Vcc × Idc = 2VccIm/π = 2Vcc²/πRL

કાર્યક્ષમતા ગણતરી: η = Po/Pin = (Vcc²/2RL)/(2Vcc²/πRL) η = π/4 = 0.785 = 78.5%

મુખ્ય મુદ્દા:

• મહત્તમ સૈદ્ધાંતિક કાર્યક્ષમતા: 78.5%
• ક્લાસ B ફાયદો: ક્લાસ A (25%) કરતાં ખૂબ ઊંચી
• પ્રેક્ટિકલ કાર્યક્ષમતા: નુકસાનને કારણે થોડી ઓછી

મેમરી ટ્રીક: “પુશ-પુલ π/4 કાર્યક્ષમતા આપે”

પ્રશ્ન ૩(અ અથવા) [૩ ગુણ]

#

વોલ્ટેજ અને પાવર એમ્પ્લીફાયર વચ્ચેનો તફાવત કરો.

જવાબ: વોલ્ટેજ અને પાવર એમ્પ્લીફાયર ઇલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમમાં જુદા હેતુઓ સેવે છે.

ટેબલ:

• ડિઝાઇન પ્રાથમિકતા: વોલ્ટેજ ગેઈન વર્સીસ પાવર ડિલિવરી
• એપ્લીકેશન: સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ વર્સીસ લોડ ડ્રાઇવિંગ
• સર્કિટ જટિલતા: સરળ વર્સીસ જટિલ પાવર સ્ટેજ

મેમરી ટ્રીક: “વોલ્ટેજ સિગ્નલ વધારે, પાવર લોડ ચલાવે”

પ્રશ્ન ૩(બ અથવા) [૪ ગુણ]

#

ક્લાસ AB પાવર એમ્પ્લીફાયર ડાયગ્રામ સાથે સમજાવો.

જવાબ: ક્લાસ AB ક્લાસ A અને ક્લાસ B વચ્ચે ઓપરેટ કરે છે, ક્રોસઓવર ડિસ્ટોર્શન ઘટાડે છે.

સર્કિટ ડાયગ્રામ:

ઓપરેશન:

• થોડું ફોરવર્ડ બાયસ: બંને ટ્રાન્ઝિસ્ટર થોડા ઓન
• કન્ડક્શન એંગલ: >180° પણ <360°
• ઓવરલેપ કન્ડક્શન: ક્રોસઓવર ડિસ્ટોર્શન દૂર કરે છે

લાક્ષણિકતાઓ:

ટેબલ:

મેમરી ટ્રીક: “AB ખરાબ ક્રોસઓવર ડિસ્ટોર્શન ટાળે”

પ્રશ્ન ૩(ક અથવા) [૭ ગુણ]

#

સીરીજ ફેડ ક્લાસ-A પાવર એમ્પ્લીફાયરની કાર્યક્ષમતાનું સૂત્ર મેળવો.

જવાબ: સીરીજ ફેડ ક્લાસ A એમ્પ્લીફાયરમાં DC સપ્લાય લોડ સાથે સીરીજમાં જોડાયેલું હોય છે.

સર્કિટ વિશ્લેષણ:

• DC સપ્લાય વોલ્ટેજ: Vcc
• ક્વિસન્ટ કરંટ: Icq = Vcc/2RL (મહત્તમ પાવર માટે)
• ક્વિસન્ટ વોલ્ટેજ: Vceq = Vcc/2

AC વિશ્લેષણ:

• મહત્તમ આઉટપુટ વોલ્ટેજ સ્વિંગ: Vom = Vcc/2
• આઉટપુટ પાવર: Po = Vom²/2RL = Vcc²/8RL

DC પાવર:

• DC કરંટ: Idc = Icq = Vcc/2RL
• ઇનપુટ પાવર: Pin = Vcc × Idc = Vcc²/2RL

કાર્યક્ષમતા: η = Po/Pin = (Vcc²/8RL)/(Vcc²/2RL) η = 1/4 = 0.25 = 25%

મુખ્ય મુદ્દા:

