Operaatiovahvistin
Historia

1941: Ensimmäinen operaatiovahvistin
Ensimmäisen yleiskäyttöisen tasajännitekytketyn operaatiovahvistimen, jossa on suuri tulojännite ja negatiivinen takaisinkytkentä, patentoi D. Swartzel Jr. vuonna 1941. Siinä hyödynnettiin kolmea tyhjiöputkea, joilla saatiin aikaan 90 dB:n vahvistus, ja se toimi ±350 V:n jännitevälillä. Siinä oli vain yksi invertoiva sisääntulo, toisin kuin nykyisissä operaatiovahvistimissa, joissa on yleensä invertoiva ja ei-invertoiva sisääntulo. Toisessa maailmansodassa Swartzelin keksintö osoitti käytännöllisyytensä M9-tykistöohjauksen osana. M9:n ja SCR584-tutkajärjestelmän avulla saatiin 90 prosentin osumatarkkuus, joka ei aiemmin ollut mahdollinen.
1947: Ensimmäinen operaatiovahvistin ei-invertoivalla sisääntulolla
Vuonna 1947 operaatiovahvistin mainittiin ja määriteltiin ensimmäistä kertaa virallisessa tutkielmassa, jonka oli laatinut professori John R. Ragazzini (Columbian yliopisto). Samalla Ragazzini mainitsee erään opiskelijan, Loebe Julien, suunnitteleman uuden operaatiovahvistinmallin, joka oli monella tavalla käänteentekevä. Siinä oli kaksi suurta innovaatiota: sisääntulon ja ulostulon kuormat sovitettiin triodin avulla, jolloin ulostulon nopeutta saatiin kasvatetuksi. Julien malli oli ensimmäinen operaatiovahvistin, jossa oli invertoiva ja ei-invertoiva sisääntulo. Tämä mahdollisti useita uusia operaatiovahvistinkytkentöjä, mutta jäi pitkäksi aikaa unohduksiin chopper-operaatiovahvistimien suosion kasvaessa.
1949: Ensimmäinen chopper-tasapainotettu operaatiovahvistin
Edwin A. Goldberg kehitti vuonna 1949 chopper-tasapainotetun operaatiovahvistimen. Se sisälsi normaalin operaatiovahvistimen lisäksi myös vaihtojännitevahvistimen. Vahvistin sai vaihtojännitteen kytkemällä tasajännitettä ja maata vuoroin nopealla taajuudella (60 Hz tai 400 Hz). Saatu signaali vahvistettiin, korjattiin, suodatettiin ja syötettiin operaatiovahvistimen ei-invertoivaan sisääntuloon. Se nopeutti operaatiovahvistimen toimintaa; saatiin lisää vahvistusta ja vähennettiin tasajänniteoffsettia. Samalla tosin estettiin ei-invertoivan sisääntulon muu käyttö. Silti chopper-operaatiovahvistimen edut tekivät siitä yleisimmän käyttöversion operaatiovahvistimissa aina 1960-luvulle saakka, kunnes markkinoille alkoi ilmestyä IC-operaatiovahvistimia. Vuonna 1953 tuli yleisille markkinoille tyhjiöputkia käyttäviä operaatiovahvistimia George A. Philbrickin mallin, K2-W:n, myötä. Mallissa oli Loebe Julien mallinen operaatiovahvistin, ja samalla sitä voitiin käyttää chopper-tasapainotettuna, jolloin se käytti ei-invertoivan tulon itsessään. Tämä malli aikaisempien kanssa aloitti operaatiovahvistimien laajan käytön teollisuudessa.
1961: Ensimmäinen diskreetti integroitu operaatiovahvistinpiiri
Transistorien synnyn (1947) myötä ja siitä piitransistorien (1954) kehityttyä integroiduista piireistä tuli totta. Transistorien valmistuksen ja ladonnan kehityttyä (planartekniikka vuonna 1959) saatiin IC:stä eli integroiduista piireistä tarpeeksi luotettavia kaupalliseen tuotantoon. Nämä operaatiovahvistimet olivat pieniä piirilevyjä joissa oli liitännät tuloille paljaana. Niissä oli yleensä valmiina tarkasti valikoidut vastukset jotta niille saatiin parempi jänniteoffsetti ja nopeus. P45:ssä (1961) oli 94 dB:n vahvistus, ja piiri toimi ±15 V:n jänniterajoilla. Se oli tarkoitettu ±10 V:n signaaleille.
