¿Cómo lidiar con controladores de pines analógicos con conmutación de salida?

Estoy tratando de averiguar si hay alguna forma de mejorar de manera asequible el rendimiento de un controlador de pin analógico que debe aislarse periódicamente de su carga, durante la autocalibración. El circuito, tal como está actualmente, es el siguiente, pero me gustaría, si es posible hacerlo de forma económica, eliminar los efectos de la resistencia de SW1 en el rendimiento de CC.

El circuito es un controlador de clavijas de +/-10 V para una salida analógica que tiene que interactuar con tarjetas DAQ "típicas". Por lo general, ofrecen una alta impedancia de CC. Algunas de esas tarjetas son dinámicamente desagradables: tienen entradas de multiplexor con sus inyecciones de carga rápidas (decenas de nanosegundos). Necesita mantener unos 15 bits de precisión a lo largo del tiempo y la temperatura (1 parte en 30 000). Por lo tanto, se autocalibra utilizando un ADC y una referencia estable. El ancho de banda es de aproximadamente 1kHz.

Se supone que las cargas son de alta impedancia, con un componente dinámico. Desafortunadamente, de vez en cuando alguien conectará "felizmente" un divisor de voltaje o algún otro circuito con una impedancia de CC suficientemente baja para eliminar la precisión del voltaje de salida con SW1 presente. Me gusta hacerles la vida más fácil a mis clientes y me preguntaba si esta deficiencia podría eliminarse a bajo costo.

Hay 10 canales, por lo que el costo por canal también está bajo escrutinio.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

C2 almacena algo de carga para facilitar el trabajo de U1 en presencia de cargas dinámicas. R2 estabiliza el amplificador operacional en presencia de la carga capacitiva. U1 es una parte de salida de riel a riel de 15 MHz GBW, que funciona con una ganancia de 4, con 2 V de margen entre la salida y los suministros: se alimenta a +/- 12 V. No mostré el resto del circuito conectado a la entrada inversora, es solo un filtro MFB de segundo orden.

R1 cierra la retroalimentación de CC alrededor de R2, eliminando su efecto en el rendimiento de CC.

Para la calibración en circuito y la eliminación de errores de ganancia y compensación, se abre SW1, se cierra SW2 y se conecta un convertidor A/D a la salida.

Para este circuito tiene que ser asequible, SW1 es un DG411 o similar, con unos 30 ohmios de resistencia. Sería muy bueno si esa resistencia pudiera usarse en lugar de R2 y colocarse dentro del circuito de retroalimentación.

Conceptualmente, me gustaría algo como lo siguiente:

^{simular este circuito}

Para la calibración, SW1 se abre, de modo que una carga que se comporta mal no desvíe la calibración, SW2 se cierra y SW3 se voltea. El seguidor de voltaje U2 es necesario para evitar que el R_ON de SW3 influya en la ganancia del circuito. Su resistencia de salida de bucle cerrado debe ser inferior a 1 ohmio, en el peor de los casos.

Estoy realmente interesado si es posible cambiar las cosas para evitar ese búfer U2: agregaría alrededor de $ 1.50 por canal. U1 también "vería" las desagradables perturbaciones dinámicas directamente en su entrada. Esto empeora el tiempo de establecimiento de las perturbaciones dinámicas en la salida.

Una solución sería retener R1 y usar mosfets discretos R_ON muy bajos para SW1. Esto es problemático: la mayoría de los mosfet pequeños y baratos requieren un voltaje de fuente de compuerta grande (5 V) para mantener una resistencia baja. Siendo realistas, usaría dos dispositivos de canal N uno al lado del otro. La parte analógica del circuito está aislada de la CPU, por lo que no puedo usar trucos multiplicadores de voltaje baratos en un pin de salida de la CPU para dirigir esos interruptores. Las señales de control del interruptor se transmiten a través de las salidas GPIO en el ADC de calibración (esto probablemente revela qué chip uso para el ADC).

Me preguntaba si existe una solución discreta que sea lo suficientemente estable para funcionar, pero no veo ninguna. Dado que R1 está en el orden de 40k, no puedo ver un seguidor de emisor simple en el trabajo aquí; simplemente no hay suficiente corriente para mantener la resistencia de salida en R1 a 1 ohmio requerido. ¿Hay algún efecto de campo o magia discreta BJT que se pueda hacer aquí en lugar de un amplificador operacional U2 en toda regla?