¿Qué amplificador debe usarse para obtener la ganancia máxima para una señal de muy bajo voltaje?

No hay suficiente información en la pregunta para proporcionar una respuesta. Esto se debe a que cada amplificador tiene un ancho de banda limitado, un piso de ruido, un rango de voltaje de suministro limitado, una capacidad de conducción de carga limitada, una capacidad limitada para conducir una reactancia, etc.

Texas Insruments es una empresa que vende amplificadores. Venden casi 2000 números de piezas de amplificadores diferentes. La razón de tantos números de parte es porque no hay un amplificador que pueda cumplir con ninguna especificación amplia. Cada especificación es una compensación con otra.

Aquí hay un artículo que describe el problema con mayor detalle y enumera la mayoría de las consideraciones que influyen en la elección de un amplificador, incluso si ese amplificador no es un amplificador operacional.

Casado con bipolar: la tecnología de amplificador operacional de último recurso | EE Times

No hay un problema importante para amplificar una señal, el problema surge con el ruido que se agrega y ciertamente se amplifica entre sí. La señal debe filtrarse antes de amplificar, luego el rango de frecuencia debe conocerse y unirse para permitir la amplificación solo de esa banda de frecuencia. La relación señal / ruido es la principal restricción.

Respecto al amplificador, también hay diferencias si el rango de frecuencia es de audio o RF, en este último caso, el amplificador debe sintonizarse permitiendo que se amplifique solo una banda estrecha, en el audio no podríamos aplicar la sintonización ya que el espectro se distorsionará.