Operačný zosilňovač ( OZ ) je v podstate rozdielový zosilňovač s veľmi vysokým zosilnením pre jednosmerné aj striedavé signály realizovaný v integrovanej forme. Jeho funkčne vlastnosti možno meniť príslušnou spätnou väzbou. Základom jeho vnútornej štruktúry je hore spomínaný diferenciálny ( mostíkový ) jednosmerný zosilňovač. Prvý OZ s elektrónkami realizoval v roku 1948 G. A. Philbrick. Názov obvodu pochádza z jeho prvotného historického určenia. Mal to byť obvod vykonávajúci základné matematické operácie ( súčet, rozdiel, súčin, umocňovanie, integrovanie atď. ) v analógových počítačoch. Ide o univerzálny obvod s takmer neohraničenými možnosťami použitia.
Veľmi veľké zosilnenie operačného zosilňovača sa dosahuje viacstupňovou štruktúrou, pričom možnosť zosilňovania jednosmerného signálu je zabezpečená použitím jednosmernej medzistupňovej väzby. Obvody spätnej väzby sa pripájajú zvonku integrovaného obvodu. Vzhľadom na veľmi veľké zosilnenie AUo operačného zosilňovača, výsledné napäťové zosilnenie je určené výhradne veľkosťou prvkov tvoriacich spätnú väzbu.
Pre ilustráciu vnútornej štruktúry je na obrázku nakreslená schéma zosilňovača mA 741, jedného z najrozšírenejších operačných zosilňovačov.
Schématická značka operačného zosilňovača je na nasledujúcom obrázku a vedľa sú vymenované základné vlastnosti charakterizujúce ideálny a reálny operačný zosilňovač.
 | IDEÁLNY | REÁLNY | |||
| vstupný odpor | RVST | Ą | 106 ÷ 108 | [W] | |
| výstupný odpor | RVÝST | 0 | 101 ÷ 102 | [W] | |
| napäťové zosilnenie naprázdno | AUo | Ą | 104 ÷ 106 | [-] | |
| vstupné diferenčné napätie | Ud | 0 | 0,1 ÷ 0,2 | [mV] |
Vlastnosti reálnych operačných zosilňovačov definuje asi 25 ďalších parametrov. Vo väčšine prípadov stačí poznať asi 12 základných parametrov:
| - | napäťové zosilnenie naprázdno AUo. Je to zosilnenie pri otvorenej slučke spätnej väzby. |
| - | vstupný a výstupný odpor Rvst, Rvýst |
| - | vstupné napätie uvst potrebné na vybudenie menovitého výstupného napätia |
| - | maximálny rozkmit výstupného napätia |
| - | kľudový prúd Io, ktorý odoberá operačný zosilňovač z napájacieho zdroja v režime bez vybudenia vstupným signálom |
| - | maximálne napájacie napätie + UCC, - UEE |
| - | frekvenčný rozsah, šírka prenášaného pásma, v ktorom AUo poklesne o 3 dB vzhľadom na hodnotu pri referenčnej frekvencii fo. Často sa určuje aj hodnota tranzitnej frekvencie fT, pri ktorej AU ( fT ) = 1 |
| - | prúdovú nesymetriu vstupov INsvt. Určuje sa ako rozdiel vstupných prúdov i- , i+ pri nulovom uvýst |
| - | napäťová nesymetria vstupov UNvst. Určuje sa napätím na vstupe uvst, pri ktorom uvýst = 0 V |
| - | činiteľ potlačenia súčtového signálu CMR, ktorý sa vyjadruje pomerom vstupného napäťového rozsahu uvst k maximálnej zmene napäťovej nesymetrie v tomto rozsahu pri otvorenej slučke spätnej väzby.  [ dB, V, V ] |
| - | citlivosť na zmenu napájacích napätí SVR, ktorá sa vyjadruje pomerom zmeny napäťovej nesymetrie vstupov DUNvst ku zmene napájacích napätí DUcc
 [ mV/V, mV, V] |
| - | teplotný drift, ktorý sa vyjadruje veľkosťou napäťovej alebo prúdovej nesymetrie vstupov vplyvom teploty, t.j. DUNvst / Dt, prípadne DINvst / Dt. |
| - | rýchlosť prebehu SR výstupného napätia, označovaná ako "slew rate". Ide o dôležitú dynamickú vlastnosť každého OZ. Udáva rýchlosť zmeny výstupného napätia pri veľkom vstupnom signále. Táto hodnota úzko súvisí s maximálnou frekvenciou prenosu fp a amplitúdou signálu Uo na výstupe OZ a je daná vzťahom:
 |
Operačný zosilňovač môže mať vstup aj výstup symetrický alebo nesymetrický. Najčastejšie sa používa kombinácia symetrický vstup - nesymetrický výstup. Potom jeden zo symetrických vstupov, ktorý nespôsobuje otočenie fázy výstupného signálu voči vstupnému sa nazýva neinvertujúci, označujeme ho znamienkom + a druhý, ktorý spôsobuje otočenie fázy sa nazýva invertujúci, označujeme ho znamienkom -.
Charakteristické pre OZ, ako vidno z grafu, je existencia troch pracovných oblastí. Sú dve oblasti nasýtenia, kedy výstup nadobúda napäťovú úroveň rovnú približne kladnému alebo zápornému napájaciemu napätiu. Tieto pracovné oblasti sa využívajú v zapojeniach OZ vo funkcii komparátora. Tretia oblasť je oblasť lineárnej činnosti OZ, kedy OZ pracuje ako zosilňovač malých vstupných signálov ( rádovo mV až mV ) so zosilnením AUo.