輸入失調電壓
　　理想情況下，當差分放大器的兩個輸入端完全相同時，其輸出應為零伏。然而，實際上，當輸入端之間的電壓差很小時，輸出就會變?yōu)榱惴＿@種非理想性源于放大器內部元件之間固有的不匹配。
　　必須在放大器的輸入端之間施加電壓，才能使其輸出電壓達到零伏，該電壓稱為輸入失調電壓。為了模擬這種非理想效應，我們可以將電壓源與放大器的一個輸入端串聯(lián)，并假設放大器是理想的，并且具有零失調電壓。如圖 1 所示。
　　在圖 1 中，灰色框內的電路代表集成電流檢測放大器。由于失調電壓由外部電壓源 V offset建模，因此假設灰色框內的電路具有 0V 的失調電壓，即當 V A = V B 時，我們有 V out = 0。失調電壓的極性可以是正的也可以是負的。　　放大器失調電壓誤差

　　考慮圖 2 所示的高端電流檢測圖。
　　放大器實際上感應的是節(jié)點 A 和 B 之間的電壓。假設放大器的差分增益為A d ，則我們有：
　　\[V_{輸出} = A_d(V_A - V_B) = A_d(V_{偏移} + V_{分流})\]
　　如果 V offset與 V shunt相當，則誤差可能很大。例如，當 V offset  = V shunt時，誤差為 100%，計算如下：
　　\[百分比~誤差 = \frac{V_{sensed} - V_{shunt}}{V_{shunt}} \times 100\% = \frac{(V_{offset} + V_{shunt}) - V_{shunt}}{V_{shunt}} \times 100\% = 100\%\]
　　當 V shunt最小時，誤差最大。因此，為了從失調電壓中找到最壞情況的誤差，我們應該考慮負載電流 I load的最小值。
　　我們如何才能減少這個錯誤？
　　對于給定的負載電流范圍，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電壓的放大器。
　　但需要注意的是，增加分流電阻值會增加電阻的功耗。此外，更高瓦數(shù)的電阻更昂貴，并且需要更大的電路板面積。
　　確定分流電阻的值
　　如上所述，測量范圍低端的精度與分流電阻消耗的功率之間存在權衡。通過選擇較大的分流電阻，可以最大限度地提高精度。
　　然而，在高電流精密應用中，電流檢測電阻耗散的功率會限制可使用的最大電阻值。在這種情況下，我們可以根據(jù)其最大允許功率耗散來選擇 R shunt的最大值。如果為分流電阻預算的最大功率耗散為 P max，則最大分流值可以通過以下公式計算：
　　\[R_{分流器} \leq \frac{P_{max}}{I_{負載,~max}^2}\]
　　R分流器的最大值還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為放大器供電的電源電壓以及放大器的輸出級。
　　盡管軌對軌放大器的輸出可以非常接近供電軌，但實際上無法達到供電軌。即使使用軌對軌放大器，輸出擺幅也可能被限制在距供電軌數(shù)百毫伏的范圍內，具體取決于技術。
　　放大器的輸出擺幅限制還取決于流過輸出級的電流水平。必須參考放大器數(shù)據(jù)表來確定放大器輸出端的可用擺幅。
　　如果 V out,max是放大器輸出級保持在其線性工作區(qū)域的最大電壓，則最大分流值可以通過以下方式計算：
　　\[R_{分流器} \leq \frac{V_{輸出，~max}}{I_{負載，~max}A_d}\]
　　等式 1
　　我們還可以通過考慮輸出擺幅至負軌來找到 R shunt的下限。如果 V out, min 是保證放大器處于其線性工作區(qū)域的最小輸出電壓，我們可以找到 R shunt的最小值：
　　\[R_{shunt} \geq \frac{V_{out,~min}}{I_{load,~min}A_d}\]
　　等式 2
　　分流電阻值計算示例
　　假設我們需要監(jiān)控 40 mA 至 1 A 之間的負載電流。放大器的增益為 50，V輸出，最大值= 4.9 V，V輸出，最小值 = 100 mV。假設應用未限制分流電阻器消耗的功率，我們需要的 R分流值是多少？
　　為了最大限度地減少放大器失調電壓的誤差，我們應選擇 R shunt的最大值。應用公式 1，我們得到：
　　\[R_{分流器} \leq \frac{V_{輸出，~最大}}{I_{負載，~最大}A_d} = \frac{4.9}{1 \times 50} = 98~m\Omega\]
　　利用公式 2，我們可以找到 Rshunt 的最小值：
　　\[R_{shunt} \geq \frac{V_{out,~min}}{I_{load,~min}A_d} = \frac{0.1}{0.04 \times 50} = 50~m\Omega\]
　　應選擇此范圍內的最大標準值，以最小化失調誤差。選擇適當?shù)?Rshunt 值后，我們可以通過應用以下公式來評估失調誤差：
　　\[百分比~誤差 = \frac{(V_{offset} + V_{shunt}) - V_{shunt}}{V_{shunt}} \times 100\% = \frac{V_{offset}}{R_{shunt} \times I_{load,~min}} \times 100\%\]
　　為了將誤差降低到所需水平，我們需要選擇輸入失調電壓足夠低的放大器。
　　這里我想提請大家注意一個微妙的點?？紤]到放大器的輸出擺幅限制，失調電壓的定義是否存在矛盾？
　　失調電壓定義為必須在放大器輸入端之間施加的差分電壓，以使其輸出電壓達到零伏；然而，單電源放大器的輸出實際上不能擺動到地電位。
　　當測量非常小的電流時，這些細節(jié)非常重要。
　　確定單電源放大器的失調電壓　　如上所述，當放大器的負極接地時，其輸出只能接近地電位。如圖 3 所示。