1962: Ensimmäiset operaatiovahvistimet suljetuissa koteloissa
Vuonna 1962 useat yritykset toivat markkinoille operaatiovahvistimia, jotka voitiin kytkeä muihin piirilevyihin. Nämä paketit olivat tarpeellisia, koska ne mahdollistivat operaatiovahvistimen ajattelun yhtenä komponenttina systeemissä.
1963: Ensimmäinen operaatiovahvistin yhdellä IC-piirillä
Vuonna 1963 julkaistiin Bob Widlarin suunnittelema μA702. Toisin kuin erilliskomponenteista kootut operaatiovahvistimet, Bob Widlarin malli sisälsi vain yhden mikropiirin eikä yhtään diskreettiä osaa (erilliskomponenttia). Nykyään lähes kaikki operaatiovahvistimet ovat Widlarin mallin mukaisia. Alkuun uusissa operaatiovahvistimissa oli liikaa ongelmia, eivätkä ne lyöneetkään läpi ennen kuin vasta 1965 Bob Widlarin μA709:n myötä.
1966: Ensimmäiset varaktorioperaatiovahvistimet
Varaktorioperaatiovahvistimet kehitettiin myöhään 60-luvulla. Ne oli suunniteltu toimimaan pienillä sisääntulovirroilla, ja ne kuuluvat vieläkin parhaimpiin operaatiovahvistimiin yhteismuodon vaimennuksensa osalta, koska ne pystyvät toimimaan satojen volttien tulojännitteillä.
1968: μA741:n julkaisu
Yksilevyisten piirien suosio kasvoi entisestään LM101:n (1967) myötä, jolla korjattiin useita aiempia heikkouksia. μA741 (1968) oli muuten LM101:tä vastaava, mutta sisälsi 30 pF:n kompensaatiokondensaattorin, jolloin ulkopuolista kompensaatiota ei tarvittu. Tämä yksinkertainen parannus teki μA741:stä ehdottomasti suosituimman operaatiovahvistimen, ja vieläkin siihen verrataan uusia operaatiovahvistimia. μA741 on edelleen usean valmistajan ohjelmassa, ja sen tunnistaa koodista 741.
1970: Ensimmäinen nopea FET-malli, jossa oli tuloasteen kanavatransistorien (FET) ansiosta pienet tulonapojen biasvirrat
1970-luvulla FET:tejä (Field Effect Transistor) käyttäviä nopeita vähävirtaisia operaatiovahvistimia alkoi tulla markkinoille. Aikaisemmin operaatiovahvistimien tuloasteessa oli käytetty tavallisesti bipolaaritransistoreja (BJT, Bipolar Junction Transistor), joita on nykyisissäkin operaatiovahvistinmalleissa tässä tehtävässä. 1980-luvulla FET:it korvattiin usein MOSFET:eillä.
1972: Yksipuolisen käyttöjännitteen operaatiovahvistimet tuotantoon
Yksipuolisen käyttöjännitteen operaatiovahvistimella tarkoitetaan operaatiovahvistinta, jonka tulo- ja lähtöjännitteet voivat olla yhtä alhaisia kuin negatiivinen käyttöjännite. Näin operaatiovahvistin voitiin monissa sovelluksissa kytkeä negatiiviselta puolelta maahan, jolloin ei tarvita erillistä negatiivista jännitelähdettä.
LM324 (1972) oli yksi operaatiovahvistintyyppi, jota myytiin neljän paketeissa (yhdessä komponentissa oli neljä erillistä vahvistinta). Tästä tuli standardi muillekin operaatiovahvistimien valmistajille. Paitsi että useamman samanlaisen operaatiovahvistimen käsittävät paketit yleistyivät, alkoi 1970-luvulla tulla markkinoille myös hybridipaketteja, toisin sanoen eri tarkoituksiin soveltuvien operaatiovahvistimien paketteja.
Nykyiset trendit:
Nykyisin käyttöjännitteet ovat pienentyneet analogisissa piireissä (ja digitaalisissa), ja operaatiovahvistimissakin on siirrytty matalajännitteisiin versioihin. 5 V:n, 3,3 V:n ja jopa 1,8 V:n käyttöjännitteen operaatiovahvistimista on tullut tavallisia. Signaalin maksimoinnin takia operaatiovahvistimet usein käyttävät rail-to-rail-lähtöä, eli jännite voi vaihdella operaatiovahvistimien koko käyttöjännitealueella.