• મહત્તમ સૈદ્ધાંતિક કાર્યક્ષમતા: 25%
• પાવર બર્બાદી: 75% ગરમીમાં ખોવાય છે
• ડિઝાઇન મર્યાદા: નબળી કાર્યક્ષમતા પણ સારી લીનિયરિટી

મેમરી ટ્રીક: “ક્લાસ A ક્વાર્ટર કાર્યક્ષમતા મેળવે”

પ્રશ્ન ૪(અ) [૩ ગુણ]

#

IC 741 OP-AMPનો પિન ડાયગ્રામ દોરો અને સમજાવો.

જવાબ: IC 741 ઇન્ડસ્ટ્રી સ્ટાન્ડર્ડ પિનઆઉટ સાથે 8-પિન ડ્યુઅલ-ઇન-લાઇન પેકેજ ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયર છે.

પિન ડાયગ્રામ:

પિન કન્ફિગરેશન:

ટેબલ:

મેમરી ટ્રીક: “નલ, નેગેટિવ, પોઝિટિવ, નેગેટિવ સપ્લાય, નલ, આઉટપુટ, પોઝિટિવ સપ્લાય, કંઈ નહીં”

પ્રશ્ન ૪(બ) [૪ ગુણ]

#

OP-AMPના નીચેના પરિમાણ વ્યાખ્યાયિત કરો. ૧. ઇનપુટ ઓફસેટ વોલ્ટેજ ૨. સી.એમ.આર.આર

જવાબ: આ પેરામીટર્સ પ્રેક્ટિકલ ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયરની નોન-આઇડીયલ લાક્ષણિકતાઓ વ્યાખ્યાયિત કરે છે.

૧. ઇનપુટ ઓફસેટ વોલ્ટેજ (Vio):

• વ્યાખ્યા: આઉટપુટ શૂન્ય બનાવવા માટે ઇનપુટ્સ વચ્ચે લાગુ કરવામાં આવતું DC વોલ્ટેજ
• સામાન્ય મૂલ્ય: 741 માટે 1-5 mV
• કારણ: ઇનપુટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાં મિસમેચ
• અસર: DC એપ્લીકેશનમાં આઉટપુટ એરર

૨. કોમન મોડ રિજેક્શન રેશિયો (CMRR):

• વ્યાખ્યા: બંને ઇનપુટ્સ પર કોમન સિગ્નલ રિજેક્ટ કરવાની ક્ષમતા
• સૂત્ર: CMRR = Ad/Acm
• સામાન્ય મૂલ્ય: 741 માટે 90 dB
• મહત્વ: નોઇઝ ઇમ્યુનિટી

ટેબલ:

મેમરી ટ્રીક: “ઓફસેટ આઉટપુટ એરર બનાવે, CMRR કોમન સિગ્નલ રિજેક્ટ કરે”

પ્રશ્ન ૪(ક) [૭ ગુણ]

#

IC 741ની મદદથી ઇન્વર્ટિંગ એમ્પ્લીફાયર વિસ્તૃતમાં સમજાવો.

જવાબ: ઇન્વર્ટિંગ એમ્પ્લીફાયર ઇન્વર્ટિંગ ટર્મિનલ પર લાગુ ઇનપુટ સાથે નેગેટિવ ફીડબેકનો ઉપયોગ કરે છે.

