Puedes usar la solución que mas te plazca pero la idea con el CD4052 y un PGA un amplificador de ganancia programable con cada G fija tmb es viable, solo que alimentas el OP con la mayor tensión y listo.
Tal vez no te comprenda del todo pero eso satisface lo que pides al comienzo.
Si alimentas con 12/15/24 para qué cambiar de tensión? Alimentas fijo con 24 y resuelves de acuerdo a tu necesidad.