Power Amplifiers and 555 Timer and Voltage Regulators MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Power Amplifiers and 555 Timer and Voltage Regulators - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

सिद्धांत

ट्रांजिस्टर एम्पलीफायर में, प्रत्येक शाखा (बेस, कलेक्टर, एमिटर) एक धारा वहन करती है जिसमें शामिल होता है:

कुल धारा = DC बायस धारा + AC सिग्नल धारा

• DC घटक ट्रांजिस्टर को बायस करने और इसके ऑपरेटिंग बिंदु (Q-बिंदु) को सेट करने के लिए आवश्यक है।
• AC घटक इनपुट सिग्नल का प्रतिनिधित्व करता है जो प्रवर्धित होता है।

यह संयुक्त धारा रैखिक प्रवर्धन सुनिश्चित करती है बिना विकृति के, बशर्ते ट्रांजिस्टर अपने सक्रिय क्षेत्र में रहे।

इसलिए, सामान्य एम्पलीफायर ऑपरेशन के दौरान, धारा AC और DC घटकों का योग है, न कि केवल एक या दूसरा।

व्याख्या:

फेज़-लॉक लूप (PLL)

परिभाषा: एक फेज़-लॉक लूप (PLL) एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट है जो एक आउटपुट सिग्नल के प्रावस्था और आवृत्ति को एक संदर्भ सिग्नल के साथ सिंक्रोनाइज़ करता है। PLL का व्यापक रूप से संचार प्रणालियों, सिग्नल प्रोसेसिंग और नियंत्रण प्रणालियों में स्थिर और सटीक आवृत्ति सिग्नल उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है।

• समय डोमेन: समय डोमेन में, एक PLL यह सुनिश्चित करता है कि आउटपुट सिग्नल का समय संदर्भ सिग्नल के समय से मेल खाता है। VCO को समायोजित करके, PLL किसी भी समय त्रुटियों को ठीक कर सकता है, यह सुनिश्चित करता है कि आउटपुट सिग्नल संदर्भ सिग्नल के साथ सिंक्रनाइज़ रहता है।
• आवृत्ति डोमेन: आवृत्ति डोमेन में, एक PLL VCO की आवृत्ति को संदर्भ सिग्नल की आवृत्ति पर लॉक करता है। यह उन अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है जिनमें स्थिर और सटीक आवृत्ति नियंत्रण की आवश्यकता होती है, जैसे कि संचार प्रणालियों में जहां सटीक वाहक आवृत्तियाँ आवश्यक होती हैं।
• प्रावस्था डोमेन: प्रावस्था डोमेन में, एक PLL आउटपुट सिग्नल और संदर्भ सिग्नल के बीच एक स्थिर प्रावस्था संबंध बनाए रखता है। यह प्रावस्था संरेखण सुसंगत सिग्नल प्रोसेसिंग और प्रावस्था शोर को कम करने के लिए आवश्यक है, जो सिस्टम के प्रदर्शन को कम कर सकता है।

इसलिए, एक PLL तीनों डोमेन में संचालित होता है, जिससे विकल्प 4 सही विकल्प बन जाता है।

व्याख्या:

PLL का उपयोग करके FM विमाड्यूलेशन

परिभाषा: फ़ेज़-लॉक लूप (PLL) का उपयोग करके फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन (FM) विमाड्यूलेशन एक ऐसी विधि है जहाँ प्राप्त सिग्नल की आवृत्ति को ट्रैक किया जाता है और मूल सूचना सिग्नल में वापस परिवर्तित किया जाता है। PLL एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट है जिसमें एक फ़ेज़ डिटेक्टर, एक लो-पास फ़िल्टर और एक वोल्टेज-नियंत्रित ऑसिलेटर (VCO) होता है।

कार्य सिद्धांत: PLL का उपयोग करके FM विमाड्यूलेशन में, आने वाले FM सिग्नल को पहले PLL के फ़ेज़ डिटेक्टर में फ़ीड किया जाता है। फ़ेज़ डिटेक्टर आने वाले सिग्नल के चरण की तुलना VCO द्वारा उत्पन्न सिग्नल के चरण से करता है। चरण में अंतर एक वोल्टेज सिग्नल उत्पन्न करता है जो FM सिग्नल के आवृत्ति विचलन के समानुपाती होता है। इस वोल्टेज सिग्नल को तब उच्च-आवृत्ति घटकों और शोर को हटाने के लिए एक लो-पास फ़िल्टर से गुजारा जाता है। फ़िल्टर किए गए सिग्नल का उपयोग VCO को समायोजित करने के लिए किया जाता है, जो बदले में आने वाले FM सिग्नल की आवृत्ति से मेल खाने के लिए अपनी आवृत्ति बदलता है। VCO का आउटपुट विमाड्यूलेट किया गया सिग्नल है, जो मूल सूचना सिग्नल है।

