Você tem a idéia básica certa, mas eu mudaria algumas coisas. Sim, você deseja filtrar com alta frequência o sinal recebido, mas não gosto de acoplar capacitivamente o detector diretamente.
O primeiro estágio deve ser o manuseio ideal do detector bruto e o fornecimento de um sinal de baixa impedância de tensão. Um pequeno ganho será útil aqui, mas esse não é o ponto principal da primeira etapa.
Existem basicamente duas maneiras de executar um fotodiodo, no modo de vazamento e no modo de célula solar.
No modo de vazamento, o diodo é polarizado inversamente e a corrente de vazamento é proporcional à luz. Essa corrente de fuga é muito pequena, geralmente apenas alguns µA. A corrente será em grande parte independente da tensão reversa, de modo que qualquer viés inverso conveniente de "alguns volts" de inversão normalmente ocorrerá. No modo fotocélula, você mantém o diodo em curto e mede a corrente que produz. De qualquer forma, o primeiro estágio acaba sendo um amplificador de transimpedância (entrada de corrente, saída de tensão).
Depois disso, você deseja conectar o AC (filtro passa-alto) e obter o sinal provavelmente em dois estágios. A filtragem de alta passagem entre os estágios perde o ruído de 50 Hz e evita que a tensão de compensação de entrada seja aumentada junto com o sinal desejado.
Você quer 20 kbits / s, portanto, conte com frequência de até 100 kHz. Lembre-se da largura de banda de ganho dos opamps e não tente obter muito ganho em nenhum estágio. Por exemplo, com largura de banda de ganho de 10 MHz (fácil de encontrar), deixando digamos 5x para que o feedback funcione corretamente, isso significa um máximo de 20x se você considerar sua frequência de interesse mais alta como 100 kHz. Dois estágios de ganho de 20x oferecem 400x em geral, o que provavelmente é suficiente após alguns ganhos do primeiro estágio.
Seu esquema de codificação também será fundamental para que este funcione bem. Você deseja usar a codificação que garanta que todo o conteúdo esteja acima de uma frequência mínima. Isso permite que você passe agressivamente o filtro passa-alto para eliminar as frequências mais baixas, principalmente a oscilação da luz de 50 Hz e pelo menos seus primeiros harmônicos. Você pode usar algo como código manchester ou 1/3 2/3 do ciclo de trabalho etc. Com três pólos de filtragem passa-alto definidos para talvez 5 kHz rolloff, 500 Hz (até 10º harmônico de tremulação de luz) serão atenuados por 1000 Isso ainda passará bem de 20 a 40 kHz.
Depois disso, você aplica técnicas normais de corte de dados para transformar o sinal de pulsos analógicos em um trem de pulsos digitais e decodificar digitalmente a partir daí.
