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。
Op-Amp 增益級互動
切換接法、拉 Rf / Ri、調輸入大小，看看輸出波形怎麼變——以及撞到 ±4.5V supply rail 時的軟削波。
紅色虛線是 supply rail（單 9V + 4.5V 虛擬接地 → 輸出能擺動的最大範圍是 ±4.5V）。把 Rf 拉高、或 Vin 拉大，輸出超過 rail 的部分會被「削掉」變成方波——這就是 Op-Amp 自然的軟削波。許多破音電路（例如 Tube Screamer）會在二極體幫忙之前，先讓 Op-Amp 把訊號推到接近 rail 的程度。
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。