共模反馈的新思考

全差分运放的输出有两个，它的增益只定义了差模输出，没有定义共模输出，所以需要共模反馈电路确定共模输出电压。我们以前在学习共模反馈时，接触到的是这样类型的图（出自Gray的教材）：

教材的意思就是通过取输出的平均电压和VCM作比较再放到运放的某个位置中，形成共模反馈环路，使得共模输出电平Voc就等于VCM。

然而，Gray的教材并没有解释共模反馈对差模的影响，它为什么不影响差模增益。本文就以信号流图的思路来探讨其中的环路控制思想，一般共模控制的信号流图类似如下（或者是下图的一个等效）：

我们知道，受深度负反馈的影响，error信号一定是趋于0的，这里共模输出的error信号就是VCM、Vout1、Vout2一起指向的那个求和节点，它趋于0意味着(Vout1+Vout2)/2-VCM趋于0，从而实现共模电压的控制。

单独看Vin1，根据Mason公式，它对Vout1的增益为：

分子分母的1都可以被忽略掉，化简为：

当G1和G3相等的时候，它等于-G1/2

Vin1对Vout2的增益为：

当G1和G3相等的时候，它等于G1/2。

那么共模反馈的特点就出来了：它将一边的增益均分到两个输出，每个单端的增益变成无共模反馈时的二分之一，差模输出的增益不变。

这个结论我们大二在模电课上就听过了，而学习共模反馈的时候却又没提这个特点，为什么呢？因为差分输入对已经有这个特点了，它就是一种共模反馈，而另加的共模反馈只不过是对这个环路的加强，所以新加共模反馈对差模增益的影响与输入差分对自带的重叠了，也就不必再提。

让我们重新审视一下输入差分对管里的共模反馈：

的的确确是个共模反馈的流图，但它控制的并不是输出Vout1和Vout2，而是输出电流。如果R1和R2能够做到比较精确，那么可以说控制i1和i2的共模就是在“间接地”控制Vout1和Vout2的共模，也就是说如果R1R2就取无源电阻的话，输出共模点是可以定下来的，这也是我们以前得到的一般结论。

但是当R1和R2取值较大时，它俩误差也会比较大，这时候就不太好通过i1和i2间接控制Vout1和Vout2，而应该从Vout1和Vout2再拉个共模反馈回来进行控制。

另外很显然的一点是，当Vin1和Vin2接同一输入时，由于Vin1对Vout1的增益约为-G1/2，Vin2对Vout2增益约为+G1/2，本来较大的增益会被抵消掉，或者更显然地，G2这个反馈环路在抑制增益。