진공관 DAC 플레누스 MK4

 

 

진공관 DAC 플레누스 MK4 메탈형입니다.

오늘 완성하였습니다.

 

진공관 DAC 플레누스와 메디움 또는 아리에스에 사용하는 디지털 PCB는 20개 또는 30개를 기본으로 발주하여 사용합니다.

이때 DAC 칩을 바꿀 수도 있어서 이 시기에 발표된 여러 DAC 칩을 면밀히 검토하게 됩니다.

 

여러 항목을 검토한 끝에 그동안 사용하던 텍사스 인스투르먼트사의 PCM 1795 DAC 칩을 그대로 사용하기로 하였습니다. 

 

 

PCM 1795는 DSD 128MHz와 PCM 32bit/192kHz까지 지원합니다.

 

. 플레누스 MK4의 디지털 부 제원입니다.

 ◆ 32-Bit Resolution
◆Accepts 16-, 24-, and 32-Bit Audio Data
◆Digital Audio input
- USB 2.0 (USB Audio Class 2.0, Support DSD 128, PCM 32bit/192kHz Max.)
- Optic : Optical Cable required(2 EA) 192kHz까지 지원함,
- Coax : 75 Ohm Cable required

- AES/EBU : 110 Ohm Cable required
◆ Analog Performance
- Dynamic Range: 123dB
- THD+N: 0.0005%
◆Sampling Frequency: 10kHz to 200kHz
◆PCM Data Formats: Standard, I2S, and Left-Justified
◆DSD Format Interface Available
◆ Frequency Response : 20Hz ~ 20kHz
Sine Wave Based @0dB
20Hz : 0dB
20kHz : 0dB

 

 

 

 

근래의 DAC 칩은 대부분 뎉타 시그마 방식으로 제작되고 있습니다.

이 방식은 래더 방식에 비해 상대적으로 음이 가늘게 들린다는 내용이 있습니다.

 

이런 음질적 약점을 극복하기 위해 근래 발표되는 DAC 칩은 다단으로 구성하는 경향이 있습니다. 

어느 제조사가 DAC 칩의 출력단 2개를 병렬로 묶어 고급이라고 주장을 하면 또 다른 업체는 4개를 병렬로 묶어 출시하기 마련입니다.

 

출력단을 다단으로 묶어 동작하면 음이 다소 두툼해지기에 델타 시그마 방식의 DAC 칩에서는 유효한 방식이기도 하지만,

이렇게 다단으로 겹쳐 사용하는 방식은 주파수가 높아질수록 어긋나는 부분이 발생하여 오히려 음질적으로는 불리해 집니다.

 

 

 

 

그러나 이런 경쟁은 숫자로 표기되어 소비자에게 강하게 어필할 수 있으므로 적절히 제한할 수 없는 제조사의 사정이 있습니다. 

 

이렇게 경쟁하다 보면 출력단을 8개 병렬로 묶어 동작 한다는 제조사가 나오기 마련입니다.

 

이런 DAC 칩을 채용하여 만든 DAC는 판매에 조금 더 유리할 수는 있어도 

음질은 앞서 말씀드린 이유로 조금 더 불리해집니다. 

 

그 이유는 반도체 소자의 특성 불균일로 인해 병렬로 묶어 동작하는 경우 주파수가 높아지는 10kHz 이상에서는 어긋나는 동작을 하게 됩니다.

 

통상의 앰프가 브릿지로 동작하는 BTL(밸런스 앰프) 앰프에서도 밸런스가 무너지는 10kHz 이상에서는 왜율이 수직으로 급격하게 상승하지만,

이런 내용의 스펙을 발표하는 제조사를 지금까지 본 적이 없습니다.

 

음악을 들을 때 10kHz 이상의 주파수가 중요한 것은 잔향 및 배음이 표현되는 주파수대이기 때문입니다.

 

 

DAC 칩을 설계할 때 출력단을 8개 병렬로 연결하여 최신의 DAC 칩이라고 소개하는 것을 보면 DAC 칩 제조 기술이 정점에 이르렀다고 생각합니다.

 

어떤 기술이라도 정점에 이르면 옆으로 가기 마련입니다.

 

 

이런 내용을 알고 있는 기술인으로서 다단으로 묶어 동작하는 DAC 칩을 채용할 수 없으며,

본래, 두툼한 소리가 특징인 플레누스에서는 다단을 묶어 동작하는 DAC 칩이 필요하지도 않습니다.

 

이런 이유로 PCM 1795를 그대로 적용하였지만,

클락 안정화 회로를 추가하였고 주파수를 TCOX급으로 올렸습니다.

그리고 플레누스 MK4와 메디움 MK2 버전부터 옵티컬 주파수가 192K로 상향되었습니다.

 

 

 

앞서 말씀드린 것처럼 지금의 DAC 칩 제조 기술은 정점에 이르렀다고 해도 과언이 아닐 정도로 발전하였습니다.

다른 시각으로 본다면 이제 DAC 칩 때문에 음질이 향상되는 시대는 지났다고 말할 수 있습니다.

 

그러기에 이제는 아날로그 회로를 얼마나 특화하였는지가 관건인 시대가 되었습니다.

같은 DAC 칩이라도 어떤 아날로그 회로를 사용하였는지에 따라 그 음질 차이가 크게 달라집니다.

 

진공관으로 아날로그 회로를 구성한 플레누스를 2010년에 출시하여 몇 번의 업그레이드를 거치며 지금까지 제작하고 있습니다.

하나의 모델이 10년 이상 꾸준히 제작되고 있다면 분명 그 이유가 있을 것입니다.   

 

 

 

 

 

플레누스의 가장 특별한 특징은 OP AMP를 전혀 사용하지 않는다는 것입니다. 

 

. OP AMP를 오디오 회로에 사용하면 안 되는 이유는 그동안 기회 있을 때마다 말씀드렸으므로 오늘은 생략합니다만,

조금 더 상세한 내용을 알고 싶으신 분은 작업실에서 DAC 또는 플레누스로 검색하시면 상세한 내용을 보실 수 있습니다.

 

 

DAC 칩에서는  아날로그 신호가  전류로 출력되는데, 전류를 증폭할 수 없으므로 전압으로 바꾸는 I/V 변환 회로가 필요합니다.

플레누스에서는 트랜스를 이용한 I/V 변환 회로를 사용하였으며

쌍 3극 진공관으로 선형 특성이 매우 우수한 JJ테슬라의 ECC99를 디퍼런셜로 트랜스를 드라이브하여 논 클립 출력 전압 53V를 뽑아내는 특별한 회로를 사용하고 있습니다.  

 

 

 

 

이 회로는 한때는 서병익 발명 특허 회로였지만, 

지금은 특허 유지비를 납부하지 않아 특허 회로 아닙니다.

 

그러나 음질적으로는 여전히 특별하여 플레누스가 다른 DAC와 경쟁할 수 있는 이론적 이유가 됩니다. 

 

CD의 다이내믹 레인지는 130dB에 이릅니다.

그러나 항상 130dB의 다이내믹 레인지가 보증되는 것이 아니어서 

논 클립 출력 전압 낮다면 재현되는 음악에서 폭넓은 다이내믹 레인지를 느낄 수 없을 것입니다.

 

통상 OP AMP를 채용한 경우 논 클립 출력 전압은 9.2V입니다.

다이내믹 레인지란 최소에서 최대치까지 변화할 수 있는 범위입니다.

 

0V에서 9.2V까지 스윙하는 경우와

0V에서 53V까지 스윙하는 경우는 재현되는 다이내믹 레인지가 크게 다를 것입니다.

플레누스 MK4의 다이내믹 레인지는 5.76배 차이로 강약의 대비가 극명하여 오페라와 실황 음악에서 생동감이 탁월합니다.

 

 

 

 

플레누스 MK4의 내부입니다.

 

 

디지털 보드는 SUS 304 실드 케이스에 가려져 보이지 않습니다만,

아날로그 회로는 모두 부품의 리드가 러그 단자에 직접 납땜되는 하드와이어링 방식으로 제작되고 있습니다. 

 

좌측에는 방열형 정류관(EZ81/6CA4)과 MOS FET로 구성된 리플필터가 있습니다.

이 B+ 전원 회로에서 출력되는 전압은 배터리에 버금가는 정도의 수준입니다.

 

플레누스 MK4가 매우 높은 S/N 비를 구현할 수 있는 이유입니다. 

ECC99의 히터 전압도 12V의 리니어 정전압 IC를 통하여 공급합니다.

안정된 히터 전압은 S/N 비를 올리기도 하지만, 진공관의 수명을 크게 늘립니다.   

 

우측 상단에 있는 부분이 플레누스에서 가장 중요한 증폭부입니다.

DAC 칩에서 출력된 아날로그 신호에는 양자화 노이즈가 중첩되어 있습니다.

 

음악 신호는 그대로 둔 채 양자화 노이즈를 완벽하게 없애는 것이 중요합니다.

 

플레누스에서는 OP AMP를 전혀 사용하지 않으면서도 완벽하게 양자화 노이즈를 제거하였습니다.

 

이 과정을 소개하면 너무 장황해지므로 오늘은 생략합니다만,

다음에 플레누스를 소개할 때는 이 부분을 상세히 말씀드리겠습니다.

 

 

 

 

플레누스 MK4는 총 5 계통의 입력을 받을 수 있습니다.

우측의 노브로 입력을 선택할 수 있습니다.

 

 

플레누스 MK4의 후면입니다.

 

 

좌측부터 USB, COAXIAL, OPTICAL 1, OPTICAL 2, AES/EBU 순으로 총 5 계통의 입력 단자가 있습니다.

 

 

 

 

중앙에는 RCA와 XLR을 지원하는 출력 단자가 있습니다.

 

 

. 플레누스 MK4의 아날로그 부의 제원입니다.
1. 주파수 특성
하한 주파수 : -3dB 4Hz
상한 주파수 : -3dB 75.18kHz
2. 출력전압
0dB : 2,593mV
-5dB : 1,469mV
-10dB : 825mV
3. 논클립 출력전압 : 53V
4. 사용 진공관 : 전압 증폭관 ECC99 × 2,  정류관 6CA4 × 1개,
5. 크기 : W440 × D350 × H138
6. 중량 : 13.9kg

 

플레누스 MK4의 음질은 음원 파일로 듣는 음악이 이 정도로 유연해질 수도 있구나.... 라는 생각을 하게 만듭니다.

플레누스를 청음하고 난 후 음원 파일의 음질이 이 정도라면 이제 다시 LP를 시작하지 않아도 좋겠다고 말씀하신 분도 계실 정도입니다.

 

 

김** 선생님의 플레누스 MK4입니다.

3일간의 에이징을 겸한 히어링 테스트가 끝나는 19일(목) 이후 언제든지 납품할 수 있습니다.

 

 

고맙습니다.