Układ jest liniowy, jeśli wykazuje cechy jednorodności i addytywności, łącznie nazywane własnością superpozycji. Zasada ta jest fundamentalna we wszystkich układach liniowych. Liniowe układy niezmiennicze w czasie (LTI) obejmują układy z elementami liniowymi i stałymi parametrami.

Zachowanie wejścia-wyjścia układu LTI można w pełni zdefiniować za pomocą jego odpowiedzi na impulsowe wzbudzenie na jego wejściu. Po poznaniu tej odpowiedzi impulsowej reakcję układu na dowolne inne wejście można obliczyć za pomocą splotu. Ta właściwość jest kluczowa dla analizy i przewidywania zachowania układu.

Układy liniowe są często reprezentowane przez liniowe równania różniczkowe, w których współczynniki mogą być lub nie być funkcjami czasu. Jeśli współczynniki są niezmienne w czasie, układ jest reprezentowany przez liniowe równanie różniczkowe o stałym współczynniku (LCCDE). LCCDE obejmują obwody z idealnymi komponentami i pojedynczym niezależnym źródłem, przy czym wiele źródeł jest dozwolonych przez zasadę superpozycji.

System LTI może modyfikować amplitudę i fazę sinusoidy wejściowej lub złożonego sygnału wykładniczego bez zmiany jego częstotliwości. To sprawia, że systemy LTI są niezbędnymi narzędziami do projektowania filtrów do usuwania szumów z sygnałów i obrazów. Poprzez zachowanie zawartości częstotliwości przy jednoczesnym dostosowywaniu amplitudy i fazy, systemy LTI umożliwiają precyzyjną manipulację sygnałem.

Podsumowując, zasady liniowości, niezmienności w czasie i superpozycji stanowią podstawę analizy i projektowania systemów LTI, czyniąc je integralnymi w różnych zastosowaniach inżynieryjnych, od przetwarzania sygnałów po systemy sterowania.