概念
放大器（英语：amplifier）或电子放大器（electronic amplifier）是一种可以增加信号（随时间变化的电压或电流）功率的电子设备。它是一种双埠电子电路，使用来自电源供应器的电力来增加施加到其输入端信号的振幅（电压或电流的幅度），从而在其输出端产生成比例的更大振幅信号。
放大器提供的放大量由其增益衡量，亦即输出电压、电流或功率与输入的比率。放大器是一种功率增益大于 1 的电路。
基本特性
大多数放大器的特性可以由一系列的参数来描述。
增益
增益是指放大器能在多大程度上增大信号的幅值。该参数常用分贝（dB）来度量。用数学语言来说，增益等于输出幅值除以输入幅值。（对功率放大器而言，用分贝表示的增益可以由此关系式计算：G(dB)=10log(Pout/Pin)(Electrical)）。
理想频率特性
放大器对于不同的频率有不同的转换倍率，一个放大器会有最佳的放大波段，即听音乐时调整的EQ.
输出动态范围
输出动态范围，常用 dB 为单位给出，是指最大与最小有用输出幅值之间的范围。因为最低的有用幅值受限于输出噪声，所以称之为放大器的动态范围。
带宽与上升时间
放大器的带宽（BW）常定义为低频与高频半功率点之间的差值。因而也就是常说的 -3dB BW 。有时也定义在其它的响应容差下的带宽（-1dB，-6dB等等。）。举例来说，一个好的音频放大器的 -3dB 带宽将在二十赫兹到两万赫兹左右（正常人的听觉频率范围）。
放大器的上升时间是指当阶跃信号输入时，输出端由其最终输出幅度值 10% 变化到 90% 时所用的时间。对于高斯响应系统（或一个简单的 RC 振荡回路），上升时间大约可以表达为： ，其中 BW 的单位是 Hz ，Tr 的单位是秒。
建立时间与失调
是指输出幅值建立于最终幅值的某个比值（比如 0.1% ）以内时所花的时间。
压摆率
压摆率是指输出电压变量的变化率，常定义为伏特/每秒（或微秒）。
噪声系数
是对在放大过程中引入噪声多少的一个量度。噪声是电学器件和器件中不受欢迎却无法避免的。噪声由放大器零输入时输出的分贝或输出电压峰值来度量。也可由输入信号和输出信号的信噪比差值确定，输出信号信噪比恶化了多少 dB ，则该放大器的噪声系数就是多少 dB 。
效率
效率用来量度多少输入能量是应用于放大器输出的。甲类（A 类）放大器效率十分低下，约在 10-20% 之间，最大不超过 25% 。现代甲乙类（AB 类）放大器一般效率都在 35-55% 之间，理论值可达 78.5% 。有报道说商用的丁类（D 类）放大器的效率可高达 97% 。放大器的效率限制了总功耗中有用部分所占的比例。注意，效率越高的放大器散热量越小，通常在几个瓦特的设计中也无需风扇。
线性度
理想放大器应当是完全线性器件，但是实际的放大器仅在某些实际限制下是线性的，其他情况下均会出现失真。当驱动放大器的信号增大后，输出也随之增大，直到达到某个电压值，使得放大器的某部分达到饱和从而不能再增大输出了，称之为“截止失真”（削顶失真、削峰失真）。同样的，存在着“饱和失真”（削底失真）。失真的原因与晶体管的特性以及静态工作点的选择密切相关。
有些放大器在设计中通过某种可控途径来解决这个问题，即以牺牲增益为代价换取较小的失真。其结果是一种补偿效应，即（如果放大器是音频放大器的话）大大减少听起来不悦耳的声音。对于这些放大器，其增益比小信号时小 1dB 时的输入功率（或输出功率）定义为 1dB 补偿点。
线性度是一个关键的问题，目前有很多技术来避免非线性带来的影响，比如前馈、预矫正、后矫正、包迹抑制还原（波包消除重建）、用非线性器件实现线性放大（LINC）、 CALLUM 、 Cartesian 反馈等。
放大器电路类型
对于不同的应用，电子放大器有很多种类。
最普通的一类放大器就是电子放大器，常应用于广播和电视发射台及接收器，高传真（hi-fi）立体声装置，微型计算机和其它电子数字装置，以及其他仪表放大器。它最关键的器件是有源器件，比如电子管或晶体管。
功率放大器
放大器常依据通过放大器件的输入信号（正弦波）的导通角（有时也称为angle of flow）来分类;详见功率放大器类型。
电子管放大器
