Komponen Op-Amp terdiri dari empat blok penguat yang setiap bloknya memiliki fungsi masing-masing. Keempat blok tersebut yaitu input stage, intermediate stage, level shifting stage, dan output stage. Gambar 1 menunjukan blok diagram dari komponen Op-Amp.
Gambar 5.6 Blok Diagram Op-Amp
Input Stage
Input stage merupakan blok penguat yang didesain dengan impedansi masukan yang tinggi, hal ini bertujuan agar komponen Op-Amp tidak membebani sumber sinyal terlalu besar. Bagian input stage disusun dari rangkaian penguat differensial dengan dua masukan dan dua keluaran. Dengan menggunakan penguat differensial, bagian input stage berfungsi untuk menguatkan selisih sinyal dari kedua masukannya yaitu non-inverting dan inverting.
Intermediate stage
Intermediate stage merupakan blok penguat yang didesain dengan penguatan tegangan yang tinggi, hal ini dikarenakan bagian intermediate stage berfungsi untuk menambah penguatan sinyal dari input stage. Bagian intermediate stage terdiri dari rangkaian penguat differensial dengan dua masukan dan satu keluaran. Antara input stage dan intermediate stage dirangkai menggunakan hubungan cascade yaitu hubungan seri antar penguat. Namun hubungan cascade pada Op-Amp tidak menggunakan kapasitor coupling atau terhubung langsung. Kapasitor coupling sendiri, umumnya digunakan pada penguat untuk melewatkan sinyal AC dan menghilangkan sinyal DC. Gambar 5.7. menunjukan rangkaian Input Stage dan Intermediate Stage.
Gambar 5.7 Rangkaian Input Stage dan Intermediate Stage
Level Shifting
Karena bagian input stage dan intermediate stage tidak menggunakan kapasitor coupling, maka tidak hanya sinyal AC yang mengalami penguatan, melainkan sinyal tegangan DC dari sumber tegangan (VCC atau VEE) juga mengalami penguatan. Penguatan tegangan DC merupakan hal yang harus dihindari apabila sinyal masukan berupa sinyal AC. Hal ini karena sinyal DC dapat menggeser level sinyal AC ke titik saturasi sehingga menyebabkan sinyal AC terpotong (cacat/distorsi sinyal) seperti yang ditunjukan pada Gambar 5.8(a). Untuk menghindari cacat pada sinyal AC perlu adanya rangkaian yang dapat mereduksi sinyal DC. Rangkaian tersebut adalah rangkaian emitter follower. Rangkaian emitter follower mereduksi sinyal DC dengan cara mengurangi nilai sinyal tersebut sebesar 0,7 V. Tetapi untuk sinyal DC dengan penguatan yang besar, pengurangan nilai sebesar 0,7 V dirasa kurang dalam mereduksi sinyal, sehingga pada praktiknya rangkaian emitter follower diberi tambahan rangkaian pembagi tegangan yang dihubungkan pada kaki emitor. Dengan rangkaian emitter follower dan pembagi tegangan, bentuk sinyal AC akan dapat dipertahankan tanpa mengalami cacat sinyal. Gambar 5.8(b) menunjukan bagian level shifting stage yang disusun dari rangkaian emitter follower.
Gambar 5.8 Level Shifting Stage; a) Sinyal AC Terpotong Akibat Penguatan Sinyal DC; b) Rangkaian Level Shifting Stage
Output stage
Output Stage merupakan blok penguat yang didesain dengan impedansi keluaran yang rendah, hal ini bertujuan supaya semua sinyal keluaran dapat diteruskan ke beban (RL). Bagian Output stage terdiri dari rangkaian penguat push-pull kelasAB yang dapat menghasilkan penguatan yang simetris tanpa adanya cacat sinyal (distorsi). Dengan penguat kelas AB, output stage berfungsi untuk menguatkan sinyal keluaran dan mempertahankan bentuk sinyal yang simetris terhadap ground. Gambar 5.9 menunjukan rangkaian Output Stage dari penguat kelas AB.
Gambar 5.9 Rangkaian Output Stage
Referensi: