運算放大器（Operational Amplifier,簡稱OP、OPA、OPAMP）是一種直流耦合﹐差模（差動模式）輸入、通常為單端輸出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）電壓放大器，因為剛開始主要用于加法，乘法等運算電路中，因而得名。一個理想的運算放大器必須具備下列特性：無限大的輸入阻抗、等于零的輸出阻抗、無限大的開回路增益、無限大的共模排斥比的部分、無限大的頻寬。最基本的運算放大器如圖1-1。一個運算放大器模組一般包括一個正輸入端(OP_P)、一個負輸入端(OP_N)和一個輸出端(OP_O)。
通常使用運算放大器時，會將其輸出端與其反相輸入端（inverting input node）連接，形成一負反饋（negative feedback）組態。原因是運算放大器的電壓增益非常大，范圍從數百至數萬倍不等，使用負反饋方可保證電路的穩定運作。但是這并不代表運算放大器不能連接成正回饋（positive feedback），相反地，在很多需要產生震蕩訊號的系統中，正回饋組態的運算放大器是很常見的組成元件。
開環回路運算放大器如圖1-2。當一個理想運算放大器采用開回路的方式工作時，其輸出與輸入電壓的關系式如下：
Vout = ( V+ -V-) * Aog
其中Aog代表運算放大器的開環回路差動增益（open-loop differential gai由于運算放大器的開環回路增益非常高，因此就算輸入端的差動訊號很小，仍然會讓輸出訊號「飽和」（saturation），導致非線性的失真出現。因此運算放大器很少以開環回路出現在電路系統中，少數的例外是用運算放大器做比較器（comparator），比較器的輸出通常為邏輯準位元的「0」與「1」。
閉環負反饋
將運算放大器的反向輸入端與輸出端連接起來，放大器電路就處在負反饋組態的狀況，此時通?？梢詫㈦娐泛唵蔚胤Q為閉環放大器。閉環放大器依據輸入訊號進入放大器的端點，又可分為反相（inverting）放大器與非反相（non-inverting）放大器兩種。
反相閉環放大器如圖1-3。假設這個閉環放大器使用理想的運算放大器，則因為其開環增益為無限大，所以運算放大器的兩輸入端為虛接地（virtual ground），其輸出與輸入電壓的關系式如下：
Vout = -(Rf / Rin) * Vin
非反相閉環放大器如圖1-4。假設這個閉環放大器使用理想的運算放大器，則因為其開環增益為無限大，所以運算放大器的兩輸入端電壓差幾乎為零，其輸出與輸入電壓的關系式如下：
Vout = ((R2 / R1) + 1) * Vin
閉環正回饋
將運算放大器的正向輸入端與輸出端連接起來，放大器電路就處在正回饋的狀況，由于正回饋組態工作于一極不穩定的狀態，多應用于需要產生震蕩訊號的應用中。
理想運放和理想運放條件
在分析和綜合運放應用電路時，大多數情況下，可以將集成運放看成一個理想運算放大器。理想運放顧名思義是將集成運放的各項技術指標理想化。由于實際運放的技術指標比較接近理想運放，因此由理想化帶來的誤差非常小，在一般的工程計算中可以忽略。