運算放大器 Op-Amp
Tube Screamer 和 RAT 的核心——Op-Amp 讓你用簡單的外部元件設計精確的增益電路
運算放大器 Op-Amp
Op-Amp 是什麼
Op-Amp(Operational Amplifier)是一顆 IC 裡面整合了很多電晶體的放大器。你不需要自己用電阻設定偏壓(像 Fuzz 那樣),只要接幾顆外部元件就能精確控制增益和頻率響應。
效果器從 1970 年代開始大量使用 Op-Amp,因為它讓電路設計變得簡單又可預測。
基本觀念
Op-Amp 有兩個輸入和一個輸出:
- 非反相輸入(+):訊號跟輸出同相
- 反相輸入(-):訊號跟輸出反相
- 輸出:放大後的訊號
Op-Amp 本身的增益極大(十萬倍以上),但透過**負回授(negative feedback)**來控制實際增益。
效果器裡的三種基本接法
電壓隨耦器(Voltage Follower)
輸出直接接回反相輸入。增益 = 1,不放大,但做阻抗轉換。
用途:Input Buffer、Output Buffer。Tube Screamer 的第一級就是這個。
非反相放大器(Non-Inverting Amplifier)
訊號進非反相輸入,回授電阻從輸出接到反相輸入。
增益 = 1 + (Rf / Ri)
用途:Tube Screamer 的增益級。Drive 旋鈕改變 Rf,就改變增益。
反相放大器(Inverting Amplifier)
訊號透過電阻進入反相輸入,回授電阻從輸出接到反相輸入。
增益 = -(Rf / Ri)
用途:RAT 的增益級。負號代表輸出跟輸入反相,但對音色沒有影響。
效果器常用 Op-Amp
| 型號 | 特色 | 使用效果器 |
|---|---|---|
| JRC4558D | Tube Screamer 原版用的,中頻溫暖 | TS-808, TS9 |
| LM308N | slew rate 慢,高頻自然滾降 | ProCo RAT |
| TL072 | 低雜訊、JFET 輸入、泛用 | 各種現代效果器 |
| NE5532 | 低雜訊、低失真、驅動力強 | 高品質效果器 |
| OPA2134 | 高保真、透明 | boutique 效果器 |
單 Op-Amp vs 雙 Op-Amp
一個 IC 封裝裡面可以有一顆或兩顆 Op-Amp:
- 單 Op-Amp(8-pin):LM308, TL071, OPA134
- 雙 Op-Amp(8-pin):JRC4558, TL072, NE5532, OPA2134
雙 Op-Amp 一顆 IC 就能做兩級放大,所以效果器很常用。
電源
Op-Amp 需要正負電源(例如 +9V 和 -9V)。但效果器只有單電源 9V,所以用**虛擬接地(virtual ground)**的方式——用兩顆電阻把 9V 分成 4.5V,當作電路的「中間點」。
這就是為什麼效果器的 Op-Amp 輸出偏壓通常在 4.5V 左右。