PLL के घटक:

• फ़ेज़ डिटेक्टर: आने वाले FM सिग्नल के चरण की तुलना VCO सिग्नल से करता है और चरण अंतर के समानुपाती वोल्टेज उत्पन्न करता है।
• लो-पास फ़िल्टर: फ़ेज़ डिटेक्टर के आउटपुट को फ़िल्टर करता है ताकि उच्च-आवृत्ति शोर को हटाया जा सके और VCO को एक सुचारू नियंत्रण वोल्टेज प्रदान किया जा सके।
• वोल्टेज-नियंत्रित ऑसिलेटर (VCO): एक सिग्नल उत्पन्न करता है जिसकी आवृत्ति इनपुट वोल्टेज द्वारा नियंत्रित होती है। VCO आने वाले FM सिग्नल की आवृत्ति से मेल खाने के लिए अपनी आवृत्ति समायोजित करता है।

व्याख्या:

वोल्टेज-नियंत्रित ऑसिलेटर (VCO)

परिभाषा: एक वोल्टेज-नियंत्रित ऑसिलेटर (VCO) एक इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर है जिसकी दोलन आवृत्ति एक वोल्टेज इनपुट द्वारा नियंत्रित होती है। आउटपुट सिग्नल की आवृत्ति लागू इनपुट वोल्टेज के साथ बदलती है, जिससे VCO विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों जैसे फेज-लॉक लूप (PLLs), आवृत्ति सिंथेसाइज़र और संचार प्रणालियों में महत्वपूर्ण घटक बन जाते हैं।

सही विकल्प विश्लेषण:

सही विकल्प है:

विकल्प 4: बाहरी R और C

यह विकल्प उन घटकों की सही पहचान करता है जिन पर VCO की केंद्र आवृत्ति निर्भर करती है। अधिकांश VCO डिज़ाइनों में, दोलन आवृत्ति सेट करने के लिए बाहरी प्रतिरोधक (R) और संधारित्र (C) का उपयोग किया जाता है। इन घटकों का मान सर्किट की अनुनाद आवृत्ति निर्धारित करता है, जिसे वांछित दोलन आवृत्ति उत्पन्न करने के लिए इनपुट नियंत्रण वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

एक LC सर्किट (इंडक्टर-कैपेसिटर सर्किट) या एक RC सर्किट (प्रतिरोधक-संधारित्र सर्किट) की अनुनाद आवृत्ति f इस प्रकार दी जाती है:

एक LC सर्किट के लिए:

f = 1 / (2π√(LC))

जहाँ:

• L प्रेरकत्व है
• C धारिता है

एक RC सर्किट के लिए:

f = 1 / (2πRC)

जहाँ:

• R प्रतिरोध है
• C धारिता है

दोनों ही मामलों में, बाहरी R और C घटक VCO की केंद्र आवृत्ति निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इन घटकों को समायोजित करके, डिज़ाइनर ऑसिलेटर के लिए वांछित आवृत्ति रेंज सेट कर सकते हैं।

व्याख्या:

फेज डिटेक्टर आउटपुट

परिभाषा: एक फेज डिटेक्टर विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक सिस्टमों में एक आवश्यक घटक है, खासकर फेज-लॉक लूप (PLLs) में, जिनका उपयोग आउटपुट सिग्नल के चरण को एक संदर्भ सिग्नल के साथ सिंक्रनाइज़ करने के लिए किया जाता है। फेज डिटेक्टर दो इनपुट सिग्नलों के चरण की तुलना करता है और एक आउटपुट उत्पन्न करता है जो इन सिग्नलों के बीच चरण अंतर का प्रतिनिधित्व करता है।

कार्य सिद्धांत: एक फेज डिटेक्टर का प्राथमिक कार्य एक सिग्नल उत्पन्न करना है जो दो इनपुट सिग्नलों के बीच चरण अंतर के समानुपाती हो। इस आउटपुट सिग्नल का उपयोग वोल्टेज-नियंत्रित ऑसिलेटर (VCO) की आवृत्ति को समायोजित करने के लिए किया जा सकता है ताकि PLL सिस्टम में चरण सिंक्रनाइज़ेशन बना रहे। फेज डिटेक्टरों को विभिन्न सर्किट डिज़ाइन का उपयोग करके लागू किया जा सकता है, जिसमें मिक्सर, डिजिटल लॉजिक गेट या विशेष एकीकृत सर्किट शामिल हैं।

सही विकल्प विश्लेषण:

सही विकल्प है:

विकल्प 2: डीसी वोल्टेज

यह विकल्प सही है क्योंकि फेज-लॉक लूप में एक फेज डिटेक्टर का आउटपुट आमतौर पर एक डीसी वोल्टेज होता है। फेज डिटेक्टर एक वोल्टेज उत्पन्न करता है जो इनपुट सिग्नलों के बीच चरण अंतर के समानुपाती होता है। इस डीसी वोल्टेज का उपयोग तब VCO की आवृत्ति को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, यह सुनिश्चित करता है कि आउटपुट सिग्नल संदर्भ सिग्नल के साथ चरण में रहे। जब इनपुट सिग्नल पूर्ण चरण संरेखण में होते हैं तो आउटपुट वोल्टेज शून्य होता है, और चरण अंतर बदलने पर यह बढ़ता या घटता है।

अतिरिक्त जानकारी:

विश्लेषण को और समझने के लिए, आइए अन्य विकल्पों का मूल्यांकन करें:

विकल्प 1: साइन वेव

यह विकल्प गलत है। एक साइन वेव एक निरंतर तरंग है जो सुचारू रूप से दोलन करती है, एक आवधिक दोलन का प्रतिनिधित्व करती है। जबकि फेज डिटेक्टर इनपुट सिग्नल के रूप में साइन वेव के साथ काम करते हैं, उनका आउटपुट आमतौर पर साइन वेव नहीं होता है। एक फेज डिटेक्टर का आउटपुट चरण अंतर का प्रतिनिधित्व करने का इरादा है, जो डीसी वोल्टेज या पल्स ट्रेन के साथ अधिक प्रभावी ढंग से किया जाता है।

विकल्प 3: पल्स ट्रेन

यह विकल्प आंशिक रूप से सही है लेकिन आमतौर पर PLL सिस्टम में उपयोग किया जाने वाला अंतिम आउटपुट नहीं है। एक पल्स ट्रेन कुछ प्रकार के फेज डिटेक्टरों द्वारा उत्पादित की जा सकती है, विशेष रूप से डिजिटल वाले, जहाँ दालों की चौड़ाई या आवृत्ति चरण अंतर का प्रतिनिधित्व करती है। हालांकि, अधिकांश व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, इस पल्स ट्रेन को आगे संसाधित करके एक डीसी वोल्टेज उत्पन्न किया जाता है जिसका उपयोग VCO को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है। इसलिए, पल्स ट्रेन अंतिम आउटपुट के बजाय एक मध्यवर्ती चरण है।

विकल्प 4: स्क्वायर वेव

यह विकल्प गलत है। एक स्क्वायर वेव एक प्रकार का आवधिक तरंग है जो एक स्थिर आवृत्ति पर दो स्तरों के बीच वैकल्पिक होता है। जबकि एक स्क्वायर वेव एक फेज डिटेक्टर के इनपुट सिग्नल में से एक हो सकता है, फेज डिटेक्टर का आउटपुट स्क्वायर वेव नहीं है। फेज डिटेक्टर के आउटपुट को चरण अंतर को इंगित करने की आवश्यकता है, जो एक स्क्वायर वेव प्रभावी ढंग से नहीं करता है।

निष्कर्ष:

फेज-लॉक लूप और अन्य सिंक्रनाइज़ेशन सिस्टम में इसके अनुप्रयोग के लिए एक फेज डिटेक्टर के कार्य और आउटपुट को समझना महत्वपूर्ण है। एक फेज डिटेक्टर का सही आउटपुट आमतौर पर एक डीसी वोल्टेज होता है, जो इनपुट सिग्नलों के बीच चरण अंतर को दर्शाता है। इस डीसी वोल्टेज का उपयोग तब VCO को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, चरण संरेखण बनाए रखता है। जबकि पल्स ट्रेन कुछ फेज डिटेक्टर डिज़ाइनों में मध्यवर्ती आउटपुट हो सकते हैं, PLL सिस्टम में उपयोग किया जाने वाला अंतिम आउटपुट एक डीसी वोल्टेज है। साइन वेव और स्क्वायर वेव जैसे विकल्प उपयुक्त नहीं हैं क्योंकि वे VCO को नियंत्रित करने के लिए उपयोग योग्य रूप में चरण अंतर का प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं।

