非线性应用的运放器是工作在传输特性的正负饱和段，输出电压只有正负最大值Uom两种取值。运放器工作在开环状态时(不加负反馈)，输入端的电位只要有一点差异，则输出电压极容易达到饱和段，如果再加入正反馈，则输出状态的转换将会跃变。(变化更快)。非线性的应用最基本的使用在比较器中。
有 参比电压 的比较器
将信号电压和参比电压作比较，比较结果用输出电压正负极性来显示(运放器双电源)，当单电源时比较结果使用正压和零压显示。信号加在反相端，参比电压加在同相端，同相端电压大则输出正饱和电压，反相端电压大则输出负饱和电压。如果信号加在反相端，称为反相比较器，信号加在同相端，参比电压加在反相端称为同相比较级。比较器的灵敏度很高微安级别(1uA)。比较器保护电路
在两输入端之间接入两个反向并联二极管(两个二极管方向相反)做限幅保护，防止压差太大烧坏运放器。两个输入端分别串入一个限流电阻。由于比较器灵敏度是微安数量级，硅二极管死区电压为0.5v，正常工作时，二极管无电流，电阻也无电流。当信号是正弦波时，比较器输出正负波形的波宽是不相等的，如上图c可见。作为比较使用的集成电路，线性度要求不高，无需调零、消振等。外界元件引脚只需三个（两个输入一个输出），一块芯片可造多个比较器，它们的电源公用，价格便宜。若信号是单极性的，可选用单电源的比较器省去负电源。零比较器
参比电压接地的比较器称为零比较器。信号接在运放器同相端，反相端接地叫做同相零比较器。同相零比较器的输入信号为正弦波时，输出电压的波形中正负波的波宽是相等的。零比较器常用于信号的正负值检测。限幅输出的比较器
基于比较器后面的电路，有时不希望比较器输出值高达正负最大值Uom，而是希望比较器输出电压稳定，不受电源电压波动影响，则可用稳压管限幅、稳压来实现。
DZ是双向稳压管（稳压值相等的稳压管反极性串联）,R是限流电阻。图b中，当输入信号不为零时，运放器输出电压稍大于稳压管的稳压值时，便使其中一只反向稳压管击穿导通，形成负反馈，使运放器不能进入饱和区，而继续停留在线性区工作，此时反相端是虚地点，输出电压被稳压管钳位于Uz。c图是当信号为正弦波时的输出波形。
电源过压、欠压保护电路
某些电路对电压值要求严格，电压的过低或过高都不利于电路正常工作，因此要设置欠压，过压保护电路
采用两个单电源比较器，单电源比较器的输出电压只有正压和零压两种取值，A1同相端比较器（同相端输入信号）作为欠压保护，输入电压高于参比电压，运放器A1输出正压加在A2的反相端作为A2的反相端输入电压，A2反相端比较器（反相端输入信号）作为过压保护，输入电压小于参比电压，运放器A2输出零压加在PNP三极管的基极，三极管导通，负载得电。欠压时，A1同相端采样电压小于参比电压，A1输出零压，A2输出正压，关断三极管，负载断电。过压时，A2同相端采样电压高于反相端输入电压（A1的输出电压），A2输出正压，关断三极管，负载断电。
两级定时电路（几点开几点关）
采用两个单电源比较器，由两个电阻分压提供公用的参比电压。开关合上后开始对定时开的电路中的电容充电，比较器的反相端的电压逐渐升高，由原来的同相端的电压高变为反相端电压高，比较器A1输出反转，完成定时开，定时时间由R1、C1、及UR的值决定。完成定时开之前A1的输出是高电平，A2的同相端由电阻R2\C2的串联之路决定，也是高电平，所以C2不充电，三极管基极电位是高电平没法导通。定时开以后，A1输出端跃变为零伏，由于电容两端的电压不能跃变，因此电容C2右侧电压随之跃变为零，A2同相端电压低于参比电压，输出零压，三极管导通，负载得电。