差动放大级：只放大差，丢弃共模
拉大输入之差，让尾电流偏向一侧
图中的两条支路在下方共用一个尾电流。拉大两个输入之差 vdiff = v+ − v−，各支路中电流点的密度随之改变。差为 0 时电流左右平分；一个输入升高时，电流就涌向那条支路，用条形表示的差模输出也相应变大。
共享尾电流的一对
差分放大级把两个同样制造的晶体管的源极（或发射极）接在一起，下面挂一个输出恒定电流的尾电流源。两条支路能分享的电流总和始终由这个尾电流决定。所以一条支路多拿，另一条就恰好少拿同样多。两个输入决定的只是这个固定总和怎样左右分配。
放大差：电流偏移
一个输入 v+ 高于另一个输入 v− 时，那一侧的晶体管导通得更强，拉走更多尾电流，另一条支路的电流相应减少。两条支路接相同的负载电阻，电流多的一侧在电阻上压降大，少的一侧压降小，于是两个输出之差与输入之差成比例地拉开。在两个输出之间测得的差模增益为 Ad = gm Rd，与共源放大器形式相同。不过成正比的范围只在中间附近。差超过几十毫伏，尾电流几乎全部移到一侧，输出就饱和了。
抑制共模：CMRR
这次假设两个输入一起升高同样多。二者之差仍为 0，没有理由让电流偏向任何一侧。加上下方的尾电流源把总和固定住，两条支路仍各占一半，差模输出纹丝不动。噪声、温度漂移、电源波动这类同样叠加在两个输入上的共模信号，就这样被滤掉。差模增益除以共模增益就是共模抑制比 CMRR，越大越好。实际的尾电流源并不完美，两个晶体管也不完全相同，共模信号会漏过一点，所以 CMRR 不是无穷大，而是通常用分贝表示的有限值。正因为能干净地只放大差值，这一对管子才成为所有运算放大器的输入级。
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两个输入相等时，尾电流左右平分，差模输出为 0。升高一个输入，电流涌向那条支路，输出与差成比例地拉开；差变大后电流全部移到一侧，输出不再增大。关键在于下方接在一起的那一个尾电流。总和始终不变，一侧拿走多少，另一侧就让出多少，这种倾斜就是差模输出。两个输入一起升高时没有差，电流没有理由偏转，总和也不变，所以输出不变。只放大差值、丢掉共同部分的这一对管子，正是下面要见到的运算放大器大增益的起点。
接下来的脉络
把差分放大级产生的大差模增益串接好几级，就得到运算放大器的开环增益，一个接近无穷大的增益。但这个增益不是免费的。下一单元讨论运算放大器的增益随频率升高而下降的现实，以及增益与带宽之积保持不变的增益带宽积（GBW）。