Зниження рівня шуму в аудіосхемі (оптичний знімач + підсилювач)

Я будую оптичний пікап, використовуючи фотодіод, підключений до підсилювача LM741 . Моя схема схожа на цю:

За винятком того, що я додав пасивний фільтр високих частот після виходу підсилювача для усунення постійного струму (оскільки я використовую 0 В і + 12 В як мій V- і V + відповідно). Я використовую Rf = 500K Ом (це занадто багато?). Крім того, у мене є світлодіод, що примикає до фотодіоду, який служить джерелом світла. Світлодіод живиться від 5 В, а підсилювач живиться від 12 В, як від джерела живлення ПК. Фотодіод і світлодіод підключаються до ланцюга за допомогою гітарного кабелю довжиною 2 м ("PL").

Схема працює і видає звуковий сигнал, коли я модулюю інтенсивність світла, що сяє на фотодіоді, але моя проблема полягає в тому, що сигнал дуже шумний. Я чую / бачу два типи шуму:

1. Електричний шум, схожий на галасливий пікап електрогітари. Я підозрюю, що він бере свій початок у довгому кабелі (або його кінчику, де фотодіод і світлодіод з'єднані), збираючи навколишній електромагнітний шум. Цей шум присутній весь час, навіть коли на фотодіоді не світить світло.
2. Інший шум присутній лише тоді, коли генерується сигнал, тобто лише тоді, коли я модулюю інтенсивність світла. Я підозрюю, що це результат посилення теплового шуму, оскільки мій коефіцієнт посилення дуже великий.

Я хотів би знати, який найкращий підхід, або іншими словами, з чого почати, намагаючись усунути шум:

• Поліпшення співвідношення сигнал / шум у джерелі, тобто оптимізація фізичних умов (навколишнє світло, точність положення фотодіоду тощо).
• Використовуючи іншу схему - я побачив багато пропозицій в Інтернеті і почав з найпростіших.
• Використовуючи інший підсилювач, який більше підходить як попередній підсилювач звуку.
• Поліпшення екранування самого пікапа, для усунення електромагнітного зовнішнього шуму.
• Використання акумуляторів як джерела живлення замість джерела живлення ПК (я думаю, можливо, частина шуму надходить із електромережі).
• Якби нічого з перерахованого, що було б із вашою пропозицією?

Кілька речей:

1. Довгий кабель, що несе найчутливіший вузол у всій системі - погана ідея. Обережно екраніруйте, а потім щільно приєднайте підсилювач до пікапа. Тоді ви можете надсилати сигнал нижчого опору більш високого рівня по довгому кабелю.

2. 741 - жарт у цій програмі. Шукайте підсилювач з низьким рівнем шуму. Є підсилювачі, спеціально для аудіоприкладів, де шум має велике значення. Навіть пристрій загального призначення, наприклад TL07x, буде набагато кращим, ніж 741, як за коефіцієнтом посилення, так і пропускної здатності.

3. Програми, які потребують гарної лінійної та швидкої реакції, зазвичай використовують фотодіод у зворотній конфігурації зміщення. Подумайте про це як про діод, який просочує світло.

4. Не намагайтеся отримати весь прибуток за один етап, особливо перший. Перший етап повинен приймати мало вхідного сигналу і робити сильніший і менший опір таким чином, що він набагато менш чутливий до шуму. Підсилювач на першому етапі може зробити це краще, якщо не працювати поруч із продуктом посилення пропускної здатності. Вам не потрібно піклуватися про зміщення напруги, оскільки аудіо може бути змінено зміною між ступенями. Після цього другий етап може подавати сильний сильний сигнал, який може бути надісланий по 2 м дроту.

Дизайн аудіосхем - це здебільшого ретельне продумування шуму на кожному кроці. Ширина смуги може бути низькою, але співвідношення сигнал / шум повинно бути дуже високим.