運算放大器增益計算器

輸入計算

電路組態 Non-Inverting Inverting

回授電阻 Rf（Ω）

輸入電阻 Rin（Ω）

結果

電壓增益（Av）

11

V/V

增益（分貝）	20.83 dB

什麼是運算放大器增益計算器？

運算放大器（Op-Amp）是一種高增益的電壓放大器，其閉迴路增益幾乎完全由兩個外接電阻決定：回授電阻（Rf）與輸入電阻（Rin）。本計算器可同時算出反相與非反相兩種組態下的電壓增益（Av），並換算成分貝（dB）。這是一款通用的電子工程工具，適用於任何標準的理想運算放大器電路。

使用方式

先選擇放大器組態，接著以歐姆（Ω）為單位輸入回授電阻 Rf 與輸入電阻 Rin。計算器會回傳以 V/V 表示的電壓增益及對應的分貝值。非反相放大器的輸出與輸入同相（增益為正值）；反相放大器的增益則為負值，代表輸出相位反轉 180°。

公式說明

非相相放大器的增益為 $$A_v = 1 + \frac{\text{R}_f}{\text{R}_{in}}$$。由於前面多了一個「1」，非反相放大器的增益至少為 1（單位增益）。反相放大器的增益則為 $$A_v = -\frac{\text{R}_f}{\text{R}_{in}}$$，其大小可以小於、等於或大於 1。分貝值的計算方式為 \(20 \cdot \log_{10}(|A_v|)\)。

非反相組態：訊號加在（+）輸入端，由 Rf 與 Rin 設定增益。

反相組態：輸入經 Rin 加到反相（−）輸入端，搭配回授電阻 Rf。

範例試算

假設在非反相組態下 Rf = 10,000 Ω、Rin = 1,000 Ω，則 $$A_v = 1 + \frac{10{,}000}{1{,}000} = 1 + 10 = 11 \text{ V/V}$$。換算成分貝為 \(20 \cdot \log_{10}(11) \approx 20.83 \text{ dB}\)。若改用相同電阻組成反相電路，則 \(A_v = -\frac{10{,}000}{1{,}000} = -10 \text{ V/V}\)，其大小相當於 20 dB。

常見問題

為什麼反相增益是負值？負號代表輸出訊號相對於輸入訊號反相（相位差 180°）；真正決定放大倍率的是其大小（絕對值）。

非反相增益可以小於 1 嗎？不行。式中的「+1」確保最小增益為 1（當 Rf = 0 時即為電壓隨耦器）。

如果 Rin 等於零會怎樣？除以零在數學上沒有定義，因此必須提供有效的非零輸入電阻，才能得到有意義的增益值。