电子管放大器是使用电子管作为主动器件的电子放大器。电子管放大器可以放大信号的幅度或功率。现今，中低功率、工作频率低于微波的电子管放大器已经广泛地被电晶体放大器于 1960-1970 年代取代。电子管放大器现在被用于吉他爱好者的吉他音箱、音响发烧友的立体声放大器、卫星通讯以及雷达等军事用途与大功率高频无线电发射（如无线广播、无线电视的发射）。
晶体管放大器
此有源器件的基本角色就是放大输入信号，产生一个显著的放大信号。放大的倍率（正向增益）是由有源器件和外部电路所共同决定的。在晶体管放大器里常用的有源器件是双极性晶体管（BJT）和金氧半场效应晶体管（MOSFET）。应用非常多样化，常见的如家用音响的声音放大器、半导体设备的高功率射频信号发射机、射频或微波信号的无线电收发机。
运算放大器
运算放大器通常在模拟输入上运作是一种集成电路式放大器，主要由外部的回授来决定其转移函数或增益。
影像放大器
本类放大器处理带宽高于 5MHz 的影像信号。为了呈现可接受的电视画面，对于步阶响应和 Overshoot 的要求也是必要的。设计一个高频影像放大器是件很困难的工作。
示波器垂直放大器
用于放大示波器映像管的影像信号，带宽大约可达 500MHz 。对于步阶响应、上升时间、 overshoot 和变形的规格要求，使得设计此种放大器是极端困难的。
微博放大器
行波管（TWT）放大器应用于微波频段中较低频的高功率放大。此类放大器通常能使用于很宽的频率范围，但相对的，TWT 并不像 调速管（Klystrons） 能够调整。
音频放大器
音频放大器通常用于放大音乐或说话的信号。
运算放大器
运算放大器（英语：Operational Amplifier，缩写：op amp 或 opamp），简称运放，是一种直流耦合，差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器。运算放大器能产生一个比输入端电势差大数十万倍的输出电势（对地而言）。因为刚开始主要用于加法，减法等模拟运算电路中，因而得名。
通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inverting input node）连接，形成一负反馈组态。原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。但是这并不代表运算放大器不能连接成正反馈组态，相反地，在很多需要产生震荡信号的系统中，正反馈组态的运算放大器是很常见的组成器件。
运算放大器有许多的规格参数，例如：低频增益、单位增益频率（unity-gain frequency）、相位边限（phase margin）、功耗、输出摆幅、共模抑制比、电源抑制比、共模输入范围（input common mode range）、转动率（slew rate）、输入偏移电压（input offset voltage，又译：失调电压）及噪声等。
目前运算放大器广泛应用于家电，工业以及科学仪器领域。一般用途的集成电路运算放大器售价不到五台币，而现在运算放大器的设计已经非常成熟，输出端可以直接短路到系统的接地端而不至于产生短路电流破坏器件本身。
历史
第一个使用真空管设计的放大器大约在 1930 年前后完成，这个放大器可以执行加与减的工作。运算放大器最早被设计出来的目的是用来进行加、减、微分、积分的模拟数学运算，因此被称为“运算放大器” 。 同时它也成为实现模拟计算机的基本建构单元。
然而，理想运算放大器在电路系统设计上的用途却远超过加减等的计算。今日的运算放大器，无论是使用晶体管或真空管、分立器件或集成电路器件，运算放大器的效能都已经逐渐接近理想运算放大器的要求。最早期的运算放大器是使用真空管设计，现在则多半是集成电路式的器件，但是如果系统对于放大器的需求超出集成电路放大器的能力时，也会利用分立式器件来实现这些特殊规格的运算放大器。
1960 年代晚期，仙童半导体推出了第一个被广泛使用的集成电路运算放大器，型号为 μA709 ，设计者则是鲍伯·韦勒（Bob Widlar）。但是 709 很快地被随后而来的新产品 μA741 取代，741 有着更好的效能，更为稳定，也更容易使用。
