除了明显的放大应用，运放还可以用于大量其他应用和电路。在本教程中，我们将学习一些常用的非线性运算放大器电路。在非线性运放电路中，输入/输出特性是非线性的，即不是在一条直线上。
大纲
简介
运算放大器和线性电路一样，也广泛用于配置非线性电路，即输出随输入变化呈现非线性变化的电路。这些电路通常被称为开关电路，其输出在正饱和电压和负饱和电压之间切换。最常用的电路配置是过零检测器，施密特触发器，稳定和单稳多谐振荡器。
过零检测器
过零检测器是运放开关电路中最简单的电路配置。在这种配置中，输入信号被施加到其中一个输入端子上，而另一个输入端连接到地。这个电路不需要反馈连接。
非反相过零检测器
如果输入信号源连接到运放的非反相输入端，且反相输入端接地，则该电路称为非反相过零检测器。电路图如下图所示。
当输入信号高于地面时，电路的输出在其正极值处饱和。当输入低于地电平时，电路的输出电压立即切换到负饱和电平。每次当输入信号越过零电压电平时，输出在一个饱和电平和另一个饱和电平之间切换。由于上述电路的输出在施加的输入电压为正时进入正饱和，因此该电路被归类为非反相过零检测器。典型的非反相过零检测器的输入和输出波形如图所示。不管输入波的形状如何，输出总是一个矩形波。
反相过零检测器
如果将输入信号施加到运放的反相输入端，而非反相输入端接地，这种电路称为反相过零检测器。电路如下图所示。
当输入高于地面时，输出在负极电压处饱和。当输入电压低于地时，输出立即切换到正饱和电压。由于当输入为正时，输出在负电压下饱和，因此该电路被称为反相过零检测器。反相过零检测器的输入和输出波形如图所示。
施密特触发电路
一个带有反馈连接的过零检测器电路，通常是正的，构成了施密特触发器。施密特触发电路具有确定的预定义的上、下输入电压电平，触发输出从一个饱和电平切换到另一个饱和电平。
典型的施密特触发器电路如图所示。输入电压V在，施加于反相输入端，部分输出电压通过分电势网络反馈至非反相输入端。输入电压V在触发输出电压V出当输入电压超过某一预先设定的电压水平时，从一个饱和电平变为另一个饱和电平。这些电压电平称为上阈值电压(VUT)和低阈值电压(VLT）.
施密特触发电路的输入和输出波形如图所示。可以看出，只要输入电压V在小于上阈值电压VUT，输出电压在其正极值+V处饱和坐．当输入电压超过VUT，输出立即切换到其负饱和水平-V坐．
上、下触发点(阈值电压)可以通过使用关系从数学上得到，
VUT= [R2(+ V。坐) / (R1+ R2)和VLT= R2(- v。坐) / (R1+ R2）
如果R2/ (R1+ R2) = β，则VUT=β(+ V坐)和VLT=β(- v坐）
上述公式表明，通过适当选择电阻R的值1& R2，可精确调节和控制上下限阈值水平。
使用运算放大器的稳定多谐振荡器
在过零检测器或施密特触发电路中加入外部元件，构成运放稳定多谐振荡器电路。稳定多谐振荡器是一种使用运放的非线性电路配置(输出相对于输入非线性变化)，它产生方波而不需要任何外部触发。该电路没有稳定的输出状态，只有两个准状态。输出在这两个准稳定状态之间连续振荡。一个稳定的多振器基本上是一个振荡器，因为它不需要外部脉冲来触发它。因此，该电路常被称为自由运行振荡器。然而，该电路的运算放大器采用直流电源。一个稳定的多谐振荡器可以被配置来产生所需频率、振幅和占空比的方波。
使用运放的稳定多谐振荡器电路图如下图所示。该电路是一个施密特触发配置，它有一个反馈连接，并包括一个输入电容在反相输入端。
当稳定多谐振荡器电路输出处于正饱和水平时，电流通过反馈电阻R1流入电容c。这使电容充电，顶板为正。电容器被充电，直到其电压达到施密特触发器的上触发电压。此时，电路的输出立即切换到负饱和水平。现在没有电流流入电容器，因此电容器开始放电。电容器的放电持续到电容器电压达到施密特触发器的较低触发电压。输出切换到它的正饱和水平，然后循环重复。
可以注意到，该电路是一个方波发生器，其输出在运放正、负饱和电压水平之间摆动。输出方波的频率取决于电容C和反馈电阻R1。
稳定多谐振荡器的输出波形和电容电压波形如下图所示。
通过在R之间串联一个电位器，同样的电路配置可用于产生在一定范围内频率可调的方波2和R3.．通过调节电位器的电阻值，可以改变输出方波的频率。
运放单稳态多谐振荡器
单稳态多谐振荡器，顾名思义，是一种具有稳定输出状态的电路。它的正常输出电压可能高或低，并保持在那个状态，直到触发。当一个触发脉冲被施加，输出开关到相反的状态一段时间，这取决于电路的RC组件。
使用运放的典型单稳多谐振荡器的电路如图所示。运放的反相输入端通过电阻R接地3.非反相输入端由电阻R偏置为正1和R2.这导致输出正常处于其正饱和水平，电容C2得到充电的极性如图所示。
当输入脉冲V在适用于电容器C1输入被C微分1和电阻R3.，在运放反相输入端产生正、负尖峰。负尖峰在-0.7V被二极管D1截断，因此负尖峰对电路没有影响。正尖峰使反相输入端电压高于非反相输入端的偏置电压。因此，运算放大器输出切换到负饱和水平。尖峰的持续时间很短，反向输入电压很快恢复为零。然而，当输出达到负饱和时，电容C2驱动非逆变输入电压。这使得非反相输入端在峰值消失后低于地面，从而保持输出在负饱和水平。
当输出处于负饱和水平时，电容C2开始放电通过电阻R1和R2，逐渐提高非逆变输入电压至地电平。当非反相输入电压略高于地电平时，运放的输出立即切换到正饱和电平，电路恢复到初始状态。输出波的脉冲宽度与电容C有关2和偏置电压VR2对电阻R也一样1和R2．
单稳多谐振荡器的输入和输出波形如图所示。
