差動アンプを使うのはなぜですか？（同相信号除去比　CMRR）

差動アンプを使う大きな理由は、ノイズの除去に有利なためです。
ノイズには一般的なノイズ（ディファレンシャルノイズ）と同相ノイズ（コモンモードノイズ）があります。このうちコモンモードノイズはオペアンプで簡単に減衰させることができます。

コモンモードノイズの発生原因は大きく2つが考えられます。
①配線やケーブルなどに電磁誘導などでノイズが発生し、信号源のグランドと回路のグランド間に異なる電位（ノイズ）が生じる
②回路のグランドに別回路の電流が流れることにより電位（ノイズ）が発生する。

いずれも回路の基準点であるグランドがノイズで揺らいでおり、通常のフィルターなどでこのノイズを除去することは困難です。この同相ノイズを除去する手段の一つとして差動アンプが使われます。
オペアンプはこの差動アンプを主要回路として構成されており、図のような記号で表されます。入力はV_IN(+)とV_IN(-)の２つで、この入力間の電位差にアンプの利得A_Vをかけたものが出力されます。

V_OUT=A_V{V_IN(+) - V_IN(-)}

ここで入力端子に同相ノイズv_noiseが重畳されているとすると

V_IN(+)‘=V_IN(+) + V_noise

V_IN(-)‘=V_IN(-) + V_noise

出力は下記に示すように同相ノイズが除去されることが分かります。

V_OUT=A_V[{V_IN(+) + V_noise} - {V_IN(-) + V_noise}]

=A_V{V_IN(+) - V_IN(-)}

オペアンプでは電気的特性の一つとして同相入力信号除去比(CMRR)を定義しています。