741 运算放大器成了微电子工业发展历史上的一个里程碑式，历经了数十年的演进仍然没有被取代，很多集成电路的制造商至今仍然在生产 741 ，而且在器件的型号上一定会加上“741”以资区别。但事实上后来仍有很多效能比741 更好的运算放大器出现，利用新的半导体器件，如 1970 年代的场效应管或是 1980 年代早期的金氧半场效应管等。这些器件常常能直接使用在 741 的电路架构中，而获得更好的效能。
通常运算放大器的规格都会有严格的限制，而封装和对电源供应的需求也已经标准化。通常只需要少量的电阻、电容等外接器件，运算放大器就能执行各种不同的模拟信号处理任务。在售价方面，虽然今日的标准型或是一般用途运算放大器因为需求量及产量皆大的缘故而跌至一元美金以下，但是特殊用途的运算放大器售价仍然有可能是泛用型的一百倍以上。
里程碑
- 1941年：贝尔实验室的 Karl D. Swartzel Jr. 发明了真空管组成的第一个运算放大器，并取得美国专利第 2,401,779 号，名为 “Summing Amplifier” （加算放大器），在第二次世界大战时，该设计大量用于军用火炮导向装置中；
- 1947年：第一个具有非反向输入端的运算放大器由哥伦比亚大学的 John R. Ragazzini 教授在论文中提出，并提及他的学生随后会实际设计出具有重大改进的运算放大器；
- 1949年：第一个使用截波稳定式（Chopper-stabilized）电路的运算放大器；
- 1961年：第一个由个别晶体管组成的运算放大器电路板组件，GAP/R 公司的 P45 ；
- 1962年：第一个胶封模组形式的运算放大器，GAP/R 公司的 PP65 ；
- 1963年：第一个以集成电路单一芯片形式制成的运算放大器是快捷半导体公司 Bob Widlar 所设计的 μA702，一开始但还不算很成功，直到 1965 年经修改后推出 μA709 ；
- 1963年：首次作为商业产品贩售的运算放大器是 George A. Philbrick Researches (GAP/R) 公司的真空管运算放大器，型号 K2-W ；
- 1966年：第一个使用变容二极管桥（Varactor Bridge）电路的运算放大器；
- 1967年：美国国家半导体公司推出 LM101 ，改善了许多重要问题，使集成电路运算放大器开始流行；
- 1968年：飞兆半导体公司推出 μA741 ，与 LM101 相比，μA741 内部增加了 30pF 的频率补偿电容。该产品第二来源众多，迄今仍然在生产使用，它是有史以来最成功的运算放大器，也是极少数最长寿的 IC 型号之一；
- 1970年：开始出现输入端使用 FET 的高速、低输入电流（高输入阻抗）运算放大器；
- 1972年：第一个可使用单电源供应的运算放大器 LM324 推出。 LM324 内含四个运算放大器，它的接脚排列方式也被随后的同类型运算放大器延用，成为业界标准。
操作原理
放大器的差分输入包括一个非反相输入电压 与的反相输入电压 ；理想的运算放大器放大只有两个电压的差，这就是所谓的差模输入电压。运算放大器的输出电压 由下式给出：
其中， 代表运算放大器的开环差动增益。
开环组态
由于运算放大器的开环增益非常高，对于集成运算放大器可以达到 100,000 以上，因此就算输入端的差动信号很小，仍然会让输出信号饱和，导致非线性的失真出现。因此运算放大器很少以开环组态出现在电路系统中，少数的例外是用运算放大器做比较器进行满幅输出，输出值通常为逻辑准位的 “0” 与 “1” 。
闭环组态
负反馈组态
将运算放大器的反向输入端与输出端连接起来，放大器电路就处在负反馈组态的状况，此时通常可以将电路简单地称为闭环放大器。闭环放大器依据输入信号进入放大器的端点，又可分为反相（inverting）与非反相（non-inverting）两种。
必须注意的是，所有闭环放大器都是运算放大器的负反馈组态。
反向闭环放大器
右图是一个反相闭环放大器的电路。假设这个闭环放大器使用理想的运算放大器，则因为其开环增益为无限大，所以运算放大器的两输入端为虚接地（virtual ground），因为 V- 跟 V+ 由于负反馈呈现虚短路（virtual short)，导致此时 V- 等于 V+ 。又因为输入阻抗无限大，此时 I- 跟 I+ 均为零，此时自 Vin 到 V- 之电流 Iin ，等于 V -到 Vout 之电流 If ，所以:
输入电阻为 ，
电压关系：