Instrumentacioni pojačavači se koriste tamo gde je potrebno pojačati ulazne signale malih nivoa.

Nedostatak običnog diferencijalnog pojačavača je što su mu ulazne otpornosti relativno male i nisu u opštem slučaju jednake na oba ulaza. Ovaj nedostatak se može otkloniti složenijim kolima, odnosno primenom više operacionih pojačavača.

Primer jednog takvog kola je instrumentacioni pojačavač.

Struja i1 koja teče kroz otpornike R₁ i R₂ se može izračunati kao:

Pomoću ove struje možemo izračunati napone na izlazima operacionih pojačavača OP1 i OP2 (V_out1, V_out2):

Ovi naponi predstavljaju ulazne napone za diferencijalni pojačavač OP3 i napon na njegovom izlazu možemo izračunati pomoću formule:

Kada u prethodnu formulu zamenimo vrednosti za Vout1 i Vout2 dobijamo formulu za izlazni napon u zavisnosti od ulaznih:

Vidimo da ulazna otpornost u ovom slučaju teži beskonačnosti. Instrumentacioni pojačavač veoma često koristi u kombinaciji sa mernim mostom kao što je prikazano na slici:

Umesto otpornika R1 se veoma često koristi potenciometar, tako da promenom vrednosti otpornika R1 vrši se podešavanje diferencijalnog pojačanja (A_d).