Wzmacniacz operacyjny, czyli wzmacniacz operacyjny, to układ scalony służący do wzmacniania sygnałów napięciowych. Ma wysoką impedancję wejściową i niską impedancję wyjściową, co pozwala mu skutecznie wzmacniać słabe sygnały elektryczne. Podstawowa konfiguracja wzmacniacza operacyjnego obejmuje dwa zaciski wejściowe (odwracający i nieodwracający) oraz jeden zacisk wyjściowy. Wzmacniacz operacyjny wzmacnia różnicę napięcia między dwoma zaciskami wejściowymi i wysyła na wyjściu sygnał napięciowy, który jest zwykle wielokrotnie większy niż sygnał wejściowy, w zależności od wzmocnienia ustawionego przez komponenty zewnętrzne.
Wzmacniacz operacyjny to wszechstronny element elektroniczny symbolizowany przez trójkąt z dwoma wejściami i jednym wyjściem. Wejście odwracające jest oznaczone znakiem minus (-), a wejście nieodwracające jest oznaczone znakiem plus (+). Wyjście znajduje się zwykle na końcu trójkąta, naprzeciwko podstawy, gdzie znajdują się wejścia. Ten symbol przedstawia podstawowe działanie wzmacniacza operacyjnego: wzmacnia różnicę napięcia między wejściem odwracającym i nieodwracającym i zapewnia wzmocniony sygnał wyjściowy.
Wewnętrznie wzmacniacz operacyjny składa się z wielu stopni wzmocnienia, w tym wzmacniaczy różnicowych, stopni wzmocnienia napięcia i stopnia wyjściowego. Wzmacniacz różnicowy na stopniu wejściowym wzmacnia różnicę między wejściami odwracającymi i nieodwracającymi, jednocześnie odrzucając wszelkie sygnały w trybie wspólnym. Stopnie wzmocnienia napięcia zapewniają dodatkowe wzmocnienie, a stopień wyjściowy zapewnia niską impedancję wyjściową i wystarczającą zdolność do napędzania prądu. Te wewnętrzne komponenty współpracują ze sobą, aby zapewnić wysokie wzmocnienie i stabilną wydajność wzmacniaczy operacyjnych.
Wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego odnosi się do stosunku napięcia wyjściowego do napięcia wejściowego. Wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego można kontrolować za pomocą zewnętrznych rezystorów i kondensatorów w różnych konfiguracjach, takich jak konfiguracje wzmacniacza odwracającego, nieodwracającego i wzmacniacza różnicowego. W konfiguracji odwracającej wzmocnienie jest określane na podstawie stosunku rezystora sprzężenia zwrotnego do rezystora wejściowego, co daje wzmocnienie ujemne. W konfiguracji nieodwracającej wzmocnienie określa się na podstawie stosunku rezystora sprzężenia zwrotnego do rezystora podłączonego do masy plus jeden, co daje wzmocnienie dodatnie. Wzmocnienie może być bardzo duże, co pozwala na znaczne wzmocnienie sygnału wejściowego.
Idealny wzmacniacz operacyjny to teoretyczne urządzenie o nieskończonym wzmocnieniu w otwartej pętli, nieskończonej impedancji wejściowej i zerowej impedancji wyjściowej. Doskonale wzmacnia różnicę napięć pomiędzy zaciskami wejściowymi, bez żadnych ograniczeń. W praktyce oznacza to, że idealny wzmacniacz operacyjny wzmocni różnicę między wejściami odwracającymi i nieodwracającymi, bez przesunięcia, szumu i zniekształceń. Dodatkowo idealny wzmacniacz operacyjny ma nieskończoną szerokość pasma, co pozwala mu wzmacniać sygnały o dowolnej częstotliwości bez tłumienia. Rzeczywiste wzmacniacze operacyjne są zbliżone do tych idealnych cech, ale mają ograniczenia wynikające z praktycznych ograniczeń produkcyjnych.