Amplificateur à Gain Programmable (PGA) : Mise à l'Échelle de Signal Contrôlée Numériquement

Amplification de Précision avec Gain Sélectionnable par Logiciel

Un Amplificateur à Gain Programmable (PGA) est un amplificateur intégré dont le gain est défini via une interface numérique (SPI, I²C, broches parallèles, ou GPIO) plutôt que par des résistances fixes. Il combine un cœur amplificateur opérationnel avec un réseau de résistances commutées (ou réseau capacitif/transconductance).

Spécifications Clés

Paramètre	Plage Typique
Plage Gain	0 dB – 60 dB (1× – 1000×), pas de 1–6 dB
Bande Passante	100 kHz – 100 MHz (dépend du gain)
Bruit Entrée	1 – 10 nV/√Hz (reported à l'entrée)
Distorsion (THD)	-90 à -120 dBc
Alimentation	±2,5 V – ±15 V ou 2,7–5,5 V simple
Interface	SPI, I²C, 3 fils, parallèle

Types d'Architecture

• Réseau Rétroaction Résistances Commutées : Réseau R_f/R_g commuté par multiplexeurs CMOS. Faible bruit, gains discrets.
• Capacitif (Redistribution Charge) : Condensateurs commutés — précis, dérive faible, bande passante limitée.
• Réseau Transconductance (gm) : Étage gm variable — gain continu, haute vitesse.

Applications Typiques

• Acquisition Données (DAQ) : Auto-calibrage pour entrée CAN (thermocouples, jauges contrainte, accéléromètres).
• Imagerie Médicale : Réception ultrasons (TGC — Compensation Gain Temporel).
• Audio : Étage gain micro, volume ampli casque.
• Industriel : Conditionnement capteurs (pression, débit, vibration) avec plage configurable par automate.
• Test & Mesure : Entrées oscilloscopes, récepteurs VNA.

Avantages vs Discret

• Pas de potentiomètres/commutateurs mécaniques (fiabilité, commande à distance).
• Résistances appariées, suivi coefficient température (précision).
• Commutation gain rapide (µs–ms) pour signaux dynamiques.
• Fonctions intégrées : calibration offset, filtre, multiplexeur, driver CAN.

Familles Populaires

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