사실 공제 게시판에 올린 글에 설명이야 다 되어 있습니다만 혼란스러우실 분들을 위해 간단히 정리해둡니다.

[주의] 멀티루프에 적용되는 499K 저항에 관한 이야기가 아닙니다.
Op-Amp 입력에 연결되어 있는 499K 저항에 관한 이야기입니다.


1. 499K 저항의 역할

크게 네가지 역할로 나뉩니다.

1. Op-Amp의 입력 임피던스를 낮추어 고주파 간섭으로 인한 노이즈 예방

2. 커플링 콘덴서의 방전 경로 확보 및 입력 바이어스 전류의 경로

3. 고역 통과 필터 형성

4. 볼륨의 부하(load) 역할


1.
먼저 1번의 역할을 고려하여 20K~1M 옴 정도로 정하게 되는데 현 PIMETA v2에는 499K로 정해져 있습니다.
물론 그렇다고 실제 Op-Amp의 입력 임피던스가 499K가 되는 것은 아니고 전단에 붙어 있는 10K 볼륨의 영향을 고려하면 수 옴 ~ 10K 옴 가량으로 입력 임피던스가 변하게 됩니다.

그렇기에 1번의 역할은 크게 신경 쓰지 않으셔도 됩니다.
볼륨이 있을 경우 1M 옴이나 100K 옴이나 Op-Amp의 입력 임피던스는 거의 비슷하게 유지됩니다.


2.
2번 역할부터가 중요한데, 이거 고려하지 않으면 대개 큰 일 납니다.
가령 커플링 콘덴서는 있는데 499K 저항이 없는 경우 커플링 콘덴서가 Op-Amp 내부로 방전되는데,
대개 Op-Amp의 Input Resistance는 1M옴 이상으로 약간의 전류라도 흐르게 되면 매우 큰 전압이 출력됩니다.
... 잘못하면 앰프에 물려 있던 헤드폰이 '뻥'할 수도 있지요.
(물론 실제로 겪어보진 못했습니다만 충분히 예상 가능한 시나리오입니다.)

이 때 499K 저항이 있게 되면 커플링 콘덴서가 방전될 때 499K 저항으로도 전류가 흐르게 되므로 이런 사고의 가능성을 막아줍니다.

여기서 중요한 건 499K 저항이 '직류 성분이 흐르는 길'이 된다는 점입니다.
즉 직류 성분이 콘덴서에 걸렸을 때, 그 충방전 경로를 제공하는 셈입니다.

덕분에 한가지 효과가 더 발생합니다.
바로 Op-Amp의 입력 바이어스 전류(Input Bias Current)가 흐르는 경로가 됩니다.

커플링 콘덴서가 있기 때문에 입력 바이어스 전류는 거의 499K 저항으로 흐르게 되고, 옴의 법칙에 따라 전압을 형성합니다.

이 때 바이어스 전류가 직류이기 때문에 당연히 전압 역시 직류 전압이 됩니다.
고로 이는 Op-Amp 자체의 입력 offset이 되는 셈이고 당연히 출력에도 offset이 나타납니다.

예상 가능하시겠지만 옴의 법칙에 따르면 바이어스 전류가 클 수록 출력 offset도 커집니다.
또한 499K 저항값이 큰 값으로 바뀌게 된다면 이 또한 offset이 크도록 하죠.

그래서 PIMETA에는 LME49720 사용이 까다로운 겁니다.
LME49720의 입력 바이어스 전류는 10nA Typ.로, AD8620이 pA 대의 바이어스 전류를 가지는 것에 비하면 거의 1,000배 이상 큰 값입니다.

따라서 LME49720 사용을 위해선 499K 저항을 100K 가량으로 낮춰주어야 합니다.

그런데 이렇게 해주면 또 하나 문제가 생깁니다.


3.
바로 499K 저항이 0.1uF 커플링 콘덴서와 함께 고역 통과 필터를 형성한다는 점입니다.
다시 말하면 특정 주파수 이하의 저역이 '감쇄'됩니다.
따라서 499K 저항값이 작아지면 이 저역 감쇄에도 영향을 주게 됩니다.