સર્કિટ ડાયગ્રામ:

graph LR
    A[Vin] --> B[R1]
    B --> C["\-"]
    D["\+"] --> E[Ground]
    C --> F[IC 741]
    F --> G[Vout]
    G --> H[Rf]
    H --> C

વિશ્લેષણ: વર્ચ્યુઅલ શોર્ટ કોન્સેપ્ટનો ઉપયોગ કરીને:

• V+ = V- = 0V (વર્ચ્યુઅલ ગ્રાઉન્ડ)
• ઇનપુટ કરંટ: I1 = Vin/R1
• ફીડબેક કરંટ: If = Vout/Rf
• કરંટ બેલેન્સ: I1 = If (ઓપ-એમ્પમાં કોઈ કરંટ નહીં)

વ્યુત્પત્તિ:

• Vin/R1 = -Vout/Rf
• વોલ્ટેજ ગેઈન: Av = -Rf/R1

લાક્ષણિકતાઓ:

ટેબલ:

એપ્લીકેશન:

• સિગ્નલ ઇન્વર્શન: ફેઝ રિવર્સલ
• સ્કેલ ફેક્ટર: પ્રોગ્રામેબલ ગેઈન
• AC એમ્પ્લિફિકેશન: કપલિંગ કેપેસિટર સાથે

મેમરી ટ્રીક: “ઇન્વર્ટિંગ ઇનપુટ ઇન્વર્ટેડ આઉટપુટ આપે”

પ્રશ્ન ૪(અ અથવા) [૩ ગુણ]

#

Ideal OP-AMPની લાક્ષણિકતાની સૂચિ બનાવો.

જવાબ: આઇડીયલ ઓપ-એમ્પ બધા પેરામીટર્સ માટે સૈદ્ધાંતિક મર્યાદા સાથે સંપૂર્ણ એમ્પ્લીફાયરનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

ટેબલ:

• સંપૂર્ણ કામગીરી: બધા પેરામીટર્સ ઓપ્ટિમાઇઝ્ડ
• ડિઝાઇન સરળીકરણ: વિશ્લેષણ સરળ બને છે
• પ્રેક્ટિકલ અપ્રોક્સિમેશન: ઘણી એપ્લીકેશનમાં આઇડીયલની નજીક

મેમરી ટ્રીક: “અનંત ઇનપુટ, શૂન્ય આઉટપુટ, સંપૂર્ણ કામગીરી”

પ્રશ્ન ૪(બ અથવા) [૪ ગુણ]

#

Op-ampની મદદથી સમિંગ એમ્પ્લીફાયર દોરો અને સમજાવો.

જવાબ: સમિંગ એમ્પ્લીફાયર દરેક ઇનપુટ માટે પ્રોગ્રામેબલ ગેઈન સાથે બહુવિધ ઇનપુટ વોલ્ટેજ ઉમેરે છે.

સર્કિટ ડાયગ્રામ:

વિશ્લેષણ: વર્ચ્યુઅલ ગ્રાઉન્ડ કોન્સેપ્ટનો ઉપયોગ કરીને (V- = 0V):

• R1 દ્વારા કરંટ: I1 = V1/R1
• R2 દ્વારા કરંટ: I2 = V2/R2
• R3 દ્વારા કરંટ: I3 = V3/R3
• કુલ ઇનપુટ કરંટ: Iin = I1 + I2 + I3

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

વિશેષ કેસો:

• સમાન રેઝિસ્ટર: Vout = -(Rf/R)(V1 + V2 + V3)
• યુનિટી ગેઈન: Rf = R, Vout = -(V1 + V2 + V3)

એપ્લીકેશન:

• ઓડિયો મિક્સિંગ: બહુવિધ સિગ્નલ કમ્બિનેશન
• ડિજિટલ-ટુ-એનાલોગ: વેઈટેડ રેઝિસ્ટર DAC
• સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ: ગણિતીય ઓપરેશન

મેમરી ટ્રીક: “ઇનપુટ્સ સરવાળો, રેઝિસ્ટર રેશિયો દ્વારા સ્કેલ કરો”

પ્રશ્ન ૪(ક અથવા) [૭ ગુણ]

#

IC741ની મદદથી ડિફરેન્શિયલ એમ્પ્લીફાયર વિસ્તૃતમાં સમજાવો.

જવાબ: ડિફરેન્શિયલ એમ્પ્લીફાયર કોમન સિગ્નલ રિજેક્ટ કરતાં બે ઇનપુટ સિગ્નલ વચ્ચેનો તફાવત એમ્પ્લિફાઇ કરે છે.

