通常，为了使仪表放大器具有更大的动态范围，同时又要最大程度地提高高精度传感器测量的动态范围，可能有必要使用可编程增益仪表放大器（PGIA）。由于大多数仪表放大器使用外部增益电阻（RG）设置增益，因此似乎可以通过一组多路复用增益电阻来实现所需的可编程增益。
尽管这是可行的，但在以这种方式将固态多路复用器应用到系统之前，需要考虑三个主要问题：功率和信号电压限制，开关电容和导通电阻。图1.带有多路复用器固态CMOS开关的AD8421 PGIA需要电源。
当源极电压或漏极电压超过电源电压时，会流过故障电流，这可能会导致错误的输出。每个电阻RG引脚的电压通常在二极管相应输入端子的压降范围内；因此，开关的信号电压范围必须大于仪表放大器的输入范围。
考虑电容。开关电容器类似于将电容器挂在一个RG引脚上并使另一个RG引脚保持不变。
足够大的电容可能会导致峰值或不稳定，但是更容易忽略的问题是对共模抑制比的影响。在电路板布局中，通常将接地层从Rg引脚下方移除，因为小于1 pF的不平衡电容会大大降低AC CMRR。
开关电容可能为数十pF，这将导致较大的误差。以一个具有完美CMRR的仪表放大器为例，它没有RG，并且在一个RG引脚上只有一个电容。
由电容引起的CMRR估算如下：CMRR（f）= –20×log10（f×2π×CRG×RF）例如，如果内部反馈电阻RF = 25kΩ且CRG = 10 pF，则CMRR为10 kHz仅为36 dB。这表明需要使用低电容开关或平衡开关架构，例如图2所示的SPST开关。
根据仪表放大器的增益公式，开关的导通电阻会直接影响增益。如果导通电阻足够低以至于仍可以实现所需的增益，则这可能是可行的。
但是，此开关的导通电阻随漏极电压（称为RFLAT（ON））而变化。开关电阻的变化使增益取决于共模电压，并且还会产生非线性效应。
例如，使用1kΩRG和具有10ΩRFLAT（ON）的开关将在共模范围内引起1％的增益不确定性。它的一部分将转换为差分信号（即2Ω的变化将导致2000 ppm的非线性）。
这表明需要使用低导通电阻开关，这与上面建议的低电容开关相反，因为大尺寸晶体管器件尺寸可以实现低导通电阻，而小尺寸晶体管可以实现低导通电阻。电容。
ADG5412F故障安全四通道SPST开关在许多情况下都提供了很好的解决方案。这些故障保护开关的架构可提供10的导通电阻。
在整个信号范围内，导通电阻曲线非常平坦，关断电容仅为12 pF。图2.使用四通道SPST ADG5412F和AD8421的平衡式PGIA。
如果这些电路仍不能满足设计要求，则也可以使用其他方法来实现仪表放大器的可编程增益功能。强烈建议选择一个集成的PGIA（如果适用）。
集成式PGIA旨在实现比分立解决方案更高的性能，更小的尺寸，更少的寄生效应，并且规格包括内部开关效应。 AD8231，AD8250 / AD8251 / AD8253和LTC6915是集成式PGIA的很好示例。
此外，还有一些具有此功能的高度集成的解决方案，例如AD7124-8和ADAS3022。仪表放大器是高精度组件，在芯片级尽可能平衡以实现共模抑制。
确实有可能使用固态开关来构建可编程增益仪表放大器，但是这种方法也很容易使仪表放大器失去其独特的平衡并降低电路精度。为了进行必要的权衡，需要考虑开关的非理想影响。
平衡的开关架构和现代开关（例如ADG5412F）是优化这些设计的强大工具。建议使用集成的PGIA，因为它们已在规范中考虑了开关效应。