除了明显的放大应用外，运算放大器还可以用于许多其他应用和电路。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
介绍
运算放大器和线性电路一起，也被广泛用于配置非线性电路，即输出随输入的变化而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探测器，施密特触发器，稳态和单稳态多谐振荡器。
零交叉探测器
零交叉检测器是OP-AMP开关电路的最简单电路配置。在该配置中，当另一输入连接到地时，输入信号将输入信号施加到一个输入端子。该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OP-AMP的非反相输入端子，并且反相输入端接地，则电路称为非反相零交叉检测器。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端时饱和。当输入低于地面时，电路的输出电压立即切换到其负饱和度水平。每次输入信号交叉零电压电平时，输出在一个饱和度和另一个饱和度之间切换。由于上述电路的输出进入正饱和时施加的输入电压为正，因此电路被分类为非反相零交叉检测器。典型的非反相零交叉检测器的输入和输出波形如上图所示。无论输入波的形状如何，输出总是一个矩形波。
反转零交叉检测器
如果输入信号加到运放的反相输入端，非反相输入端接地，则该电路称为反相过零检波器。电路如下图所示。
当输入高于地平面时，输出在极负电压下饱和。当输入电压低于地电平时，输出立即变为正饱和电压。由于当输入为正时，输出在负电压下饱和，因此该电路称为反相过零检测器。逆变过零检测器的输入输出波形如图所示。
施密特触发电路
带有反馈连接(通常为正)的过零检波器电路构成施密特触发器。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Schmitt触发器的电路如上图所示。输入电压，V在，应用于反相输入端，输出电压的一部分通过分势网络反馈到非反相输入端。输入电压V在触发输出电压V出去每当输入电压超过某个预定义的电压电平时，从一个饱和电平改变为另一个。这些电压水平称为上阈值电压(VUT）和较低的阈值电压（vLT.）。
施密特触发电路的输入和输出波形如上图所示。可以看出，只要输入电压V在小于上阈值电压VUT，输出电压饱和于正极值+V坐。当输入电压超过V时UT，输出立即切换到其负饱和电平-V坐。
上、下触发点(阈值电压)可以用以下关系式进行数学计算:
V.UT= [R.2(+ V。坐) / (R1+ R.2）和V.LT.= R.2。（ - v坐) / (R1+ R.2）
如果R.2/ (R1+ R.2）=β，然后vUT=β（+ V.坐）和V.LT.=β（-V坐）
上述公式表明，适当选择电阻器R的值1& R2，可以精确地调节和控制上阈值水平。
使用OP-AMP的Quistable MultiVibrator
通过在过零检测器或施密特触发电路中添加外部元件，构成运放不稳定多谐振荡器电路。非稳态多谐振荡器是一种使用运放(输出相对于输入呈非线性变化)的非线性电路配置，无需任何外部触发即可产生方波。该电路没有稳定输出状态，只有两个准输出状态。输出在这两个准稳定状态之间连续振荡。一个不稳定的多谐振荡器基本上是一个振荡器，因为它不需要外部脉冲来触发它。由于这个原因，该电路通常被称为自由运行的振荡器。然而，该电路的运放使用直流电源。一个不稳定的多谐振荡器可以被配置成产生所需频率、幅值和占空比的方波。
使用运放的不稳定多谐振荡器的电路图如下图所示。该电路是施密特触发配置，其具有反馈连接并包括在反相输入端处的输入电容。
当觉测多谐振荡器电路输出处于其正饱和电平时，电流通过反馈电阻R1流入电容器C.这充电，顶板正极。电容器充电，直到其电压达到施密特触发的上触发电压。此时，电路输出立即切换到其负饱和度水平。现在没有电流流入电容，因此电容器开始放电。电容器的放电继续，直到电容器电压达到施密特触发的较低触发电压。输出切换到其正饱和度和循环重复。
可以注意到，该电路是一个方波发生器，其输出在运放正饱和电压和负饱和电压水平之间摆动。输出方波的频率取决于电容C和反馈电阻的值R1。
异输出和电容器电压波形的输出和电容器电压波形如下图所示。
通过在R之间串联一个电位器，可以使用相同的电路配置来产生频率可调的方波2和R3.。通过调整电位器的电阻值，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，是一种具有一种稳定输出状态的电路。其正常输出电压可能高或低，并保持在该状态，直到被触发。当一个触发脉冲被施加时，输出开关到相反的状态的时间取决于电路的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.并且非反相输入端子通过电阻器R正面偏置1和R2。这导致输出在其正饱和水平正常，电容C2如图所示充电。
当输入脉冲v时在适用于电容C1，输入通过c差异化1和电阻器R.3.，在OP-AMP反相输入端子上产生正极和负尖峰。消极尖峰通过二极管D1夹在-0.7V处，使负尖峰对电路没有影响。正尖峰提高了非反相输入端子的偏置电压的反相输入端电压。因此，OP-AMP输出将切换到其负饱和度水平。尖峰的持续时间非常短，反相输入电压快速返回到零。但是，当输出转到负饱和时，电容器C2驱动非反相输入电压。在尖峰消失后，这使得在地面下方的非反相输入端子保持在地面下方，从而保持输出在负饱和度水平。
当输出处于负饱和度水平时，电容器C2通过电阻R开始放电1和R2，逐渐将非反相输入电压提高到地面。当非反相输入电压略高于地面时，OP-AMP的输出立即切换到其正饱和度水平，电路返回到其原始状态。输出波的脉冲宽度取决于电容C.2和偏置电压VR2.，以及电阻R1和R2。
单稳多谐振荡器的输入和输出波形如图所示。
