Réduction du bruit dans le circuit audio (capteur optique + ampli op)

Je construis un capteur optique à l'aide d'une photodiode connectée à un ampli-op LM741 . Mon circuit est similaire à celui-ci:

Sauf que j'ai ajouté un filtre passe-haut passif après la sortie de l'ampli-op, pour éliminer le courant continu (puisque j'utilise 0V et + 12V comme mon V- et V +, respectivement). J'utilise Rf = 500K Ohm (est-ce trop?). De plus, j'ai une LED adjacente à la photodiode qui sert de source lumineuse. La LED est alimentée par 5V et l'ampli-op est alimenté par 12V, à la fois à partir d'une alimentation PC. La photodiode et la LED sont connectées au circuit à l'aide d'un câble de guitare de 2 m de long ("PL").

Le circuit fonctionne et produit un signal audio lorsque je module l'intensité de la lumière qui brille sur la photodiode, mais mon problème est que le signal est très bruyant. Je peux entendre / voir deux types de bruit:

1. Bruit électrique similaire à un micro de guitare électrique bruyant. Je soupçonne qu'il provient du long câble (ou de la pointe de celui-ci, où la photodiode et la LED sont connectées) collectant le bruit électromagnétique ambiant. Ce bruit est présent tout le temps, même lorsqu'aucune lumière ne brille sur la photodiode.
2. Un autre bruit n'est présent que lorsqu'un signal est généré, c'est-à-dire uniquement lorsque je module l'intensité lumineuse. Je soupçonne que c'est le résultat d'une amplification du bruit thermique, car mon gain est très élevé.

Je voudrais savoir quelle est la meilleure approche, c'est-à-dire par où commencer dans mes efforts pour éliminer le bruit:

• Amélioration du rapport signal / bruit à la source, c'est-à-dire en optimisant les conditions physiques (lumière ambiante, précision de la position de la photodiode, etc.).
• Utilisation d'un circuit différent - J'ai vu de nombreuses suggestions sur le Web et j'ai commencé par le plus simple.
• En utilisant un ampli-op différent, celui qui convient mieux comme préamplificateur audio.
• Amélioration du blindage du micro lui-même, pour éliminer le bruit électromagnétique ambiant.
• Utiliser des batteries comme source d'alimentation au lieu de l'alimentation du PC (je pense que peut-être une partie du bruit provient du secteur).
• Si rien de ce qui précède, quelle serait votre suggestion?

Plusieurs choses:

1. Un long câble transportant le nœud le plus sensible de tout le système est une mauvaise idée. Protégez soigneusement puis couplez étroitement l'amplificateur au micro. Ensuite, vous pouvez envoyer le signal d'impédance inférieur de niveau supérieur sur le long câble.

2. Un 741 est une blague dans cette application. Recherchez un ampli op à faible bruit. Il existe des amplificateurs spécialement conçus pour les applications audio où le bruit est très important. Même un appareil à usage général comme un TL07x sera bien meilleur qu'un 741, à la fois en gain et en bande passante.

3. Les applications qui nécessitent une bonne réponse linéaire et fréquentielle utilisent généralement une photodiode en configuration de polarisation inverse. Considérez-la comme une diode qui fuit proportionnellement à la lumière.

4. N'essayez pas d'obtenir tout le gain en une seule étape, en particulier la première. Le premier étage doit prendre le petit signal d'entrée et rendre l'impédance plus forte et plus faible, de sorte qu'il est beaucoup moins sensible au bruit. L'ampli du premier étage peut faire mieux s'il n'est pas proche de son produit gain de bande passante. Vous n'avez pas à vous soucier de la tension de décalage car l'audio peut être couplé en CA entre les étages. Le deuxième étage peut alors émettre un joli signal fort qui peut être envoyé sur un fil de 2 m.

La conception de circuits audio consiste principalement à réfléchir attentivement au bruit à chaque étape du processus. La bande passante peut être faible, mais le rapport signal / bruit doit être très élevé.