Операционный усилитель предназначен для выполнения математических операций в аналоговых вычислительных машинах. Первый ламповый операционный усилитель K2W был разработан в 1942 году Л. Джули (США). Он содержал два двойных электровакуумных триода. Первые операционные усилители представляли собой громоздкие и дорогие устройства. С заменой ламп транзисторами операционные усилители стали меньше, дешевле, надежнее, и сфера их применения расширилась. Первые операционные усилители на транзисторах появились в продаже в 1959 году. Р. Малтер (США) разработал операционный усилитель Р2, включавший семь германиевых транзисторов и варикапный мостик.
Требования к увеличению надежности, улучшению характеристик, снижению стоимости и размеров способствовали развитию интегральных микросхем, которые были изобретены в лаборатории фирмы Texas Instruments (США) в 1958 г. Первый интегральный операционный усилитель µА702, имевший рыночный успех, был разработан Р. Уидларом (США) в 1963 году. В настоящее время насчитывается сотни наименований операционных усилителей. Операционные усилители выпускаются в малогабаритных корпусах, они очень дешевы, что способствует их массовому распространению.
Операционные усилители представляют собой усилители постоянного тока с низкими значениями напряжения смещения нуля и входных токов и с высоким коэффициентом усиления. По размерам и цене они практически не отличаются от отдельного транзистора. В то же время преобразование сигнала схемой на ОУ почти исключительно определяется свойствами цепей обратных связей усилителя и отличается высокой стабильностью и воспроизводимостью. Кроме того, благодаря практически идеальным характеристикам ОУ реализация различных электронных схем на их основе оказывается значительно проще, чем на отдельных транзисторах. Поэтому операционные усилители почти полностью вытеснили отдельные транзисторы в качестве элементов схем («кирпичиков») во многих областях аналоговой схемотехники.
Операционные усилители – это многоцелевые изделия (структуры), которые в пределах диапазона их использования работают (производят аналоговые операции) как «идеальные» устройства. Применение ОУ базируется на существенной разнице между исходными параметрами ОУ и показателями их аппаратурных включений, определяемыми внешними цепями глубокой отрицательной обратной связи.
Основное назначение операционного усилителя – построение схем с точно синтезированной передаточной функцией, которая зависит практически только от свойств цепи обратной связи. На основе ОУ создаются прецизионные масштабирующие усилители, генераторы функций, стабилизаторы напряжения и тока, активные фильтры, логарифмирующие и потенцирующие усилители, интеграторы и дифференциаторы и т.д.
