Операционные усилители выполнены на интегральных микросхемах и применяются как усилители постоянного тока для работы в режиме усиления и выполнения математических операций над аналоговыми или медленно изменяющимися величинами (сложение, вычитание, дифференцирование, интегрирование, логарифмирование и т.д.).
Условное изображение операционного усилителя приведено на рис.8.15, в котором знаком (–) обозначен инвертирующий вход, а знаком (+) неинвертирующий вход. Питание операционного усилителя осуществляется от двух источников с положительной и отрицательной ЭДС. На рис.8.16 приведены характеристики вход - выход усилителей с инвертирующим и неинвертирующим входами. Входное напряжение насыщения незначительно 
.
Рис.8.15. Условное изображение операционного усилителя
Рис.8.16. Характеристики вход - выход операционных усилителей с инвертирующим и неинвертирующим входами
В схемах операционных усилителей используется отрицательная обратная связь по напряжению. Рассмотрим примеры использования схем операционных усилителей с элементами цепи обратной связи 
.
На рис.8.17 приведена схема масштабного инвертирующего усилителя, у которого элементы обратной связи равны активным сопротивлениям 
.
Рис.8.17. Схема масштабного инвертирующего усилителя
Используя первый и второй законы Кирхгофа для входного и выходного контуров усилителя, направления обхода которых указаны, а также считая, что у операционных усилителей, имеем 
Тогда, после преобразований, следует, что 
, то есть выходное напряжение масштабного усилителя 
равно входному напряжению 
, помноженному на масштабный множитель с отрицательным знаком. Коэффициент усиления усилителя по напряжению
. (8.10)
На рис.8.18 изображена схема суммирующего усилителя (сумматора).
Рис.8.18. Схема суммирующего усилителя (сумматора)
Сумматор – это операционный усилитель с несколькими входами, у которого 
, 
, 
, 
, 
, тогда, умножив значения всех токов на 
, получим:
. (8.11)
В этом случае усилитель выполняет операцию сложения входных напряжений со своими масштабными коэффициентами. Если все входные сопротивления равны 
, то 
.
На рис.8.19 приведена схема интегрирующего усилителя (интегратора), у которого в цепи обратной связи использован конденсатор.
Рис.8.19. Схема интегрирующего усилителя (интегратора)
Изобразив сопротивление обратной связи в комплексном виде 
, а входное сопротивление 
, можно представить выходное напряжение в виде временной зависимости 
. Перейдем к операторной форме записи, что соответствует замене 
на оператор Лапласа p. Тогда изображение входной и выходной величины по Лапласу выразится зависимостью 
, что соответствует интегрированию оригинала, то есть:
, (8.12)
где 
- масштабный коэффициент.
На рис.8.20 изображена схема дифференцирующего усилителя, у которого на входе усилителя установлен конденсатор.
Рис.8.20. Схема дифференцирующего усилителя
Входное сопротивление конденсатора 
в комплексном виде 
, а сопротивление обратной связи 
.
Выходное напряжение можно представить в комплексном виде временной зависимостью 
. Перейдем к операторной форме записи, что соответствует замене на оператор Лапласа p. Тогда изображение входной и выходной величины по Лапласу выразится зависимостью 
, что соответствует взятию производной от её оригинала, то есть:
. (8.13)
где 
- масштабный коэффициент.
