如果存在非線性，AVOL會隨著輸出信號變化而動態變化。開環增益非線性的近似值根據輸出電壓范圍內的AVOL最大值和最小值計算，公式如下：

　　閉環增益非線性用開環增益非線性乘以噪聲增益NG計算得出，公式如下：

　　理想狀態下，VOS和VX的關系圖是一條斜率不變的直線，斜率的倒數為開環增益AVOL。斜率為零的水平線表示開環增益無限大。實際運算放大器中，由于存在非線性和熱反饋等因素，斜率會在輸出范圍內發生變化。實際上，斜率甚至可以改變符號。

　　圖3所示為OP177精密運算放大器中VY(以及VOS)與VX的關系圖。圖中所示為2 kΩ和10 kΩ兩種負載下的關系圖。斜率的倒數根據端點計算，AVOL平均值約為800萬。經測量，AVOL在輸出電壓范圍內的的最大值和最小值分別約為910萬和570萬。對應的開環增益非線性約為0.07 ppm。因此，噪聲增益為100時，對應的閉環增益非線性約為7 ppm。

　　圖3：OP177增益非線性

　　當然，這些非線性測量方法在高精度直流電路中最為適用。但是也適合音頻之類帶寬較寬的應用。例如，圖2中的X-Y顯示技術可以輕松顯示設計不當的運算放大器輸出級的交越失真。