差分放大器与共模抑制
输出只响应两输入之差
V1 = 1V 固定在上方的反相输入一侧，V2 从下方的同相输入一侧接入。由电阻比决定的差分增益为 2。拖动 V2，输出侧的箭头按 Vout = 2(V2 − V1) 伸缩，只对两个输入之差作出反应。V2 等于 V1 时，输出为 0。调节 V2，使输出到达白色虚线所示的目标 6V。
一个信号进+，另一个进−
反相放大器只接收一个输入，而且只从反相输入端接入。差分放大器把两个信号分别接到两个输入端：V2 经 R3 接到同相(+)输入端，V1 经 R1 接到反相(−)输入端。同相输入端的电位由 R3 和 R2 对 V2 分压决定，虚短使反相输入端也等于这个电位。于是从 V1 经 R1 流入的电流就确定了，这个电流流过 Rf 决定输出；只要电阻配对，结果就只对两个信号之差作出反应。
共同进入的部分消失
两个输入端上叠加着相同的信号时，例如并排走线的两根导线一起拾取的噪声，就叫共模。差 V2 − V1 为 0，所以共模不会出现在输出端。不过，要让这种抵消做到完美，电阻必须精确配对，使 Rf/R1 = R2/R3；电阻稍有偏差，就会有相应的共模漏到输出端。所以差分放大器用两根导线从远处引来微弱信号时，能消去两根导线上同样沾上的噪声，只放大信号之差。这种共模抑制能力是仪表放大器的核心。
差分增益与纯减法
电阻配对的差分放大器，输出为 Vout = (Rf/R1)(V2 − V1)。前面的 Rf/R1 是差分增益，决定把差放大多少。四个电阻全部相等时增益为 1，Vout = V2 − V1，就成了把两个电压直接相减的减法器。如果说反相放大器翻转符号、同相放大器保持符号，那么差分放大器把两条路合在一起，一个输入减、一个输入加，成为抗噪声测量电路的基本模块。
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拖动 V2，输出箭头按 2(V2 − V1) 伸长，在 V2 = 4V 时到达目标 6V(V1 = 1)。在 V2 等于 V1 的位置输出为 0，等于亲眼确认了输出只对差作出反应。把一个信号接到 +、另一个接到 − 的这种结构，消去了两根导线上同样沾上的噪声，只放大差。合并了反相与同相两条路的差分放大，是从远处干净地引来微弱信号的测量基本模块。