2 示例 1：低侧电流检测运算放大器中来自 V_CM 的输出摆幅限制

举例来说，假设使用的是 OPA391 运算放大器，其增益为 100V/V，由 5.0V 单电源供电。假设我们要测量 0A 到 50A 的电流，我们选择了一个 1mΩ 分流电阻器。这意味着我们将在 0 至 50A × 1mΩ = 50mV 的范围内看到差分输入。最小 V_CM 值 OPA391 的最小 V_CM 值低于地电平 0.1V，因此我们的输入条件与数据表要求一致。但是，OPA391 A_OL 输出条件规定在在 –V_s + 0.1V < V_out < +V_s – 0.1V 范围内。因此，在 0V 到 0.1V 与 4.9V 到 5V 输出之间，运算放大器可能会遇到一些不希望看到的非线性问题。我们可以非常轻松地解决此问题：

• 我们可以通过电平转换将输入共模电压上调 1mV（通过闭环增益来放大），或者通过电平转换将 -V_s 下调 100mV。可以通过一个简单的分压器电路来实现输入电平转换，或者，可以通过提供一个较小的负轨来为输出提供余量。如果系统中不存在负轨，则诸如 LM7705 等负电荷泵可以在单一 IC 中解决该问题。无论在哪一种情况下，都会使 V_out 在 0 电流情况下至少比 –V_s 高 100mV，这样就解决了低侧的输出摆幅问题。请注意，这两种解决方案还会在高侧超出最大线性工作范围，而这违反了输出电压摆幅规格。我们可以略微降低电路的增益或分流电阻的值，使 V_{out (max)} 达到或低于 +V_s – 100mV 来解决这一问题。

虽然所描述的互补输入级为输入共模问题提供了优异的解决方案，但必须牢记，每对之间的切换会导致放大器的输入失调电压发生变化，也称为输入交越失真。可以通过使两对始终保持导通以避免切换，但由于需要消耗过高的功率，因此通常应该避免。通过使用零交越放大器，可以更加从容地规避输入交越失真（零交越放大器：特性和优势技术手册）。这些放大器使用单个晶体管对和集成电荷泵来推动内部电源超过标称值，以便足以保持线性运行。