使用PGIA以免开关寄生电容燃烧

 可编程增益仪表放大器通常用于最大程度地扩大精密传感器测量的动态范围。 多数仪表放大器使用外部增益电阻Rg设置增益，因此所需增益可通过对一组电阻进行多路复用实现。 然而，通过这种方式实施系统前，须考虑三大主要问题： 电源限制、开关电容和导通电阻。

作者：ADI公司产品应用工程师Scott Hunt。

固态CMOS开关需电源供电。 源电压或漏极电压超过电源电压时，故障电流流过，可能导致输出或闩锁不正确。 每个电阻Rg引脚的电压通常处于二极管相应输入端的压降范围之内，因此该开关的信号电压范围须大于仪表放大器的输入范围。

该开关电容类似于悬于其中一个Rg引脚上的电容，同时保持另一个Rg引脚不变。 大电容可能导致峰化或不稳定，但对共模抑制的影响更为重要。 在PC电路板布局中，接地层一般从Rg引脚下方移除，因为小于1pF的电容不平衡会大大降低AC CMRR。 开关电容可为几十pF，会导致较大误差。 可采用低电容开关或平衡开关架构，平分每个增益电阻，并在中心连接两个多路复用器以便选择。

最后，此开关的导通电阻会影响增益。 更重要的是，此开关的导通电阻随漏极电压发生变化(规定为Rflat_on)。 开关电阻的变化及增益电阻会造成增益非线性度。 例如，1kΩ的Rg和具有10Ω Rflat_on的开关在共模范围内会引起1%的增益不确定性。 一部分将转化为差分信号(2Ω变化将会引起2000ppm的非线性度)。 采用差分驱动输入端时，由于该开关漏极电压由输入共模电压设置，因此该平衡开关架构为最佳方法，但增益不确定性仍然是个问题。 可使用低导通电阻开关，但这些开关通常具有较高的电容。

如有可能，使用舌簧继电器，而不是固态开关来降低寄生电容。

另一种不太复杂、高性能的解决方案是使用集成式可编程增益仪表放大器(PGIA)，如AD8231或AD8250。 或者，采用仪表放大器(如AD8237)可实现任意的可编程增益。