降低音频电路中的噪声(光学拾音器+运算放大器)

电器工程 声音的 运算放大器 噪音 光电二极管
2022-02-04 06:39:15

我正在使用连接到LM741运算放大器的光电二极管构建光学拾取器。我的电路类似于这个:

光电二极管电路

除了我在运算放大器的输出之后添加了一个无源高通滤波器,以消除 DC(因为我分别使用 0V 和 +12V 作为我的 V- 和 V+)。我使用 Rf=500K Ohm(这种方式太多了吗?)。此外,我在光电二极管旁边有一个 LED,用作光源。LED 由 5V 供电,运算放大器由 12V 供电,均来自 PC 电源。光电二极管和 LED 使用 2m 长的吉他电缆 (“PL”) 连接到电路。

当我调制照射在光电二极管上的光的强度时,电路工作并产生音频信号,但我的问题是信号非常嘈杂。我可以听到/看到两种类型的噪音:

  1. 类似于嘈杂的电吉他拾音器的电噪声。我怀疑它起源于收集环境电磁噪声的长电缆(或连接光电二极管和 LED 的电缆末端)。即使没有光照射在光电二极管上,这种噪声也一直存在。
  2. 仅当产生信号时,即仅当我调制光强度时,才会出现另一种噪声。我怀疑这是放大热噪声的结果,因为我的增益非常高。

我想知道什么是最好的方法,或者换句话说,我从哪里开始努力消除噪音:

  • 在源头提高信噪比,即通过优化物理条件(环境光、光电二极管的位置精度等)。
  • 使用不同的电路 - 我在网上看到了很多建议,并从最简单的开始。
  • 使用不同的运算放大器,一个更适合作为音频前置放大器的运算放大器。
  • 改善拾音器本身的屏蔽,消除电磁环境噪音。
  • 使用电池作为电源而不是 PC 电源(我想可能部分噪音来自电源)。
  • 如果以上都不是,您的建议是什么?
1个回答

几件事:

  1. 承载整个系统中最敏感节点的长电缆是个坏主意。小心地屏蔽,然后将放大器紧紧地耦合到拾音器上。然后您可以通过长电缆发送更高级别的低阻抗信号。

  2. 741 在这个应用程序中是个笑话。寻找低噪声运算放大器。有些放大器专门用于噪声非常重要的音频应用。即使是像 TL07x 这样的通用设备,在增益和带宽方面也会比 741 好得多。

  3. 需要良好线性和频率响应的应用通常使用反向偏置配置的光电二极管。把它想象成一个与光成比例泄漏的二极管。

  4. 不要试图在一个阶段获得所有收益,尤其是第一个阶段。第一级应采用较小的输入信号,使阻抗更强、阻抗更低,从而更不易受噪声影响。如果不接近其增益带宽积,第一级放大器可以做得更好。您不必关心偏移电压,因为音频可以在级之间进行交流耦合。然后第二阶段可以发出一个很好的强信号,可以通过 2m 线发送。

音频电路设计主要是在每一步都仔细考虑噪声。带宽可能很低,但信噪比需要非常高。