સર્કિટ ડાયગ્રામ:

વિશ્લેષણ: નોન-ઇન્વર્ટિંગ ઇનપુટ માટે:

• V+ = V2 × R3/(R2+R3)

ઇન્વર્ટિંગ ઇનપુટ માટે વર્ચ્યુઅલ શોર્ટનો ઉપયોગ કરીને:

• V- = V+ = V2 × R3/(R2+R3)

કરંટ બેલેન્સનો ઉપયોગ કરીને:

• (V1-V-)/R1 = (V–Vout)/Rf

આઉટપુટ સમીકરણ: જ્યારે R1 = R2 અને R3 = Rf: Vout = (Rf/R1)(V2 - V1)

મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ:

ટેબલ:

એપ્લીકેશન:

• ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટેશન: સેન્સર સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ
• નોઇઝ રિજેક્શન: ડિફરેન્શિયલ સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશ
• બ્રિજ સર્કિટ: સ્ટ્રેઇન ગેજ મેઝરમેન્ટ

મેમરી ટ્રીક: “તફાવત એમ્પ્લિફાઇડ, કોમન રિજેક્ટેડ”

પ્રશ્ન ૫(અ) [૩ ગુણ]

#

OP-AMPની મદદથી ઇન્ટીગ્રેટર સર્કિટ દોરો અને તેના ઇનપુટ અને આઉટપુટ વેવફોર્મ દોરો.

જવાબ: ઓપ-એમ્પ ઇન્ટીગ્રેટર RC ફીડબેકનો ઉપયોગ કરીને ઇનપુટ સિગ્નલનું ગાણિતિક ઇન્ટીગ્રેશન કરે છે.

સર્કિટ ડાયગ્રામ:

વેવફોર્મ:

ઓપરેશન:

• ઇન્ટીગ્રેશન ફંક્શન: Vout = -(1/RC)∫Vin dt
• સ્ક્વેર વેવ ઇનપુટ: ત્રિકોણાકાર આઉટપુટ ઉત્પન્ન કરે છે
• રેમ્પ જનરેશન: કોન્સ્ટન્ટ ઇનપુટ લીનિયર રેમ્પ આપે છે

મેમરી ટ્રીક: “ઇન્ટીગ્રેશન સ્ક્વેરમાંથી ત્રિકોણાકાર બનાવે”

પ્રશ્ન ૫(બ) [૪ ગુણ]

#

પુશ પુલ એરેન્જમેન્ટ પાવર એમ્પ્લીફાયરના ફાયદા તથા ગેરફાયદા જણાવો.

જવાબ: પુશ-પુલ કન્ફિગરેશન પાવર એમ્પ્લિફિકેશન માટે કમ્પ્લીમેન્ટરી રીતે ઓપરેટ કરતા બે ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો ઉપયોગ કરે છે.

ફાયદા:

ટેબલ:

ગેરફાયદા:

એપ્લીકેશન:

• ઓડિયો એમ્પ્લીફાયર: હાઇ ફિડેલિટી સિસ્ટમ
• મોટર ડ્રાઇવર: DC મોટર કંટ્રોલ
• RF એમ્પ્લીફાયર: કમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ

મેમરી ટ્રીક: “પુશ-પુલ પાવર પ્રદાન કરે પણ સમસ્યાઓ છે”

પ્રશ્ન ૫(ક) [૭ ગુણ]

#

555 ટાઇમર ICની મદદથી એસ્ટેબલ મલ્ટીવાઇબ્રેટર દોરો અને સમજાવો.

જવાબ: એસ્ટેબલ મલ્ટીવાઇબ્રેટર 555 ટાઇમરનો ઉપયોગ કરીને બાહ્ય ટ્રિગર વિના સતત સ્ક્વેર વેવ આઉટપુટ ઉત્પન્ન કરે છે.

