Reducción de ruido en el circuito de audio (captación óptica + amplificador operacional)

Estoy construyendo una pastilla óptica usando un fotodiodo conectado a un amplificador operacional LM741 . Mi circuito es similar a este:

Excepto que he agregado un filtro de paso alto pasivo después de la salida del amplificador operacional, para eliminar la CC (ya que estoy usando 0V y + 12V como mi V- y V +, respectivamente). Uso Rf = 500K Ohm (¿es demasiado?) Además, tengo un LED adyacente al fotodiodo que sirve como fuente de luz. El LED está alimentado por 5V y el amplificador operacional está alimentado por 12V, ambos desde una fuente de alimentación de PC. El fotodiodo y el LED están conectados al circuito utilizando un cable de guitarra de 2 m de largo ("PL").

El circuito funciona y produce una señal de audio cuando modulo la intensidad de la luz que brilla en el fotodiodo, pero mi problema es que la señal es muy ruidosa. Puedo escuchar / ver dos tipos de ruido:

1. Ruido eléctrico similar a una ruidosa pastilla de guitarra eléctrica. Sospecho que se origina en el cable largo (o la punta del mismo, donde el fotodiodo y el LED están conectados) que recoge el ruido electromagnético ambiental. Este ruido está presente todo el tiempo, incluso cuando no hay luz en el fotodiodo.
2. Otro ruido está presente solo cuando se genera una señal, es decir, solo cuando modulo la intensidad de la luz. Sospecho que es el resultado de amplificar el ruido térmico, ya que mi ganancia es muy alta.

Me gustaría saber cuál es el mejor enfoque, o en otras palabras, dónde comenzar en mi esfuerzo por eliminar el ruido:

• Mejora de la relación señal / ruido en la fuente, es decir, optimizando las condiciones físicas (luz ambiental, precisión de la posición del fotodiodo, etc.).
• Usando un circuito diferente: he visto muchas sugerencias en la web y comencé con la más simple.
• Usando un amplificador operacional diferente, uno que sea más adecuado como preamplificador de audio.
• Mejora del blindaje de la pastilla en sí, para eliminar el ruido ambiental electromagnético.
• Usar baterías como fuente de alimentación en lugar de la fuente de alimentación de la PC (creo que tal vez parte del ruido proveniente de la red eléctrica).
• Si ninguno de los anteriores, ¿Cuál sería su sugerencia?

Varias cosas:

1. Una mala idea es un cable largo que lleve el nodo más sensible de todo el sistema. Proteja cuidadosamente y luego acople firmemente el amplificador a la pastilla. Luego, puede enviar la señal de mayor impedancia de nivel superior a través del cable largo.

2. Un 741 es una broma en esta aplicación. Busque un opamp de bajo ruido. Hay amplificadores específicamente para aplicaciones de audio donde el ruido es muy importante. Incluso un dispositivo de uso general como un TL07x será mucho mejor que un 741, tanto en ganancia como en ancho de banda.

3. Las aplicaciones que necesitan una buena respuesta lineal y de frecuencia generalmente usan un fotodiodo en configuración de polarización inversa. Piense en ello como un diodo que se escapa a la luz.

4. No intente obtener toda la ganancia en una sola etapa, particularmente en la primera. La primera etapa debe tomar la pequeña señal de entrada y hacer que la impedancia sea más fuerte y más baja, de modo que sea mucho menos susceptible al ruido. El amplificador de la primera etapa puede hacerlo mejor si no se ejecuta cerca de su producto de ancho de banda de ganancia. No tiene que preocuparse por el voltaje de compensación, ya que el audio puede acoplarse a CA entre etapas. La segunda etapa puede hacer una buena señal fuerte que se puede enviar a través de un cable de 2 m.

El diseño del circuito de audio se trata principalmente de pensar cuidadosamente sobre el ruido en cada paso del camino. El ancho de banda puede ser bajo, pero la relación señal / ruido debe ser muy alta.