• शक्ति ऐम्प्लीफायर में बढ़ी हुई आउटपुट ac शक्ति स्तर लागू किये गए dc आपूर्तियों से ऊर्जा के स्थानांतरण का परिणाम होता है।
• यह वह लागू dc शक्ति है जो dc शक्ति आउटपुट को इनपुट ac शक्ति से अधिक होने की अनुमति देता है। अन्य शब्दों में dc शक्ति का ac डोमेन में एक "परिवर्तन" होता है जिसके परिणामस्वरूप उच्चतम आउटपुट ac शक्ति होती है। 
• परिवर्तन दक्षता को निम्न रूप में परिभाषित किया जाता है:

          Po(ac) ac शक्ति और भार है।

          Pi(dc) आपूर्ति की गयी dc शक्ति है।

एक वर्ग B के शक्ति एम्प्लीफायर के लिए अधिकतम सैद्धांतिक अधिकतम दक्षता 78.5% है

• एक अनवस्थित बहुकंपित्र एक वर्ग तरंग जनित्र है।
• अनवस्थित बहुकंपित्र में सामान्यतौर पर 50% सम ड्यूटी चक्र होता है
• इसका अर्थ है कि आउटपुट चक्र के 50% समय पर "उच्च" होता है और शेष 50% समय पर आउटपुट "ऑफ" होता है
• मुक्त रूप से संचलित एक बहुकंपित्र जिसमें कोई स्थिर अवस्था नहीं होती है लेकिन दो अवस्थाओं के बीच क्रमागत रूप से बदलते रहते हैं, यह क्रिया एक नियत आवृत्ति या स्थिर आवृत्ति पर वर्गाकार तरंग स्पंद वाली एक श्रृंखला उत्पन्न करता है।

Important Points

एक अनवस्थित बहुकंपित्र एक मुक्त रूप से संचलित दोलक है।

वर्ग तरंग की समय अवधि (T0) = 0.69 (RA + 2RB)C

क्लॉक आवृत्ति = 1/T0 

= \(\frac{1.45}{(R_A + 2R_B)C}\)

एकस्थितिक बहुकंपित्र​:

• एकस्थितिक बहुकंपित्र परिपथ में केवल एक संतुलित चरण होता है जो इसे "वन-शॉट" स्पंद जनित्र बनता है
• इसका उपयोग स्पंद स्ट्रेचर के रूप में किया जाता है।
• एकस्थितिक बहुकंपित्र की समय अवधि (T) = RC ln3

द्विस्थितिक बहुकंपित्र​:

• यह एक समान फैशन में दो स्थिर आउटपुटों में से एक को फ्लिप-फ्लॉप करने के लिए संचालित होता है जो एक दूसरे के पूरक हैं।
• यह एक फ्लिप फ्लॉप के बराबर है।
• यह एक आवृत्ति विभक्त के रूप में प्रयोग किया जाता है।

किसी वर्ग A प्रवर्धक की अधिकतम दक्षता 50% है

किसी वर्ग B प्रवर्धक की अधिकतम दक्षता 78.5% है

किसी वर्ग C प्रवर्धक की अधिकतम दक्षता 90% है

इसलिए, 85% दक्षता के साथ ट्रांजिस्टर प्रवर्धक वर्ग C होने की संभावना है।

नोट:

पुश-पुल प्रवर्धक के तीन वर्गीकरण होते हैं:

क्लास A: सिग्नल के पूर्ण चक्र (यानी 360°) के दौरान हर समय संग्राहक धारा प्रवाहित होती है

क्लास B: संग्राहक धारा केवल इनपुट सिग्नल के धनात्मक आधे चक्र (यानी 180°) के दौरान प्रवाहित होती है

क्लास C: इनपुट सिग्नल के आधे से कम चक्र के लिए संग्राहक धारा प्रवाहित होती है (विशिष्ट मान 80° - 120°)

पुश-पुल की विशेषताऐं:

• क्लास AB प्रकार का पुश-पुल प्रवर्धक में विरुपण होता है।
• क्लास B प्रकार के प्रवर्धक इस समस्या से निपटने के लिए डिजाइन किए जाते हैं।यह विरुपण और रव हटा सकते हैं जो कि परिपथ में प्राप्त होते हैं।
• क्लास B प्रचालन के कारण, इनकी संग्राहक दक्षता काफी उच्च (> 50 %)होती है।
• यह उच्च लाभ उत्पन्न करने में सक्षम होता है।
• यहां कुछ मामले हैं जहां ये प्रवर्धक हार्मोनिक विरुपण उत्पन्न करते हैं। इसलिए परिपथ की आवश्यकता के आधार पर प्रवर्धक को चुना जाता है।

उच्चतम प्रतिप वोल्टेज वह अधिकतम वोल्टेज है जो एक विपरीत अभिनत डायोड में दिखाई देता है:

