双极运算放大器仅由双极结型晶体管 (BJT) 组成。有多种性能规格可供选择，包括低性能、广泛使用的旧产品（如 LM324）以及更现代的运算放大器（如 LM2904B 和精密运算放大器 OPA828）。

用双极 NPN 晶体管代替图 3-1 电路中的 Q₁ 和 Q₂ 并设置 $\mathrm{R}={\mathrm{R}}_{\mathrm{C}}$ 即可获得图 4-1 左侧所示的基本 NPN 双极差分输入电路。也可以将小型电阻器放置在器件的发射极处，以增加噪声和降低开环增益为代价来提高线性度和速度。通常这样做是因为这样可以提升稳定性，但此处未讨论该效果。

在双极工艺中，V_OS 主要由晶体管 Q₁ 和 Q₂ 的基极宽度、发射极面积以及基极和集电极的掺杂程度的差异产生（请参阅 Gray 和 Meyer [2]）。此类误差会导致流入差分对基极的偏置电流出现差异。总体结果是 Q₁ 和 Q₂ 的 V_BE 值存在差异，这会导致差分电压 V_OS 出现在运算放大器输入端。

当输入端接地时，将形成一条环路，如图 4-1 中右侧所示。然后，使用基尔霍夫电压定律 (KVL) 获得方程式 13，并以方程式 14 的形式重写。在方程式 8 中定义了 V_BE，其中 kT/q 项称为热电压 (V_T)，I_C 是集电极电流，I_S 是反向饱和电流。然后代入方程式 14 并处理成方程式 4 中的形式：

方程式 4 中由 I_C 项引入的误差是由于 RC 电阻的失配造成的。I_S 项误差主要是由于发射极区域和基极宽度和掺杂的失配造成的（请参阅 Gray 和 Meyer [2]）。V_T (kT/q) 的值取决于材料（例如，硅为 26mV）并且是所有晶体管固有的值。该项对 V_OS 及其温漂的影响最大。随着 T 的变化，V_OS 会出现可预测性变化，如方程式 5 所示。