輸入失調(diào)電壓
　　理想情況下，當(dāng)差分放大器的兩個(gè)輸入完全處于相同電位時(shí)，其輸出應(yīng)為零伏。然而，實(shí)際上，當(dāng)輸入之間存在很小的電壓差時(shí)，輸出會(huì)變?yōu)榱惴＿@種不理想源于放大器內(nèi)部組件之間固有的不匹配。
　　必須在放大器的輸入端子之間施加以使其輸出電壓為零伏的電壓稱為輸入失調(diào)電壓。為了模擬這種非理想效應(yīng)，我們可以將一個(gè)電壓源與放大器輸入之一串聯(lián)，并假設(shè)放大器是理想的并且具有零失調(diào)電壓。如圖 1 所示?！　D1

　　在圖 1 中，灰色方框內(nèi)的電路代表集成電流檢測(cè)放大器。由于失調(diào)電壓是由外部電壓源 V offset建模的，因此假設(shè)灰盒內(nèi)的電路具有 0V 的失調(diào)電壓，即，當(dāng) V A = V B 時(shí)，我們有 V out = 0。 失調(diào)電壓的極性可以是正值，也可以是負(fù)值。
　　放大器失調(diào)電壓產(chǎn)生的誤差　　考慮圖 2 中所示的高側(cè)電流檢測(cè)圖。

　　圖2
　　放大器實(shí)際上感測(cè)節(jié)點(diǎn) A 和 B 之間的電壓。假設(shè)放大器的差分增益為A d ，我們有：
　V輸出=Ad(VA?VB)=Ad(V偏移+V分流)　　如果 V offset與 V shunt相當(dāng)，則誤差可能很大。例如，當(dāng) V offset  = V shunt時(shí)，誤差為 100%，計(jì)算如下：
　　百分比~誤差 = \frac{V_{sensed} - V_{分流}}{V_{分流}} \times 100\% = \frac{(V_{offset} + V_{分流}) - V_{分流} {V_{分流}}\乘以100\% = 100\%
　　當(dāng) V shunt最小時(shí)，誤差最大。因此，為了從失調(diào)電壓中找到最壞情況的誤差，我們應(yīng)該考慮負(fù)載電流 I load的最小值。
　　我們?cè)鯓硬拍軠p少這個(gè)錯(cuò)誤呢？
　　對(duì)于給定的負(fù)載電流范圍，我們可以增加分流電阻值以獲得更大的 V分流和/或使用具有較小失調(diào)電壓的放大器。
　　然而，應(yīng)該注意的是，增加分流電阻器值會(huì)增加電阻器消耗的功率。此外，更高瓦數(shù)的電阻器更昂貴并且需要更大的電路板面積。
　　確定分流電阻器的值
　　如上所述，測(cè)量范圍低端的精度與分流電阻器消耗的功率之間存在權(quán)衡。通過(guò)選擇大的分流電阻可以最大限度地提高精度。
　　然而，在高電流精密應(yīng)用中，電流檢測(cè)電阻器消耗的功率會(huì)限制可以使用的最大電阻器值。在這種情況下，我們可以根據(jù)其最大允許功耗來(lái)選擇R shunt的最大值。如果分流電阻器的預(yù)算最大功耗為 P max，則最大分流值可通過(guò)以下公式計(jì)算：　　R分流≤PmaxI2負(fù)載, max
　　R分流器的最大值也可能受到放大器輸出擺幅至正軌的限制。放大器的擺幅限制取決于用于為放大器供電的電源電壓以及放大器的輸出級(jí)。
　　盡管軌到軌放大器的輸出可以非常接近電源軌，但實(shí)際上無(wú)法達(dá)到它們。即使使用軌到軌放大器，輸出擺幅也可能被限制在與電源軌相差數(shù)百毫伏的范圍內(nèi)，具體取決于技術(shù)。
　　放大器的輸出擺幅限制還取決于流經(jīng)輸出級(jí)的電流水平。必須查閱放大器數(shù)據(jù)表以確定放大器輸出端的可用擺幅。
　　如果 V out, max是放大器輸出級(jí)保持在其線性工作區(qū)域的最大電壓，則最大分流值可通過(guò)以下公式計(jì)算：
　　

R分流≤Vout, maxIload, maxAd

公式1

　　我們還可以通過(guò)考慮負(fù)軌的輸出擺幅來(lái)找到 R分流器的下限。如果 V out, min是保證放大器處于線性工作區(qū)域的最小輸出電壓，我們可以找到 R shunt 的最小值為：