随之电容C2开始充电，充电电压高于参比电压后，A2输出高电平，三极管截止，负载失电。完成定时关，定时时间由R2、C2及UR的值确定。二极管的作用是为电容快速放电，保证下次定时时定时准确。LM339是集电极开路输出（集点击悬空啥也不接？？）的器件，无法输出高电平，所以输出端要接RL1才有高电平输出。使用漏电小的钽电容、电阻R1、R2使用mos管作恒流源对电容充电，使电路做到小时数量级的定时。火焰信号检测电路
火焰中有导电的微粒及受热空气的热离子，它们的导电能力很差，约几十兆欧。
高欧姆的检测需要高灵敏的单电源比较器，可实现火焰检测。
由两个电阻分压提供比较器反相端参比电压。用两个电容把（ 电源电压和参比电压之间的电压）再分压，送入同相端。（用电容分压不用电阻的目的是让熄火信号有一定的延时，防止火焰摆动时误动作）同相端和地之间接耐高温的金属制成的火焰探针，探针固定在火焰上方，保证探针和支架有良好绝缘。
无火焰时：电容分压点（同相端）电位高于参比电压，比较器输出高电位。
有火焰时：同相端通过几十兆欧的电阻接地，电位低于参比电压，比较器输出零压。
比较器输出高电平作为熄火信号。
滞回比较器（施密特触发器）
比较器的参比电压不是外界提供，而是由输出端经过电阻分压，通过正反馈引入同相端，引入同相端的参比电压是随着输出电压的高低翻转而翻转的，在输出信号为高电位和低电位两个不同状态时，同相端的参比电压是不同的（参比电压在相对原点对称的一个范围内变动），反相端的输入信号和不同的参比电压作比较，在反相端的输入信号升高和降低的过程中，输出信号的翻转相对于x轴（输入信号的位置）不是同一位置，因此会相对于原点形成一个回环，这样的比较器的电压传输特性就出现滞回特性，具有滞回特性的电路可以称为施密特触发器。
同相端正反馈电压、上阈值电压（正电压）为同相端的正反馈电压、下阈值电压（负电压）为信号电压增加时比较器的传输特性路径与信号电压减小时是不同的，两者呈回环状。
正反馈还有加速翻转，使输出波形前后沿更陡的作用。
单电源的比较器也可以实现滞回特性，需要在电源端和同相端之间跨接一个电阻。
滞回环右移比较器
在正反馈支路中串入正值参比电压时，可使滞回特性右移。此时上下阈值电压为
若串入负值参比电压，回线左移。
水塔水位自动控制电路（经典）
浮子，重锤，电位器共同构成水位传感器，水位变化变换为电压变化，输入比较器反相端。
利用滞回特性（右移滞回比较器）控制水泵供水，电压＜1.25V比较器才输出高电平开泵，电压＞6.25V比较器才输出低电平停泵，可使水泵不用频繁启停。
保证水塔满水，电位器抽头输出7V，干水输出0V。
双限位控制方式也可适用于空调机和电冰箱的温控。
电子互锁开关
接通电源时，由于电容C电压不能突变，瞬间加入各比较器反相端12V电压，使全部输出为0.，电容充满电后，反相端电位由R3、R4分压维持约4.8V，保持各输出为0。
接通SB1，12V加入A1同相端，同相端电位高于反相端电位4.8V，A1输出，松开SB1后，A1输出电压12V由R1和R2分压后提供给A1同相端6V电压，高于反相端电压，保持A1输出。
换路时，接通SB2，12V加入A2同相端，A2输出12V，同时12V经过两个二极管加12-1.4=10.6V给A1反相端，使A1反相端电位高于同相端电位，A1切断输出。
松开SB2后，A2输出端12V经过电阻R1、R2分压后提供给A2同相端6V电压，此时反相端电压为4.8V，A2保持输出。A2同相端和反相端电位差为6-4.8=1.2V，小于二极管的死区电压，所以二极管不能导通。
