Mengurangi kebisingan di sirkuit audio (pickup optik + op amp)

Saya membangun pickup optik menggunakan fotodioda yang terhubung ke op-amp LM741 . Sirkuit saya mirip dengan yang ini:

Kecuali saya telah menambahkan filter high-pass pasif setelah output op-amp, untuk menghilangkan DC (karena saya menggunakan 0V dan + 12V sebagai V dan V + saya, masing-masing). Saya menggunakan Rf = 500K Ohm (apakah ini terlalu banyak?). Selain itu, saya memiliki LED yang berdekatan dengan fotodioda yang berfungsi sebagai sumber cahaya. LED ini ditenagai oleh 5V dan op-amp ditenagai oleh 12V, keduanya dari catu daya PC. Fotodioda dan LED terhubung ke sirkuit menggunakan kabel gitar panjang 2 m ("PL").

Rangkaian bekerja dan menghasilkan sinyal audio ketika saya memodulasi intensitas cahaya yang bersinar pada fotodioda, tetapi masalah saya adalah bahwa sinyal sangat bising. Saya dapat mendengar / melihat dua jenis kebisingan:

1. Kebisingan listrik mirip dengan pickup gitar listrik yang bising. Saya menduga bahwa itu berasal dari kabel panjang (atau ujungnya, di mana fotodioda dan LED terhubung) mengumpulkan suara elektromagnetik ambient. Suara ini hadir sepanjang waktu, bahkan ketika tidak ada cahaya yang menyinari fotodioda.
2. Kebisingan lain hanya ada ketika sinyal dihasilkan, yaitu hanya ketika saya memodulasi intensitas cahaya. Saya menduga itu adalah hasil dari penguatan noise termal, karena gain saya sangat tinggi.

Saya ingin tahu apa pendekatan terbaik, atau dengan kata lain di mana saya memulai upaya untuk menghilangkan kebisingan:

• Meningkatkan rasio sinyal terhadap noise pada sumbernya, yaitu dengan mengoptimalkan kondisi fisik (cahaya sekitar, ketepatan posisi fotodioda, dll.).
• Menggunakan sirkuit yang berbeda - Saya telah melihat banyak saran di web dan mulai dengan yang paling sederhana.
• Menggunakan op-amp yang berbeda, op-amp yang lebih cocok sebagai pre-amplifier audio.
• Meningkatkan perisai pickup itu sendiri, untuk menghilangkan kebisingan sekitar elektromagnetik.
• Menggunakan baterai sebagai sumber daya alih-alih catu daya PC (saya pikir mungkin bagian dari kebisingan datang dari listrik).
• Jika tidak ada di atas, Apa saran Anda?

Beberapa hal:

1. Kabel panjang yang membawa simpul paling sensitif di seluruh sistem adalah ide yang buruk. Dengan hati-hati lindungi dan pasang pasangan amplifier dengan erat. Kemudian Anda dapat mengirim sinyal impedansi rendah tingkat tinggi melalui kabel panjang.

2. A 741 adalah lelucon di aplikasi ini. Cari opamp noise rendah. Ada amplifier khusus untuk aplikasi audio di mana kebisingan sangat berarti. Bahkan perangkat tujuan umum seperti TL07x akan jauh lebih baik daripada 741, baik dalam gain dan bandwidth.

3. Aplikasi yang membutuhkan respons linier dan frekuensi yang baik biasanya menggunakan fotodioda dalam konfigurasi bias terbalik. Anggap saja sebagai dioda yang bocor proprtional ke cahaya.

4. Jangan mencoba untuk mendapatkan semua keuntungan dalam satu tahap, terutama yang pertama. Tahap pertama harus mengambil sinyal input yang sedikit dan membuatnya lebih kuat dan impedansi yang lebih rendah sehingga jauh lebih rentan terhadap noise. Amp tahap pertama dapat melakukan ini dengan lebih baik jika tidak mendekati produk gain-bandwidth-nya. Anda tidak perlu peduli dengan tegangan offset karena audio dapat digabungkan AC di antara tahap. Tahap kedua kemudian dapat membuat sinyal kuat yang bagus yang dapat dikirim melalui kabel 2m.

Desain sirkuit audio sebagian besar tentang berpikir secara cermat tentang kebisingan di setiap langkah. Bandwidth mungkin rendah, tetapi rasio sinyal terhadap noise harus sangat tinggi.