Повышение точности практической схемы операционного усилителя, когда входной сигнал очень мал

Другие ответы уже сделали основной вывод: TL084 не является хорошим операционным усилителем для вашего приложения. Я отвечу на один из ваших конкретных вопросов:

И как входное напряжение смещения появляется на выходе (предположим, что входное напряжение смещения равно 3 мВ, входной сигнал равен x(t), а выход операционного усилителя равен y(t))?

Входное смещение выглядит так, как если бы это был источник напряжения перед одним из входных контактов (на самом деле не имеет значения, какой именно).

Обычно это означает, что он отображается как ошибка во входном сигнале и имеет тот же коэффициент усиления, что и входной сигнал.

а) 1000 раз усиливается вместе с входным сигналом. (т.е. y(t) = 3V + 1000x(t))

Да, хотя, может быть, было бы более ясно сказать$y(t) = 100 \left( x(t) + V_{os}(t) \right)$.

Если вы посмотрите, вы сможете найти операционный усилитель с V _os в диапазоне 10 мкВ, который может быть приемлемым для вашего приложения.

Вы также можете подумать, что 1000-кратное усиление — это очень высокий коэффициент усиления, которого можно достичь с помощью одного каскада операционного усилителя. Возможно, вы захотите сделать это с двумя этапами вместо одного.

Только TL084BC имеет входное смещение в худшем случае 3 мВ, и это только при 25°C. (Это 5 мВ во всем диапазоне, а версии без BC могут достигать 20 мВ). Кроме того, TL084 не имеет входов обнуления входного смещения.

Поскольку ваш сигнал перегружен диапазоном входного смещения части, я бы не ожидал хороших результатов без попытки обнуления. Существуют некоторые методы внешнего обнуления путем подачи тока, которые могут вносить шум, но могут сделать операционный усилитель пригодным для использования с таким слабым входным сигналом.

Было бы лучше использовать стабилизированный прерывателем или прецизионный операционный усилитель с низким смещением для такого слабого сигнала вместо внешнего обнуления, поскольку обнуление смещения часто имеет температурный коэффициент (в зависимости от используемого метода).

Я бы заменил счетверенный операционный усилитель на что-то более практичное для ваших требований. Дрейф смещения для TL084 составляет 18$\mu V$на ºC, и это станет рекордом — изменение температуры на 10ºC начинает разрушать ваши ожидания от производительности.

Что-то еще, что вы, возможно, не рассмотрели это. Хотя полоса пропускания вашего сигнала составляет 100 Гц, операционный усилитель этого не понимает, и с коэффициентом усиления 1000 самоиндуцированный шум TL084 в неукротимом спектре (скажем, 1 МГц) будет:

$18nV / \sqrt{Hz} \times \sqrt{1,000,000} \times$усиление (1000)$= 18mV_{RMS}$

В качестве пикового значения это составляет приблизительно 108 мВ (сигма 6) и может сделать ваш сигнал непригодным для использования. Чтобы иметь возможность использовать его, вам может потребоваться значительная фильтрация, но это зависит от того, что питает ваша схема. Существуют операционные усилители получше, т.е. тише, но у вас все еще может быть основная проблема, связанная с необходимостью включения в конструкцию каскада фильтра нижних частот 2-го или 4-го порядка только для того, чтобы сделать реальный выходной сигнал пригодным для использования.