ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ડિવાઇસિસ એન્ડ સર્કિટ્સ (1323202)

અનુક્રમણિકા

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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

પેરામીટર	વ્યાખ્યા	મહત્વ
CMRR (કોમન મોડ રિજેક્શન રેશિયો)	ડિફરેન્શિઅલ ગેઈન અને કોમન મોડ ગેઈનનો ગુણોત્તર dB માં	ઊંચો CMRR એટલે કોમન ઇનપુટ સિગ્નલ્સનો વધુ સારો રિજેક્શન
Slew Rate (સ્લૂ રેટ)	આઉટપુટ વોલ્ટેજનો મહત્તમ પરિવર્તન દર (V/μs)	ઓપ-એમ્પ ઝડપથી બદલાતા ઇનપુટ્સને કેવી ઝડપે પ્રતિસાદ આપી શકે છે તે નક્કી કરે છે

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “Common Mode Rejected Rapidly, Slew shows Signal Speed”

પ્રશ્ન 1(ક) [7 ગુણ]
#

સમીન્ગ એમ્પલીફાયર દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

આકૃતિ:

graph LR
    V1 -- R1 --> A
    V2 -- R2 --> A
    V3 -- R3 --> A
    A -- Rf --> B[Op-Amp]
    B --> Vout
    B -- - --> A
    A -- + --> Ground

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “Sum with Weights: Vout = -Rf(V1/R1 + V2/R2 + V3/R3)”

પ્રશ્ન 1(ક OR) [7 ગુણ]
#

ડીએ કન્વટ્ટર દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

આકૃતિ:

graph LR
    D0 -- 2⁰R --> S1
    D1 -- 2¹R --> S2
    D2 -- 2²R --> S3
    D3 -- 2³R --> S4
    S1 & S2 & S3 & S4 --> A[Summing Amp]
    A --> Vout

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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:

graph TD
    A[વધેલું તાપમાન] --> B[વધેલો કલેક્ટર કરંટ]
    B --> C[વધુ પાવર ડિસિપેશન]
    C --> A

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “Heat feeds Current feeds Heat - a dangerous loop”

પ્રશ્ન 2(બ) [4 ગુણ]
#

વૉલ્ટેજ સીરીજ નેગેટીવ ફીડબેક દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

આકૃતિ:

graph LR
    Vin --> A[Amplifier]
    A --> Vout
    Vout -- Feedback Network --> B[Subtractor]
    B --> A

વોલ્ટેજ સીરીઝ નેગેટિવ ફીડબેક:

પેરામીટર	નેગેટિવ ફીડબેકની અસર
ગેઈન સ્ટેબિલિટી	સુધારો, એમ્પ્લિફાયર પેરામીટર્સ પર ઓછો આધાર
બેન્ડવિડ્થ	ફીડબેક ફેક્ટરના પ્રમાણમાં વધારો
ડિસ્ટોર્શન	નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડો
ઇનપુટ ઇમ્પેડન્સ	વધારો

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “Series says Sample Voltage, Stabilize Gain”

પ્રશ્ન 2(ક) [7 ગુણ]
#

કોમન એમીટર એમ્પલીફાયર માટે ડીસી લોડ લાઈન દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

આકૃતિ:

graph TD
    subgraph DC Load Line
    A[Point A: IC=0, VCE=VCC] --> B[Operating Point Q]
    B --> C[Point B: IC=VCC/RC, VCE=0]
    end

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “Quality amplification needs Quiet bias at Q-point”

પ્રશ્ન 2(બ OR) [4 ગુણ]
#

હાટટલે ઓસ્સીલેટર દોરો અને સમજાવો.

