Схема симметричного мультивибратора на операционном усилителе приведена на рисунке 3.
Мультивибратор имеет две цепи обратной связи. Цепь обратной связи неинвертирующего входа образована двумя резисторами (R2 и R3) и, следовательно,
.
Рисунок 3 - Симметричный мультивибратор на операционном усилителе
Обратная связь по инвертирующему входу образована цепочкой 
С 1, поэтому напряжение на инвертирующем входе зависит не только от напряжения на входе усилителя, но и является функцией времени, поскольку 
= 
(t).
Процессы, протекающие в мультивибраторе, рассмотрим, начиная с момента времени t0 (рисунок 4). При этом конденсатор С 1, в результате процессов протекающих в предшествующие моменты времени, заряжен таким образом, что к инвертирующему входу приложено отрицательное напряжение. На неинвертирующем входе, в соответствии с формулой 3, действует напряжение 
. Напряжение 
остаётся постоянным, а напряжение на с течением времени увеличивается, стремясь к уровню UВЫХ+, поскольку в схеме протекает процесс перезарядки конденсатора С 1. Однако, пока
> , состояние усилителя определяет напряжение на неинвертирующем входе и на выходе сохраняется уровень 
.
Рисунок 4 - Временные диаграммы симметричного мультивибратора
В момент времени 
напряжения на входах операционного усилителя становятся равными: 
. Дальнейшее незначительное увеличение 
приводит к тому, что дифференциальное (разностное) напряжение на инвертирующем входе усилителя 
оказывается положительным, поэтому напряжение на выходе резко уменьшается и становится отрицательным 
. Так как напряжение на выходе операционного усилителя изменило полярность, то конденсатор С 1 в дальнейшем перезаряжается и напряжение на нём, а также напряжение на инвертирующем входе, стремится к .
В момент времени t 2 опять 
и затем дифференциальное (разностное) напряжение на входе усилителя становится отрицательным. Так как оно действует на инвертирующем входе, то напряжение на выходе усилителя скачком опять принимает значение . Напряжение на неинвертирующем входе также скачком изменяется 
. Конденсатор С 1, который к моменту времени t 2 зарядился до отрицательного напряжения, опять перезаряжается и напряжение на инвертирующем входе возрастает, стремясь к . Так как при этом > , то из временной диаграммы (рис. 4), в момент времени t 2 полный цикл работы схемы заканчивается и в дальнейшем, процессы в ней повторяются.
Таким образом, на выходе схемы генерируются периодически повторяющиеся импульсы прямоугольной формы, амплитуда которых при 
= 
= 
равна 
.
Длительность импульсов (интервал времени t 0 – t 1) определяется временем перезарядки конденсатора С 1 по экспоненциальному закону от 
до 
с постоянной времени 
, где 
– выходное сопротивление операционного усилителя.
Поскольку во время паузы (интервал времени t 1 – t 2) перезарядка конденсатора С 1 происходит в точно таких же условиях, что и при формировании импульсов 
. Следовательно, схема работает как симметричный мультивибратор.
В несимметричном мультивибраторе на операционном усилителе (рисунок 5) 
перезарядка конденсатора С 1 в паузе и во время формирования импульса осуществляется через различные резисторы.
Рисунок 5 - Схема несимметричного мультивибратора
Когда напряжение на выходе усилителя положительное () и формируется импульс, то диод VD1 открыт и перезарядка происходит с постоянной времени 
. При отрицательном напряжении на выходе (
) открыт диод VD2 и постоянная времени перезарядки конденсатора С 1, определяющая длительность паузы, 
.
