У вас есть правильная основная идея, но я бы изменил несколько вещей. Да, вы хотите фильтровать верхние частоты принимаемого сигнала, но я не люблю емкостную связь с детектором напрямую.
Первым этапом должно быть оптимальное обращение с необработанным детектором и выдача сигнала с низким импедансным напряжением. Здесь будет полезен небольшой выигрыш, но это не главное на первом этапе.
Есть в основном два способа запустить фотодиод, в режиме утечки и в режиме солнечного элемента.
В режиме утечки диод имеет обратное смещение, а ток утечки пропорционален свету. Этот ток утечки довольно мал, обычно всего несколько мкА. Ток будет в значительной степени не зависеть от обратного напряжения, поэтому обычно подходит любое удобное «несколько вольт» обратного смещения. В режиме фотоэлемента вы удерживаете диод замкнутым и измеряете ток, который он производит. В любом случае, первая ступень заканчивается трансимпедансным усилителем (вход тока, выход напряжения).
После этого вы хотите соединить переменный ток (фильтр верхних частот) и получить сигнал, вероятно, в два этапа. Фильтрация верхних частот между каскадами приведет к потере шума 50 Гц и предотвратит увеличение входного напряжения смещения вместе с требуемым сигналом.
Вы хотите 20 кбит / с, так что частота контента примерно до 100 кГц. Помните о пропускной способности усилителей и не пытайтесь получить слишком много усиления на одном этапе. Например, с шириной полосы усиления 10 МГц (которую легко найти), скажем, для правильной работы обратной связи, скажем, в 5 раз, то есть максимум в 20 раз, если вы считаете, что ваша самая высокая интересующая частота равна 100 кГц. Две ступени усиления в 20 раз дают вам в общей сложности 400х, что, вероятно, достаточно и после некоторого усиления на первой ступени.
Ваша схема кодирования также будет иметь решающее значение для обеспечения этой работы хорошо. Вы хотите использовать кодировку, которая гарантирует, что весь контент выше некоторой минимальной частоты. Это позволяет использовать агрессивный фильтр верхних частот для устранения более низких частот, в частности, мерцания света 50 Гц и, по крайней мере, его первых нескольких гармоник. Вы можете использовать что-то вроде манчестерского кода или 1/3 2/3 рабочего цикла и т. Д. С тремя полюсами высокочастотной фильтрации, настроенной на спад 5 кГц, 500 Гц (до 10-й гармоники светового мерцания) будут ослаблены на 1000 Это все равно будет хорошо передавать импульсы 20-40 кГц.
После этого вы применяете обычные методы среза данных, чтобы превратить аналоговый импульсный сигнал в цифровую последовательность импульсов, а затем декодировать их оттуда в цифровом виде.