Amplificador de ganancia programable (PGA): Escalado de señal controlado digitalmente

Amplificación de precisión con ganancia seleccionable por software

Un amplificador de ganancia programable (PGA) es un amplificador integrado cuya ganancia se establece mediante una interfaz digital (SPI, I²C, pines paralelos o GPIO) en lugar de resistencias fijas. Combina un núcleo de amplificador operacional con una red de resistencias conmutada (o arreglo capacitivo/transconductancia).

Especificaciones clave

Tipos de arquitectura

• Realimentación con resistencia conmutada: Red R_f/R_g conmutada por multiplexores CMOS. Bajo ruido, ganancias discretas.
• Capacitivo (redistribución de carga): Capacitores conmutados — preciso, baja deriva, ancho de banda limitado.
• Transconductancia (gm) en arreglo: Etapa gm variable — ganancia continua, alta velocidad.

Aplicaciones típicas

• Adquisición de datos (DAQ): Auto-rango para entrada de ADC (termopares, extensómetros, acelerómetros).
• Imagen médica: Recepción de ultrasonido (TGC — Compensación de Ganancia por Tiempo).
• Audio: Ganancia de preamplificador de micrófono, volumen de amplificador para auriculares.
• Industrial: Acondicionamiento de señal de sensor (presión, flujo, vibración) con rango configurable por PLC.
• Prueba y medición: Front-ends de osciloscopio, receptores de VNA.

Ventajas vs. discreto

• Sin potenciómetros/interruptores mecánicos (confiabilidad, control remoto).
• Resistencias emparejadas, seguimiento de coeficiente térmico (precisión).
• Conmutación de ganancia rápida (µs–ms) para señales dinámicas.
• Características integradas: calibración de offset, filtro, multiplexor, controlador de ADC.

Familias populares

ADI (AD8250, ADA4940), TI (PGA11x, PGA280, LMP8601), Maxim (MAX9932), Microchip (MCP6S2x), LTC (LTC6910).