虽然运放电路为典型的双端输入、单端输出的三端器件，但上文所述多为单端应用（即一端用于信号输入，一端接地），由此可以看出任一信号回路的两端特性，一端接地，一端即信号。就同相放大器而言，信号输入同相端，反相器必有接地回路；就反相放大器而言，信号从反相输入端进入，则同相端即为接地端。由接地回路的不同，甚至也可以判断放大器类型为同相放大器亦或反相放大器。
如果有两路输入信号，分别从两个输入端同时输入，即双端输入，单端输出的工作模式，即为差分放大器（亦名减法器）。
图1 差分放大器的基本电路形式
差分放大器，据从输入、输出方式的不同，可分为双端输入、双端输出；双端输入、单端输出；单端输入、双端输出，单端输入、单端输出等多种电路形式，其中就运放器件电路构成的差分放大器而言，双端输入、单端输出的电路形式应用广泛。
差分放大器的电路优点：放大差模信号抑制共模信号，在抗干扰性能上有“过人之处”，这与其电路结构是分不开的。可以用两只三极管电路搭建一个如图1中的a电路，说明差分放大器的电路特性。
（1）对单电源供电的放大器电路，其输出端（即q1\q2的c极）静态工作点为1/2vcc最为适宜，能保障其最大动态输出范围。只要rc1、rb1等偏置元件取值合适，则可使uc1、uc2的静态电压为2.5v，即静态差分输出电压2.5v－2.5v＝0v；
（2）电路设计尽可能使q1、q2的静态工作参数一致，二者构成“镜像”电路，re为电流负反馈电阻，其直流电阻小，动态电阻极大（流过的电流近乎恒定），以提升电路的差分性能。
（3）当in+=in－时，或者二者信号电压同步升降时，out+、out-端电压也在同步升降，且升、降幅度相等，其输差分输出值仍会为0v。如二路输入信号在静态基础上产生了q1、q2基极电流的同样增量，则集电极电压会产生下降，如由2.5v降低为1.5v时，则uc1-uc2=1.5v－1.5v＝0v，这说明电路对共模输入信号不予理会，具备优良的抗干扰性能。
众所周知，rs485通讯电路，就是利用差分总线传输方式，产生了强有力的抗干扰效果。
（4）当in+、in－输入信号在静态基础上有相对变化，即in+-in-≠0时，如in+输入电压往正方向变化时，out-会往负方向变化（同时out+会往正方向变化），使得两个输出端反向偏离2.5v产生了信号输出。当out-为1.5v，out+为3.5v时，此时使产生了2v的信号电压输出。
说明电路对差模信号进行了有效放大。差分放大器是有选择性的放大器，忽略共模干扰，放大有用信号。
图1中的b电路，是用运放器件构成的差分放大器。图中明显看到，无论输入信号是2.5v或5v，只要in1=in2，out端即是0v。从此角度和意义上来讲，当差分放大器的偏置元件r1=r3，r2=r4时，并且in1=in2时，其输出端是“虚地”的。
双端输入、单端输出差分放器的输出端为何会呈现“虚地”特性呢？
图2 差分放大器工作状态图
上图a电路，是输入信号in1=in2的状态。
（1）因输入端的“虚断”特性，同相输入端为高阻态，其输入电压值仅仅取决于r1、r2分压值，为2v。同相输入端的2v电压可以看作成为输入端比较基准电压；
（2）因两输入端的“虚短”特性，可进而推知其反相输入端，即r3、r4串联分压电路，其b点=a点=2v。这是反馈电压。放大器的控制目的是使反馈电压等于基准电压；
（3）由r1=r3，r2=r4条件可知，放大器输出端只有处于“虚地”状态，即输出端为0v，才能满足b点=a点=2v，这可以由此导出差分放大器的一个工作特征。
上图b中的(1)电路，是in1>in2的状态。
（1）此时因同相输入端电压高于反相输入端，输出端电压往正方向变化，其r3、r4偏置电路中的电流方向如图所示；
（2）由r3、r4的阻值比例可知，r3两端电压降为（2.8v－1.5v）/10k，则r4两端电压降为1.3v×4=5.2v，输出端电压为2.8v+5.2v＝8v。
（4）此时的输入电压差为in1-in=2v，输出电压为8v。显然，该差分放大器的差分电压放大倍数=r4/r3 是4倍压差分放大器。由此可以推知差分放大器的差分输入放大倍数为 (1n1-in2) ×r4/r3 =-out
上图b中的(2)电路，是in1<in2的状态。
此时因反同相输入端电压高于同相输入端，输出端电压往负方向变化，其r3、r4偏置电路中的电流方向如图所示。同样，依r3、r4的阻值比例可推知，在此输入条件下，输出端电压为-8v，电路依然将输入差分信号放大了4倍。
从电路的工作（故障）状态判断来说，直接测量r3、r4串联电路的分压状态，只要r3、r4串联分压是成立的，则电路就大致上（起码运放芯片）就是好的；电路的电压放大倍数也由此得出；只要测量输入电压差（r1、r3左端电压差），再测量输出端电压进行比较，则外围偏置电路的好坏，也会得出明确的结论。