波形发生器（矩形波发生器、多谐振荡器）
滞回比较器电路基础上，增添一条由R、C串联的负反馈支路构成矩形波发生器电路。
比较器采用双电源，输出端有双向稳压管限幅。
滞回比较器上下阈值电压UR=±R2UZ/(R1+R2)。
电容电压Uc加到反相端，与同相端UR参比电压作比较。
工作原理：接通电源时假设输出电压为正压（+UZ),则同相端参比电压为正压（+UR），同时输出电压通过电阻R对给反相端提供电压的电容C充电，电容电压不断升高，电容电压升高到大于参比电压时，比较器负向翻转，输出电压为负压（-UZ），与此同时改变了同相端参比电压的电位为负压（-UR），输出负压使给反相端提供电压的电容放电紧接着反向充电，等到电容电压降低到小于参比电压时，反相端电位小于同相端参比电压，比较器正向翻转，如此周期性重复。
方波频率f为
脉宽调制器工作原理（和矩形波发生器相似）
矩形波的高电平时间占整个周期时间的百分比数，称为脉冲波形占空比，方波的占空比为50%。
占空比能受信号大小控制改变的矩形波发生器叫脉宽调制器。
脉宽调制器是在矩形波发生器电路基础上，通过一个电阻R4引入输入信号（调制电压）到比较器反相端构成的。
和矩形波发生器的不同之处：
为反相端提供电压的电容在充电时，同时接受输入信号和输出信号充电，充电速度更快，且输入信号越大，充电速度越快，负向翻转越早。为反相端提供电压的电容在放电时，由于有输入信号的存在，此时电容处于一边由输出电压放电，一边由输入电压充电的情况，所以总的放电速度减慢，且输入信号越大，放电速度减慢的越明显，比较器正向翻转越晚。
所以输出电压的低电平时间更长，高点平时间更短，占空比减小，当输入电压为正值时，占空比减小，输入电压为负值时，占空比加大。
控制电炉加入时间：通过热电偶反馈出来的电压和设定电压之差作脉宽调制器的调制电压，未加温时，差值为负，占空比加大，高电平输出更久，控制晶闸管加热时间长，炉温升高时热电偶反馈电压增大，输入电压加大（由负到零到正），电路输出高电平时间变短，电炉加热时间缩短，炉温回落。
锯齿波发生器
锯齿波常作为扫描电压。
电路分析：
运放器由双电源供电，A2为反相积分器，积分电阻R上并联二极管VD，使负向积分时间常数大大减小。
A1为有正反馈的零比较器，反相端接地作参比电压，同相端由积分器A2输出电压通过电阻R2提供信号电压，A1输出带有双向稳压管限幅环节。
工作原理：
A1的输出由A1同相端决定，A1同相端电位由A1输出端和A2输出端共同决定，因此，A1的正向翻转条件为同相端电位大于0（反相端参比电压接地），列方程得到根据同相端电位大于0解方程得uo>R2UZ/R1(A2输出端正向翻转条件），同理A2输出端负向翻转条件为uo<(-R2UZ)/R1。
接通电源时，假设A1输出负压（-UZ)，A2正向积分，积分常数为RC，A2输出不断增大，等到A2输出达到正向翻转条件uo>R2UZ/R1时，正向反转。同时A1正向翻转，A1输出正压（+UZ），A2负向积分，积分常数为二极管导通电阻和电容C的乘积（积分常数很小），所以A2输出电压迅速较小形成锯齿波，等达到负向翻转条件uo<(-R2UZ)/R1时，A2负向翻转，A1负向翻转，如此循环重复，A1输出端输出一串窄脉冲，A2输出端输出一串锯齿波。
集成运放器的非线性应用比较器（滞回比较器 施密特触发器）过压欠压保护电路 定时电路 波形发生器 脉宽调制器