સર્કિટ ડાયગ્રામ:

પિન કનેક્શન:

• પિન 1: ગ્રાઉન્ડ
• પિન 2: ટ્રિગર (પિન 6 સાથે કનેક્ટેડ)
• પિન 3: આઉટપુટ
• પિન 4: રીસેટ (+Vcc)
• પિન 6: થ્રેશોલ્ડ
• પિન 7: ડિસચાર્જ
• પિન 8: +Vcc

ઓપરેશન:

1. ચાર્જિંગ ફેઝ: C એ RA + RB દ્વારા ચાર્જ થાય છે
2. થ્રેશોલ્ડ પહોંચ્યું: 2/3 Vcc પર, આઉટપુટ LOW જાય છે
3. ડિસચાર્જિંગ ફેઝ: C એ RB દ્વારા ડિસચાર્જ થાય છે
4. ટ્રિગર પહોંચ્યું: 1/3 Vcc પર, આઉટપુટ HIGH જાય છે
5. સાયકલ રિપીટ: સતત ઓસિલેશન

ટાઇમિંગ સમીકરણો:

• HIGH સમય: t1 = 0.693(RA + RB)C
• LOW સમય: t2 = 0.693(RB)C
• કુલ પીરિયડ: T = t1 + t2 = 0.693(RA + 2RB)C
• ફ્રીક્વન્સી: f = 1.44/[(RA + 2RB)C]
• ડ્યુટી સાયકલ: D = (RA + RB)/(RA + 2RB) × 100%

એપ્લીકેશન:

• ક્લોક જનરેશન: ડિજિટલ સિસ્ટમ
• LED ફ્લેશર: બ્લિંકિંગ સર્કિટ
• ટોન જનરેશન: ઓડિયો ઓસિલેટર
• PWM જનરેશન: મોટર સ્પીડ કંટ્રોલ

મેમરી ટ્રીક: “એસ્ટેબલ હંમેશા ઓટોમેટિક ઓસિલેટ કરે”

પ્રશ્ન ૫(અ અથવા) [૩ ગુણ]

#

Op-ampનો બ્લોક ડાયગ્રામ દોરો અને તેને સમજાવો.

જવાબ: ઓપ-એમ્પની આંતરિક રચના ઉચ્ચ ગેઈન અને કામગીરી માટે બહુવિધ સ્ટેજનો સમાવેશ કરે છે.

બ્લોક ડાયગ્રામ:

graph LR
    A[V+] --> B[Differential Amplifier]
    C[V-] --> B
    B --> D[Intermediate Amplifier]
    D --> E[Output Stage]
    E --> F[Output]
    G[Level Shifter] --> E
    D --> G

સ્ટેજ ફંક્શન:

ટેબલ:

• ઉચ્ચ ગેઈન: સામાન્ય રીતે 100,000 અથવા વધુ
• વાઇડ બેન્ડવિડ્થ: MHz રેન્જ ક્ષમતા
• નીચું આઉટપુટ ઇમ્પીડન્સ: વિવિધ લોડ ડ્રાઇવ કરે છે

મેમરી ટ્રીક: “ડિફરેન્શિયલ ઇનપુટ, ઇન્ટરમીડિયેટ ગેઈન, લેવલ શિફ્ટ, આઉટપુટ બફર”

પ્રશ્ન ૫(બ અથવા) [૪ ગુણ]

#

પાવર એમ્પ્લીફાયરના સંદર્ભમાં પદો વિશે સમજાવો.i) કાર્યક્ષમતા ii) ડિસ્ટોર્શન.