R分流≥Vout, minIload, minAd

等式2

　　分流電阻值計(jì)算示例
　　假設(shè)我們需要監(jiān)控 40 mA 至 1 A 之間的負(fù)載電流。放大器的增益為 50，V out，max = 4.9 V，V out，min  = 100 mV。假設(shè)應(yīng)用沒(méi)有限制分流電阻器消耗的功率，我們需要 多大的 R分流電阻值？
　　為了最大限度地減少放大器失調(diào)電壓的誤差，我們應(yīng)該選擇 R shunt的最大值。應(yīng)用方程 1，我們得到：　R分流≤Vout, maxIload, maxAd=4.91×50=98 mΩ　　使用公式 2，我們可以找到 Rshunt 的最小值：　R分流≥Vout, minIload, minAd=0.10.04×50=50 mΩ　　應(yīng)選擇該范圍內(nèi)的最大標(biāo)準(zhǔn)值以最小化偏移誤差。選擇適當(dāng)?shù)?Rshunt 值后，我們可以通過(guò)應(yīng)用以下等式來(lái)評(píng)估偏移誤差：
　　百分比~誤差 = \frac{(V_{偏移} + V_{分流}) - V_{分流}}{V_{分流}} \times 100\% = \frac{V_{偏移}}{R_{分流} } \times I_{load,~min}} \times 100\%
　　為了將誤差降低到所需水平，我們需要選擇輸入失調(diào)電壓足夠低的放大器。
　　我想請(qǐng)您注意這里的一個(gè)微妙之處?？紤]到放大器的輸出擺幅限制，失調(diào)電壓的定義是否存在矛盾？
　　失調(diào)電壓定義為必須施加在放大器輸入端子之間以使其輸出電壓為零伏的差分電壓；然而，單電源放大器的輸出不能真正擺動(dòng)到地電位。
　　當(dāng)測(cè)量非常小的電流時(shí)，這些細(xì)節(jié)可能很重要。
　　確定單電源放大器的失調(diào)電壓　　如上所述，當(dāng)放大器的負(fù)軌接地時(shí)，其輸出只能接近地電位。圖 3 對(duì)此進(jìn)行了說(shuō)明。

　　圖3
　　在此圖中，藍(lán)色曲線顯示放大器輸出與施加到輸入的差分電壓的關(guān)系。
　　對(duì)于非常小的差分輸入值，輸出電壓達(dá)到 V out, min。由于輸出不會(huì)低于 V out, min，因此我們無(wú)法直接測(cè)量 V offset。
　　相反，我們可以在線性工作區(qū)域中將一條線擬合到傳遞函數(shù)曲線上，并將該線與水平軸的交點(diǎn)視為放大器的輸入失調(diào)電壓。您可以想象，如果放大器是理想的，則虛線將穿過(guò)原點(diǎn)。
　　現(xiàn)在我們可以找到虛線的方程并確定偏移電壓。如果當(dāng)輸入分別為V diff1 和 V diff2 時(shí)，輸出為 V out1 和 V out2，我們可以找到 V offset為：
V偏移=Vdiff1?(Vdiff2?Vdiff1)(Vout2?Vout1)×Vout1
　　我們可以使用單電源放大器來(lái)測(cè)量非常小的電流嗎？　　由于放大器的輸出擺幅限制，使用單電源放大器測(cè)量接近零的負(fù)載電流可能會(huì)引入不可接受的誤差。如圖 4 所示。

　　圖 4.圖片由德州儀器 (TI)提供。　　為了解決這個(gè)問(wèn)題，德州儀器 (TI) 的參考設(shè)計(jì)“ 0-1A、單電源、低側(cè)電流感應(yīng)解決方案參考設(shè)計(jì)”使用LM7705反相電荷泵為放大器的負(fù)軌生成 -0.23V 電源。該參考設(shè)計(jì)基于分立解決方案，該解決方案使用運(yùn)算放大器以及外部增益設(shè)置電阻器，如圖 5 所示。

　　圖 5. 圖片由德州儀器 (TI)提供。
　　根據(jù)上述參考文獻(xiàn)，負(fù)電源必須比系統(tǒng)接地電壓至少低 100 mV，以確保放大器呈現(xiàn)低至 0 V 的線性輸出?！　D 6 顯示了另一種能夠測(cè)量小電流的技術(shù)。

　　圖6
　　在這種情況下，V ref用于向輸出電壓添加直流值。傳遞函數(shù)將變?yōu)椋?br>　

V輸出=Ad(VA?VB)+V參考

　　該技術(shù)還可用于通過(guò)單電源放大器感測(cè)雙向負(fù)載電流（正負(fù)載電流和負(fù)負(fù)載電流）。根據(jù)所需的電流范圍，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)?V ref值。