저항 잡음의 원천

박용민

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http://en.wikipedia.org/wiki/Johnson%E2%80%93Nyquist_noise

존슨-나이퀴스트 노이즈라고 합니다.

저항이 좋건 나쁘건 어떤 저항이건 다 기본적으로 가지고 있는 노이즈입니다. 링크에도 나오듯이 기본 계산식은 이렇습니다.

여기서 kb는 볼츠만 상수이고, T는 절대온도, R은 저항값입니다. Δf는 대역폭으로, 가청주파수대역으로 잡으면 대충 19,980 정도됩니다. 따라서 저항의 온도와 저항값이 상승하면 노이즈 역시 커질 수 밖에 없습니다.

아마 좋은 저항과 나쁜 저항의 차이는 '온도'의 차이인듯 합니다. 다만 그마저도 한계는 있겠지요.
저항값과 저항에 걸리는 전압이 동일하다면 당연히 저항에서 소비하는 전력도 동일할 수 밖에 없고, 이게 열로 전환되는 건 당연한 이야기입니다.

동일한 전력이 걸렸을 때, 온도 변화가 어떻게 이뤄지는지 살펴봐야 할텐데 차이가 있을는지 없을는지는 모르겠습니다. 좋은 저항 쓰지 않는한 저항 데이터시트는 볼 일이 없으니...

아마 그 외의 요인으로 유발되는 노이즈 역시 존재하리라 생각합니다만, 별 지식이 없으므로 일단 존슨-나이퀴스트 노이즈만 소개합니다. :-)

덧. 잘못 설명한 부분이 있어서 글 살짝 수정했습니다.

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Comments '7'

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정연규 2011.06.03 06:43

어제 학교서 비슷한걸 배웠는데 6000기가헤르츠 이하에서만 성립한다네요....<<<
근데 일반적으로 쓰는주파수가 6000헤르츠 이하니까 모든 경우에 성립한다고 보면된다....라고 하시더군요ㅎㅎ

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김병진 2011.06.03 13:42

저항에 큰 전류가 가해지지 않는다면, 온도와 저항값은 fix 되었다고보고 문제는 주파수에 달렸네요.
오디오는 특정 주파수에 대해서만 동작하는것이 아니고, 대역을 가지니까 주파수에 따른 노이즈가 달라진다고 볼 수 있겠네요.
20~20kHz 의 루트 -> 4.5 ~ 141

31배의 차이가 나네요. 상당한 양의 차이가 나네요.
근데 보니까 예제로, 1kohm 에 온도 300k 일때 4.07nV 던데, 나노볼트 단위면 오디오에서는 그리 신경써야 할 부분은 아닌거 같아요.

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박은숙 2011.06.03 13:52

위와 관련하여 Vishay에서 내놓은 저항 잡음 비교자료가 있읍니다.
Audio Noise Reduction Through the Use of Bulk Metal® Foil Resistors — "Hear the Difference"
http://www.vishay.com/doc?49414 또는 target=_blank> target=_blank>http://www.vishay.com/docs/49414/vse-an00.pdf

위에 따르면 저항 노이즈는 소개해 주신 Thermal Noise와 Current Noise로 구성된다는군요.
저항별로 보면 Bulk Metal Foil > Wirewound > Metal Film > Thick Film > Carbon Composition 순으로 잡음이 적다는 군요 (지네꺼 팔아먹으려고^^:)

항상 좋은 정보를 알려주시는 박용민님께 이자리를 빌어 감사드립니다.
나는 왜 용민님처럼 맛깔나게 글을 못쓰는 것일까 ㅜ_ㅜ

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박용민 2011.06.03 14:35

박은숙님 // 링크 다시 합니다. http://www.vishay.com/docs/49414/vse-an00.pdf 작은 저항값에서는 확실히 권선형(Wirewound)가 잡음 특성이 좋은 걸로 알고 있습니다. 그 외에는 메탈 필름을 사용하는 수밖에 없지요, 큰 용량이 안 나올테니.
카본 컴포지션은 노이즈와 고주파 특성이 매우 안 좋은데, 빈티지 사운드를 내기 위해서 많이 쓰이는 모양입니다.

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박용민 2011.06.03 14:43

http://www.aikenamps.com/ResistorNoise.htm 이런 글도 있더군요. 다만 이론적으로 각 노이즈가 어떻게 계산되고, 또 어떻게 측정되는지에 관해서는 전무하군요. 이거 원 어디서 공부를 해야 할지 ㅋ

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박용민 2011.06.03 14:52

https://dcc.ligo.org/public/0002/T0900200/001/current_noise.pdf 이런 글도 검색되네요.

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이하윤 2011.06.03 15:24

메탈저항이라 해도 온도/노이즈특성 제외하고 저항제작시 쓰이는 금속의 합금비율이나 순도, 제작공정,
절연재질 등등도 뭔가 영향이 있는듯 하더군요; 데일 밀스펙같은거 말고도 각종 고급 오디오용 메탈저항들
보면 뭔가 있는듯 한데.. 뭐 배선재도 똑같은 동선이라 해도 음질의 차이가 있는것처럼요..

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