જવાબ: આ પેરામીટર્સ પાવર એમ્પ્લીફાયરની કામગીરી અને એપ્લીકેશન માટે યોગ્યતા નક્કી કરે છે.

i) કાર્યક્ષમતા (η):

• વ્યાખ્યા: AC આઉટપુટ પાવર અને DC ઇનપુટ પાવરનો ગુણોત્તર
• સૂત્ર: η = Po(AC)/Pin(DC) × 100%
• મહત્વ: ગરમી વિસર્જન અને બેટરી લાઇફ નક્કી કરે છે

કાર્યક્ષમતા સરખામણી:

ટેબલ:

ii) ડિસ્ટોર્શન:

• વ્યાખ્યા: આઉટપુટ સિગ્નલ શેપમાં અનિચ્છનીય ફેરફારો
• પ્રકારો: હાર્મોનિક, ઇન્ટરમોડ્યુલેશન, ક્રોસઓવર
• મેઝરમેન્ટ: ટોટલ હાર્મોનિક ડિસ્ટોર્શન (THD)

ડિસ્ટોર્શન સોર્સ:

• નોનલીનિયરિટી: ટ્રાન્ઝિસ્ટર લાક્ષણિકતાઓ
• ક્રોસઓવર: પુશ-પુલમાં ડેડ ઝોન
• થર્મલ ઇફેક્ટ: તાપમાન વેરિયેશન

મેમરી ટ્રીક: “કાર્યક્ષમતા ઊર્જા ઉપયોગ માપે, ડિસ્ટોર્શન સિગ્નલ ડિગ્રેડેશન દર્શાવે”

પ્રશ્ન ૫(ક અથવા) [૭ ગુણ]

#

555 ટાઇમર IC નો પિન ડાયગ્રામ દોરો. ઉપરાંત 555 ટાઇમર ICની મદદથી બે સ્ટેજવાળું સિક્વન્સિયલ ટાઇમર દોરો.

જવાબ: 555 ટાઇમર સ્ટાન્ડર્ડ 8-પિન પેકેજ સાથે ટાઇમિંગ એપ્લીકેશન માટે વર્સેટાઇલ IC છે.

પિન ડાયગ્રામ:

પિન ફંક્શન:

ટેબલ:

બે સ્ટેજ સિક્વન્સિયલ ટાઇમર સર્કિટ:

ઓપરેશન:

1. પ્રથમ ટાઇમર: મોનોસ્ટેબલ મોડમાં ઓપરેટ કરે છે
2. ટ્રિગર લાગુ: પ્રથમ ટાઇમર આઉટપુટ પલ્સ આપે છે
3. આઉટપુટ અવધિ: T1 = 1.1 × R2 × C1
4. બીજું ટાઇમર: પ્રથમ ટાઇમરના આઉટપુટ દ્વારા ટ્રિગર થાય છે
5. સિક્વન્સિયલ ઓપરેશન: પ્રથમ પૂર્ણ થયા પછી બીજું શરૂ થાય છે
6. કુલ વિલંબ: T1 + T2 જ્યાં T2 = 1.1 × R4 × C2

એપ્લીકેશન:

• ડિલે સર્કિટ: સિક્વન્સિયલ સ્વિચિંગ
• ટ્રાફિક લાઇટ: ટાઇમ્ડ સિક્વન્સ કંટ્રોલ
• ઇન્ડસ્ટ્રિયલ ઓટોમેશન: પ્રોસેસ ટાઇમિંગ
• મોટર કંટ્રોલ: સ્ટાર્ટ-સ્ટોપ સિક્વન્સ

ટાઇમિંગ સમીકરણો:

• સ્ટેજ 1 વિલંબ: T1 = 1.1 R2 C1
• સ્ટેજ 2 વિલંબ: T2 = 1.1 R4 C2
• કુલ સિક્વન્સ સમય: Ttotal = T1 + T2

મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ:

• સ્વતંત્ર ટાઇમિંગ: દરેક સ્ટેજ અલગથી એડજસ્ટેબલ
• સિક્વન્સિયલ ઓપરેશન: સ્ટેજ વચ્ચે કોઈ ઓવરલેપ નહીં
• વિશ્વસનીય સ્વિચિંગ: સ્વચ્છ ડિજિટલ ટ્રાન્ઝિશન
• સરળ ડિઝાઇન: સરળ કોમ્પોનન્ટ ગણતરી

મેમરી ટ્રીક: “સિક્વન્સિયલ સ્ટેજ અલગથી શરૂ થાય”