　　圖 3
　　在此圖中，藍色曲線顯示放大器輸出與施加到輸入的差分電壓的關系。
　　對于非常小的差分輸入值，輸出電壓達到 V out, min。由于輸出不會低于 V out, min，我們無法直接測量 V offset。
　　相反，我們可以在線性工作區(qū)內將傳遞函數(shù)曲線擬合成一條直線，并將該直線與橫軸的交點視為放大器的輸入失調電壓。你可以想象，如果放大器是理想的，虛線將通過原點。
　　現(xiàn)在我們可以找到虛線方程并確定偏移電壓。如果輸入 分別為 V diff1 和 V diff2時輸出為 V out1 和 V out2，則我們可以找到 V offset如下：
　　\[V_{偏移} = V_{diff1} - \frac{(V_{diff2} - V_{diff1})}{(V_{out2} - V_{out1})} \times V_{out1}\]
　　我們可以使用單電源放大器來測量非常小的電流嗎？　　使用單電源放大器測量接近零的負載電流可能會引入不可接受的誤差，這是因為放大器的輸出擺幅有限。如圖 4 所示。

　　圖4.圖片由德州儀器提供。　　為了解決這個問題，德州儀器的參考設計“ 0-1A、單電源、低側、電流感應解決方案參考設計”使用LM7705反相電荷泵為放大器的負軌產(chǎn)生 -0.23V 電源。該參考設計基于使用運算放大器和外部增益設置電阻的分立解決方案，如圖 5 所示。

　　圖 5. 圖片由德州儀器提供。
　　根據(jù)提到的參考資料，負電源必須至少比系統(tǒng)地低 100 mV，以確保放大器表現(xiàn)出低至 0 V 的線性輸出?！　D 6 顯示了另一種能夠測量小電流的技術。

　　圖 6
　　在這種情況下，V ref用于將直流值添加到輸出電壓。傳遞函數(shù)將更改為：
　　\[V_{輸出} = A_d(V_A - V_B) + V_{參考}\]
　　該技術還可用于通過單電源放大器檢測雙向負載電流（正負載電流和負負載電流）。應根據(jù)所需的電流范圍選擇適當?shù)?V ref值。
　　結論
　　放大器輸入失調電壓會影響測量范圍低端的精度。為了減少此誤差，我們應該最大化分流電阻值。
　　然而，分流值可能受到預算功率和放大器輸出端可用擺幅的限制。輸出擺幅限制在測量接近零負載電流時也會引起誤差。