可編程增益儀表放大器通常用于最大程度地擴大精密傳感器測量的動態(tài)范圍。 多數(shù)儀表放大器使用外部增益電阻Rg設置增益，因此所需增益可通過對一組電阻進行多路復用實現(xiàn)。 然而，通過這種方式實施系統(tǒng)前，須考慮三大主要問題： 電源限制、開關電容和導通電阻。

作者：ADI公司產品應用工程師Scott Hunt。

固態(tài)CMOS開關需電源供電。 源電壓或漏極電壓超過電源電壓時，故障電流流過，可能導致輸出或閂鎖不正確。 每個電阻Rg引腳的電壓通常處于二極管相應輸入端的壓降范圍之內，因此該開關的信號電壓范圍須大于儀表放大器的輸入范圍。

該開關電容類似于懸于其中一個Rg引腳上的電容，同時保持另一個Rg引腳不變。 大電容可能導致峰化或不穩(wěn)定，但對共模抑制的影響更為重要。 在PC電路板布局中，接地層一般從Rg引腳下方移除，因為小于1pF的電容不平衡會大大降低AC CMRR。 開關電容可為幾十pF，會導致較大誤差。 可采用低電容開關或平衡開關架構，平分每個增益電阻，并在中心連接兩個多路復用器以便選擇。

最后，此開關的導通電阻會影響增益。 更重要的是，此開關的導通電阻隨漏極電壓發(fā)生變化(規(guī)定為Rflat_on)。 開關電阻的變化及增益電阻會造成增益非線性度。 例如，1kΩ的Rg和具有10Ω Rflat_on的開關在共模范圍內會引起1%的增益不確定性。 一部分將轉化為差分信號(2Ω變化將會引起2000ppm的非線性度)。 采用差分驅動輸入端時，由于該開關漏極電壓由輸入共模電壓設置，因此該平衡開關架構為最佳方法，但增益不確定性仍然是個問題。 可使用低導通電阻開關，但這些開關通常具有較高的電容。

如有可能，使用舌簧繼電器，而不是固態(tài)開關來降低寄生電容。

另一種不太復雜、高性能的解決方案是使用集成式可編程增益儀表放大器(PGIA)，如AD8231或AD8250。 或者，采用儀表放大器(如AD8237)可實現(xiàn)任意的可編程增益。