यदि ज्यवाक्रिय इनपुट सिग्नल के लिए Em अधिकतम वोल्टेज है

तो

अर्ध तरंग दिष्टकारी के लिए \({\rm{PIV\;}} = {\rm{\;}}{{\rm{E}}_{\rm{m}}}\)

पूर्ण तरंग दिष्टकारी के लिए \({\rm{PIV\;}} = {\rm{\;}}2{{\rm{E}}_{\rm{m}}}\)

ब्रिज तरंग दिष्टकारी के लिए \({\rm{PIV\;}} = {\rm{\;}}{{\rm{E}}_{\rm{m}}}\)

• वर्ग B एम्पलीफायर एक प्रकार का पावर एम्पलीफायर है जहां सक्रिय उपकरण (ट्रांजिस्टर) केवल इनपुट सिग्नल के एक-आधे चक्र के लिए संचालित होता है।
• वर्ग-B एम्पलीफायरों में दो या दो से अधिक ट्रांजिस्टरों का उपयोग इस तरह से किया जाता है कि प्रत्येक ट्रांजिस्टर केवल इनपुट तरंग के एक-आधे चक्र के दौरान संचालित होता है
• इसका अर्थ है कि वर्ग B एम्पलीफायर के लिए चालन कोण 180° है।
• वर्ग-B एम्पलीफायर को पुश-पुल एम्पलीफायर विन्यास के रूप में भी जाना जाता है।
• क्लास B एम्पलीफायर और इनपुट, आउटपुट तरंगों के परिपथ नीचे दिए गए आंकड़ों में दिखाए गए हैं।

• चूंकि सक्रिय उपकरण (ट्रांजिस्टर) को आधे इनपुट चक्र के लिए बंद कर दिया जाता है, इसलिए सक्रिय उपकरण कम शक्ति का अपव्यय करता है और इसलिए दक्षता में सुधार होता है।
• वर्ग B के पावर एम्पलीफायर की सैद्धांतिक अधिकतम दक्षता 78.5% है।

संकल्पना:

किसी वर्ग A प्रवर्धक की अधिकतम दक्षता 50% है

किसी वर्ग B प्रवर्धक की अधिकतम दक्षता 78.5% है

किसी वर्ग C प्रवर्धक की अधिकतम दक्षता 90% है

इसलिए, 85% दक्षता के साथ ट्रांजिस्टर प्रवर्धक वर्ग C होने की संभावना है।

नोट:

गणना:

हम जानते हैं कि वर्ग B शक्ति प्रवर्धक के लिए योग्यता आंकड़ा = .4

आकड़ों की योग्यता = डीसी शक्ति / एसी शक्ति 

⇒ .4 = 25/एसी शक्ति 

⇒ एसी शक्ति = 62.5 W

• दाब कर्षण एक शक्ति प्रवर्धक है जिसका उपयोग भार में उच्च शक्ति की आपूर्ति के लिए किया जाता है।
• इसमें दो ट्रांजिस्टर शामिल है जिसमें एक NPN है और दूसरा PNP है।
• एक ट्रांजिस्टर आउटपुट को धनात्मक अर्ध चक्र पर धकेलता है और ऋणात्मक अर्ध चक्र पर खींचता है। इसलिए इसे दाब-कर्षण प्रवर्धक के रूप में जाना जाता है।
• दाब-कर्षण प्रवर्धक परिपथ को नीचे दर्शाया गया है:

     
सूचना:

दाब-कर्षण प्रवर्धक के तीन वर्गीकरण निम्न है:

• वर्ग A प्रवर्धक 
• वर्ग B प्रवर्धक 
• वर्ग AB प्रवर्धक 

श्रेणी C प्रवर्धक का संग्राही धारा एक अर्धसाइन तरंग है।

• श्रेणी C शक्ति प्रवर्धक, प्रवर्धक का एक ऐसा प्रकार है जहाँ सक्रीय तत्व (ट्रांजिस्टर) इनपुट सिग्नल के आधे चक्र की तुलना में कम चक्र के लिए संचालित होता है। 
• आधे चक्र की तुलना कम होने का अर्थ यह है कि चालन कोण 180° से कम होता है और इसका विशिष्ट मान 80° से 120° है।
• निम्न चालन कोण एक बड़ी सीमा तक दक्षता को बढ़ाता है लेकिन बहुत विरूपण का कारण बनता है। 
• श्रेणी C वाले प्रवर्धक की सैद्धांतिक अधिकतम दक्षता लगभग 90% होती है। 
• श्रेणी C वाले प्रवर्धक में दक्षता और विरूपण दोनों अधिकतम होते हैं। 

Important Points