그 '특정 주파수'라 함은 전체에서 3dB 가량 감쇄되는 지점을 일컫는 것으로 '컷오프 주파수'라고 합니다.
그 계산식은 대략적으로 다음과 같습니다.

fc = 159 ÷ (R × C)

이 때 R은 K옴으로 계산된 저항값이고 C는 uF으로 계산된 저항값입니다.
따라서 현재 PIMETA 세팅의 컷오프 주파수 fc는 다음과 같습니다.

159 ÷ (499 × 0.1) = 3.19 Hz

그런데 499K 저항이 100K로 바뀌면 위 값의 약 5분의 1인 15.9Hz로 바뀌게 되죠.
따라서 20Hz에서 -2dB, 40Hz에서 -0.5dB 정도의 감쇄가 생깁니다.
미약하기는 해도 충분히 인지 가능한 감쇄입니다.

이를 해결하려면 499K 저항값을 '약간만' 줄이든지, 아니면 0.1uF 커플링 콘덴서의 용량을 늘리는 것입니다.

초기 설정과 동일한 컷오프 주파수를 유지하려면 100K 저항에 0.47uF를 써야 하고, 200K 저항에선 0.22uF를 써야 합니다.

물론 굳이 LME49720 등의 Bipolar Input Op-Amp를 쓰지 않는다면 이런 수고는 할 필요가 없습니다만,
AD8620 등의 FET Input Op-Amp를 쓰더라도 이런 수고가 필요할 수 있습니다.

[주 : Bipolar Input Op-Amp들은 대개 입력 바이어스 전류가 크고, FET Input Op-Amp는 매우 극미합니다.
좀 저렴한(?) 예를 들자면 NE5532와 TL072가 각각에 해당합니다.]

바로 노이즈 바닥(noise floor)을 낮추기 위해서입니다.

모든 저항은 암만 좋아도 자체적인 '열적(thermal) 노이즈'를 가지고 있습니다.

존슨-나이퀴스트 노이즈라고 불리는 것인데 저항값과 저항 온도의 제곱근에 비례합니다. 즉,

Vn ∝ √(R×T)

인 것이지요.

따라서 499K 저항으로 인해 어느 정도의 노이즈가 Op-Amp로 입력됩니다.
그 값이 커서 좋을 건 없습니다.

그래도 PIMETA v2 원문에는 499K를 쓰도록 권장하고 있는데 그 전에 하나를 또 설명해야 합니다.


4.
499K 저항은 입력 볼륨의 부하가 됩니다.
볼륨은 간단히 전압 분배기(voltage divider)를 구현한 장치인데,
옴의 법칙에 따라 부하의 영향을 받습니다.
부하의 저항이 매우 크다면 부하의 영향을 무시할 수 있지만, 부하의 저항이 작은 편이라면 그렇지 않습니다.

부하 저항의 영향을 받으면 앰프의 입력 임피던스가 볼륨의 각도에 따라 변하게 됩니다.
따라서 전반적인 볼륨에서 일관된 특성을 얻을 수 없고 이는 앰프의 퍼포먼스에 손해를 보게 되는 셈이죠.
또한 볼륨의 커브(taper)가 바뀌는 되는데, 덕분에 볼륨 조절감이 나빠질 수 있습니다.
그래서 부하가 무시할 수 있을만큼 큰 편이 낫습니다.

무시할 수 있을 큰 정도는 약 '10배 이상'으로서 가령 볼륨이 10K라면 부하가 100K 이상이면 되고, 50K라면 500K 이상이면 됩니다.

PPA에서는 100K 볼륨을 쓰기 때문에 499K 저항 위치에 1M 저항이 쓰였고,
PIMETA에서는 50K 볼륨을 쓰기 때문에 499K 저항이 쓰였습니다.
물론 10배 이상이기만 하면 되기 때문에 10K 볼륨과 499K 저항을 써도 큰 문제는 없습니다.

그럼 여기서 의문이 드실 겁니다.
왜 굳이 노이즈에서 손실을 보면서 50K 저항과 499K 저항을 썼는가.

이유야 간단합니다. ALPS 블루벨벳의 사용을 위해서죠.
사실 10K 볼륨을 위해서는 100K를 사용해도 무방합니다.

그리고 또한 콘덴서의 용량 문제가 있는데, Tangent의 PIMETA v2 원문에는 다음으로 쓰여 있습니다.

"There’s an artificial dilemma if you want to use a smaller pot than 50 kΩ.
That allows you to lower the value of R2 to decrease its contribution to the amp’s noise floor,
but then you have to increase the value of C1 proportionally to achieve the same bass performance.
Say you want to use a 10 kΩ pot, allowing a reduction of R2 to 100 kΩ.
You would then have to use a 0.47 μF C1 to get approximately the same bass frequency behavior as with the above situation.
But, this will mean either a cap that’s physically 4.7× as large, or not as good as the 0.1 μF you could have fit into the same space.
You might choose to stick with the 499 kΩ R2 even with a 10 kΩ pot so you can use a high-quality 0.1 μF C1,
trading a slightly higher noise floor for better overall sound quality."

즉 부피 작고 비교적 값이 싸면서 특성 좋은 0.1uF 콘덴서를 쓸 수 있다 이 말입니다. (가령 WIMA MKP2 같은...)

더군다나 공제 PIMETA 기판은 커플링 콘덴서가 실장되는 면적이 작기 때문에 더욱 기존 0.1uF, 499K 조합을 권장드립니다.

정리하자면 '약간의 노이즈 상승과 더 나은 품질의 소리를 맞바꿨다'는 Tangent의 말로 마무리할 수 있겠습니다.
Tangent의 PIMETA v2 벤치마크 결과에 따르면 약간의 노이즈 상승이라고 해도 -98dB 가량의 노이즈 레벨을 갖는데,
이 정도면 음악 감상에 전혀 문제 없을 정도의 수치라는 생각이 듭니다.

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정리.

한번에 정리되지는 않습니다.
만드시는 분의 선택에 달려 있지요.

일단 몇가지 선택지가 있습니다.

먼저 두가지로 나누면

1. 원래 설정 고수
2. 499K 저항값 변경

2.번의 경우는 세가지로 나뉩니다.


1) 노이즈 감소를 위해
-> 100K 가량으로 변경.

2) LME49720으로 인한 출력 offset

3) 100K 볼륨 사용
-> 1M 가량으로 변경


또한 1)번의 경우 두가지 선택지가 있습니다.

(1) 저역 감쇄가 걱정됨
-> 커플링 콘덴서 용량을 증가시킴.
0.47uF를 추천드리지만 부피 및 가격이 상승함.
(또한 용량에 따라 콘덴서의 특성이 나빠질 수 있는데 이게 청감될지는 잘 모르겠습니다.
저의 경우는 폴리프로필렌이랑 폴리에스터조차 구분 못할듯 싶네요;;)

혹은 커플링 콘덴서를 제거하고 콘덴서 위치를 쇼트해버리는 방법도 있습니다만, 소스의 출력 offset이 앰프에 입력됩니다.

(2)저역 감쇄 상관 없음
-> 기존 CMOY에서의 컷오프 주파수가 16Hz 정도 됩니다.
이 정도로도 만족스러우셨다면 그냥 499K 저항값만 100K로 바꾸시면 될 겁니다.


2)번의 경우 역시 두가지로 나뉩니다.

(1) 커플링 콘덴서 제거

-> 499K 저항값을 그대로 쓰면서도 출력 DC를 줄일 수 있습니다.
하지만 볼륨은 반드시 10K 저항을 써야 문제가 없습니다.

물론 이 역시 소스의 출력 offset이 앰프로 입력되는 위험성이 있습니다.

참고로 이 방법은 LME49720에는 권해드리지 않고, LME4920보다 입력 바이어스 전류가 큰 Op-Amp를 사용하실 때 생각해볼만 합니다.

그러하니 499K 저항값도 100K 저항으로 바꾸는 게 낫겠지요.
따라서 LME49720은 아래 (2)번을 권해드립니다.

(2) 499K 저항값을 100K~200K 가량으로 변경


-> LME49720의 경우엔 이렇게만 하여도 출력 offset이 20mV 이내에서 안정됩니다.
LME49720 사용시 가장 추천드립니다.

다만 역시 저역감쇄가 문제될 수 있으므로 위의 1)번을 참고하시기 바랍니다.


3)의 경우는 본문에 설명되어 있으므로 더 설명드리지 않겠습니다.


간단하게 정리한다고 해놓고 좀 길어졌는데, 공제 참여하신 분들의 이해를 위해서(?) 였으니 저한테 돌 던지지는 마세요. ㅠ.ㅠ