Reduzindo o ruído no circuito de áudio (captação óptica + amplificador operacional)

Estou construindo um captador óptico usando um fotodiodo conectado a um amplificador operacional LM741 . Meu circuito é semelhante a este:

Só que adicionei um filtro passa-alto passivo após a saída do amplificador operacional, para eliminar a CC (já que estou usando 0V e + 12V como meus V- e V +, respectivamente). Eu uso Rf = 500K Ohm (isso é demais?). Além disso, tenho um LED adjacente ao fotodiodo que serve como fonte de luz. O LED é alimentado por 5V e o amplificador operacional é alimentado por 12V, ambos de uma fonte de alimentação de PC. O fotodiodo e o LED são conectados ao circuito usando um cabo de guitarra de 2 m de comprimento ("PL").

O circuito funciona e produz sinal de áudio quando modulo a intensidade da luz que brilha no fotodiodo, mas meu problema é que o sinal é muito barulhento. Eu posso ouvir / ver dois tipos de ruído:

1. Ruído elétrico semelhante a um captador de guitarra elétrica barulhento. Suspeito que ele se origine no cabo longo (ou na ponta dele, onde o fotodiodo e o LED estão conectados) coletando ruído eletromagnético ambiental. Esse ruído está presente o tempo todo, mesmo quando nenhuma luz está brilhando no fotodiodo.
2. Outro ruído está presente apenas quando um sinal é gerado, ou seja, apenas quando modulo a intensidade da luz. Suspeito que seja resultado da amplificação do ruído térmico, pois meu ganho é muito alto.

Gostaria de saber qual é a melhor abordagem ou, por outras palavras, por onde começar no meu esforço para eliminar o ruído:

• Melhorar a relação sinal / ruído na fonte, ou seja, otimizar as condições físicas (luz ambiente, precisão da posição do fotodiodo, etc.).
• Usando um circuito diferente - vi muitas sugestões na web e comecei com as mais simples.
• Utilizando um amplificador operacional diferente, mais adequado como pré-amplificador de áudio.
• Melhorar a blindagem do próprio captador, para eliminar o ruído ambiente eletromagnético.
• Usando baterias como fonte de energia em vez da fonte de alimentação do PC (acho que talvez parte do ruído esteja vindo da rede elétrica).
• Se nenhuma das opções acima, qual seria sua sugestão?

Varias coisas:

1. Um cabo longo que transporta o nó mais sensível de todo o sistema é uma má ideia. Bloquear cuidadosamente e depois acoplar firmemente o amplificador ao captador. Em seguida, você pode enviar o sinal de impedância mais baixa de nível mais alto pelo cabo longo.

2. Um 741 é uma piada nesta aplicação. Procure um opamp de baixo ruído. Existem amplificadores especificamente para aplicações de áudio em que o ruído é muito importante. Mesmo um dispositivo de uso geral como um TL07x será muito melhor que um 741, tanto em ganho quanto em largura de banda.

3. Aplicações que precisam de uma boa resposta linear e de frequência geralmente usam um fotodiodo na configuração de polarização reversa. Pense nisso como um diodo que vaza proprtionalmente à luz.

4. Não tente obter todo o ganho em um único estágio, principalmente o primeiro. O primeiro estágio deve receber o pequeno sinal de entrada e tornar a impedância mais forte e mais baixa, de modo que seja muito menos suscetível ao ruído. O amplificador de primeiro estágio pode fazer isso melhor se não for executado próximo ao seu produto com ganho de largura de banda. Você não precisa se preocupar com a tensão de compensação, pois o áudio pode ser acoplado por CA entre os estágios. O segundo estágio pode emitir um bom sinal forte que pode ser enviado através de 2m de fio.

O design do circuito de áudio é principalmente pensar cuidadosamente sobre o ruído a cada passo do caminho. A largura de banda pode estar baixa, mas a relação sinal / ruído precisa ser muito alta.