જવાબ:

આકૃતિ:

graph LR
    A[Transistor] -- Feedback --> B[LC Tank Circuit]
    B --> A
    B -- L1, L2, C --> Output

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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:

graph TD
    subgraph AC and DC Load Lines
    A[DC Load Line] --> B[Q-Point]
    B --> C[AC Load Line - Steeper]
    end

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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:

graph TD
    subgraph Frequency Response
    A[Low Frequency] --> B[Mid Frequency]
    B --> C[High Frequency]
    end

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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:

શરત	આવશ્યકતા
લૂપ ગેઈન	ચોક્કસ 1 (Aβ = 1) હોવો જરૂરી
ફેઝ શિફ્ટ	લૂપની આસપાસ 0° અથવા 360° હોવો જરૂરી

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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:

પેરામીટર	ફીડબેક વિના	ફીડબેક સાથે
વોલ્ટેજ ગેઈન	A	A/(1+Aβ)
સ્ટેબિલિટી	ઓછી સ્થિર	વધુ સ્થિર
બેન્ડવિડ્થ	નીચી	ઉંચી
ડિસ્ટોર્શન	વધારે	ઓછું

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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:

graph LR
    A[AC Supply] --> B[DIAC]
    B --> C[TRIAC]
    C --> D[Fan]
    E[Variable Resistor] --> F[RC Network]
    F --> B

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “Natural Commutation: Zero Current Crossings Turn Off Thyristors”

પ્રશ્ન 4(બ) [4 ગુણ]
#

એમ્પલીફાયરના પેરામીટર ગેઈન અને બેન્ડવીડ્થ સમજાવો.

જવાબ:

એમ્પ્લિફાયર પેરામીટર્સ:

પેરામીટર	વ્યાખ્યા	ફોર્મ્યુલા
ગેઈન (A)	આઉટપુટનો ઇનપુટ સિગ્નલ સાથેનો ગુણોત્તર	A = Vout/Vin
બેન્ડવિડ્થ (BW)	ફ્રીક્વન્સી રેન્જ જ્યાં ગેઈન ≥ 70.7% મહત્તમ	BW = fH - fL

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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:

ઉપયોગ	કાર્ય
DC મોટર સ્પીડ કંટ્રોલ	મોટર્સને વેરિએબલ DC પ્રદાન કરે છે
બેટરી ચાર્જર્સ	ચાર્જિંગ કરંટને નિયંત્રિત કરે છે
પાવર ઈન્વર્ટર્સ	DC ને AC માં કાર્યક્ષમતાથી રૂપાંતરિત કરે છે

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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:

પેરામીટર	વ્યાખ્યા	સામાન્ય મૂલ્યો
હોલ્ડિંગ કરંટ (IH)	કન્ડક્શન જાળવવા માટેનો લઘુત્તમ કરંટ	5-40 mA
લેચિંગ કરંટ (IL)	કન્ડક્શન સ્થાપિત કરવા માટેનો લઘુત્તમ કરંટ	10-100 mA

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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:

graph LR
    A[Input Differential Stage] --> B[Intermediate Stage]
    B --> C[Output Stage]
    D[Bias Circuit] --> A & B & C
    E[Frequency Compensation] --> B

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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:

graph LR
    A[Transformer] --> B[Rectifier]
    B --> C[Filter]
    C --> D[Regulator]
    D --> E[Output]
    F[Reference] --> D
    G[Feedback] --> D

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “Transform, Rectify, Filter, Regulate for Stable DC”

પ્રશ્ન 5(ક) [7 ગુણ]
#

એસ્ટેબલ મલ્ટીવાયબ્રેટર દોરો અને સમજાવો

જવાબ:

555 ટાઇમર વાપરીને એસ્ટેબલ મલ્ટીવાયબ્રેટર:

graph TD
    subgraph 555 Timer
    A[Threshold] --> B[Flip-Flop]
    C[Trigger] --> B
    B --> D[Output]
    end
    E[R1] & F[R2] & G[C] --> A & C

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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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

યાદ રાખવાનું સૂત્ર: “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:

graph LR
    A[AC Input] --> B[EMI Filter]
    B --> C[Rectifier & Filter]
    C --> D[High-Frequency Inverter]
    D --> E[Transformer]
    E --> F[Output Rectifier]
    F --> G[Output Filter]
    G --> H[DC Output]
    I[Feedback & Control] --> D
    H --> I

SMPS ઓપરેશન: