진공관 DAC 메디움 MK2
진공관 DAC 메디움 MK2입니다.
오늘 완성하였습니다.
진공관 DAC 메디움 MK2는 근래 수입되는 DAC 제품과는 추구하는 방향이 다릅니다.
수입되는 DAC 제품의 특징은
최신 기술을 사용한 DAC를 사용하여 음질이 좋다.. 라는 주장을 바탕으로 최신형임을 강조합니다.
그러나 이미 DAC 칩 제조 기술은 정점에 이르렀다 해도 과언이 아닐 정도로 상향 평준화되었습니다.
이런 사정으로 DAC 칩에 의해 음질이 결정되는 정도가 아날로그회로에 의해 결정되는 정도에 비하여 그 비중이 현저히 작습니다.
만약, DAC 칩에서 음질의 정도가 결정된다면
어떤 특정 DAC 칩을 사용한 DAC 제품의 음질은 누가 제작하여도 모두 같아야 할 것입니다.
그러나 그렇지않는다는 것을 이미 경험을 통하여 알고 계실 것입니다.
그렇다면 무었때문에 같은 DAC 칩을 사용하였는데도
제조사마다 또는 모델마다 음질이 달라지는 것일까요...?
그것은 아날로그 단 회로에 의해 음질이 결정되기 때문입니다.
이런 이유로 DAC 칩 제조기술이 정점에 이른 근래,
아날로그 단을 진공관으로 구성하는 등..... 아날로그 회로를 특화하는 사례가 늘고 있습니다.
메디움은 아날로그단에 집중하여 디지털 음질을 조금 더 유연한 아날로그 음질이 되도록 회로를 구성하였습니다.
DAC 칩에서 출력되는 아날로그 신호에는 양자화 노이즈도 함께 중첩되어 있습니다.
DAC 회로에서는 이런 양자화 노이즈를 얼마나 효과적으로 제거하느냐... 도 매우 중요한 내용 중 하나입니다.
통상의 DAC 제품은 양자화 노이즈를 제거하기 위해 OP AMP를 사용하여 -24dB cut 필터회로를 적용하고,
OP AMP로 약 5배 증폭하여 아날로그 신호를 출력합니다.
그러나 OP AMP는 오디오 회로로 사용해서는 안 되는 치명적인 약점을 가지고 있습니다.
다수의 DAC 제품이 OP AMP로 구성된 DAC 제품을 출시하고 있지만,
음질을 위한 선택이 아니라는 사실을 눈여겨 볼 필요가 있습니다.
양산형 제품에서는 도저히 선택하지 않을 수 없을 정도로 간단하게 회로를 구성할 수 있으며,
가격은 매우 저렴하고, 수치로 보여줄 수 있는 전기적 특성은 대단히 화려해 보여 그렇습니다.
제조사 입장이라면,
간단하고, 저렴하고, 전기적 특성까지 좋아 보이는 소자를 어떻게 외면할 수 있겠습니까.....
모든 사물에는 용도가 있듯이 진공관도 다양하여 소신호용 전압 증폭관을 비롯하여 드라이브 용으로 개발된 진공관 및 전원 회로에 사용하기 위해 개발한 전원 제어용 진공관 등.... 그 종류도 다양합니다.
이렇게 진공관 제조사에서는 다양한 특성을 갖는 진공관을 발표하면서 그 용도를 데이터시트에 명시해 놓았습니다.
회로 설계자는 이런 특성을 잘 살피어 추구하는 목적에 맞는 부품이나 또는 능동소자(TR이나 진공관 등...)를 선택하여 설계함으로써 원하는 특성이 나오도록 합니다.
그런데 OP AMP는 연산용 증폭기로 사용하기 위해 개발된 반도체 집적 소자입니다.
지금은 오디오 회로에도 사용하고 오디오용이라고 특정한 OP AMP도 출시되고 있지만, 오디오 회로에 사용하는 것이 고려된 소자가 전혀 아닙니다.
특히, 오디오용 OP AMP라는 것도 저잡음에 조금 더 신경 썻다는 것이지 통상의 OP AMP와 다를 것이 없습니다.
그렇다면 어떤 이유로 OP AMP를 오디오 회로에 사용하면 음질이 열화되는지 그 이유를 알아봅니다.
당연히 그렇겠지만, 오디오 기기의 주파수 특성은 평탄해야 합니다.
가청 주파수는 물론이고 그보다 훨씬 광대역까지 평탄할 것이 요구됩니다.
그런데 OP AMP의 주파수 특성은 1Hz부터 하강하기 시작합니다.
지금의 OP AMP의 이득은 100dB 제품도 있습니다.
통상의 회로에서 오디오용으로 OP AMP를 사용할 경우 약 5배에서 10배 정도의 이득을 취합니다.
그런데 나이득(부귀환을 적용하지 않은 상태의 이득, 오픈 이득이라고도 함)이 100dB 라면 약 80dB가 부귀환(NFB)로 작용하고 있는 것입니다.
이런 상태를 달리 표현하면 어떤 증폭기에서 100,000배(100dB)의 이득을 취한 후,
이득(Gain)으로 10배(20dB)를 사용하고 부귀환(NFB)으로 10,000배(80dB)를 사용한 것이며 80dB의 부귀환으로 이득(게인)을 눌러 10배의 이득으로 만들었다는 것입니다.
이렇게 다량의 부귀환(NFB)를 적용하면 THD(전고조파왜율)이 0.001% 이하로 낮아지는데, 이것이 양산형 앰프 제조사에서 OP AMP를 오디오용으로 사용하는 이유 중 하나입니다.
내용을 잘 모르는 분이라도 찌그러짐(왜율)이 0.001%라고 소개하면 대부분 좋은 것으로 생각할 것입니다.
그러나 이렇게 보기 좋은 수치는 다량의 무귀환에 의해 개선된 수치이며
앞에서 OP AMP의 주파수 특성은 1Hz부터 하강하기 시작한다고 하였습니다.
이런 이유로 OP AMP는 주파수가 높아질수록 이득이 저하하고 그에 따라 부귀환도 줄어져 왜율은 점점 나빠지지만, 주파수별로 왜율을 표시하는 제조사를 본 적이 없습니다.
왜율이 가장 좋은 수치로 표기되는 1kHz만 표기하는 것이 대부분입니다.
사실은 1Hz에서 부귀환(NFB)가 가장 많이 적용되어 왜율이 가장 적지만, 잡음의 영향으로 왜율은 더 높게 표시됩니다.
그리고 1kHz 이상에서는 부귀환이 점점 줄어져 그에 비례하여 왜율은 점점 증가합니다.
이런 이유로 100Hz 이하 또는 1kHz 이상의 주파수 대역의 왜율을 공개하지 못하는 것입니다.
그리고 음질에 더욱 치명적인 것은 다량의 부귀환으로 인해 과도특성이 현저하게 낮아진다는 것입니다.
과도특성은 동특성으로 분류하는데 그 이유는 빠르게 변화하는 음악 신호를 얼마나 빠르게 추종하는지에 대한 특성이기 때문입니다.
오디오 회로에서는
과도특성을 개선하는 회로가 존재하지 않습니다.
다만, 얼마나 열화하였는지가 관건입니다.
과도특성을 악화하는 것은 다량의 부귀환이며
우수한 과도특성을 얻기 위해서는 무귀환으로 하는 방법외에는 없습니다.
과도특성이 좋은 오디오 기기의 음질은 통통 튄다는 느낌을 받습니다.
음악에서 생동감이 느껴진다는 것도 무귀환 앰프의 음질적 특징입니다.
이것이 선형특성이 좋은 출력관 300B나 2A3 앰프에서 부귀환(NFB)을 전혀 사용하지 않고 제작한 무귀환(NON NFB) 앰프의 소리가 더 좋게 들리는 이유입니다.
OP AMP를 오디오 기기에 사용하면 안 되는 이유를 말씀드리다 보니
이득과 왜율에 대한 말씀만 드렸는데도 내용이 너무 길어졌습니다.
다음에 메디움이나 플레누스를 제작하게 되면 OP AMP를 오디오 기기에 사용하면 안 되는 이유에 대하여 심층 분석을 해보겠습니다.
메디움 MK2의 디지털 부는 버브라운사의 PCM 1795를 기반으로
DSD 128MHz와 PCM 32bit/192kHz까지 지원합니다.
. 메디움 MK2의 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
. 아날로그 부의 제원입니다.
1. 주파수 특성
하한 주파수 : -3dB 4Hz
상한 주파수 : -3dB 52.75kHz
2. 출력전압
0dB : 2,593mV
-5dB: 1,469mV
-10dB: 825mV
3. 논클립 출력전압 : 44V
4. 사용 진공관 : 전압 증폭관으로 ECC82 × 2개, 전압 안정화관으로 ECC82 × 1개
5. 크기 : W390 D370(단자류 포함) H93mm
디지털 보드에서 출력되는 아날로그 신호에는 양자화 노이즈도 중첩되어 있으며 전류로 출력되고 있습니다.
위에 보이는 룬달 트랜스로 I/V변환하여 증폭할 수 있는 전압으로 바꾸면서 양자화 노이즈를 완벽하게 제거하고 있습니다.
이 과정을 상세히 소개해야 하는데 글이 너무 길어졌고 3시간 이상 의자에 앉아있다 보니 허리가 뻐근하기도 합니다.
메디움 MK2의 전원 스위치 부근입니다.
앞에 보이는 조그만 릴레이 보드가 세이덴 셀렉타와 연동하여 전원을 ON/ OFF합니다.
단언컨데 전원 스위치가 고장나는 일로 A/S 받으실 일은 없을 것입니다.
경쾌한 촉감과 더불어 높은 신뢰성을 보장합니다.
좌측부터 OPT 1, OPT 2, COAX, AES/EBU, USB 순으로 총 5계통의 입력을 받을 수 있습니다.
중앙에는 두 계통의 RCA 출력 단자가 있습니다.
메디움 MK2의 음질은 디지털 음원에 대한 생각이 바뀔 정도로 매력적입니다.
근래 파일 형식으로 음악을 듣는 것이 보편화되어 어느 정도의 DAC를 사용하느냐... 에 따라 최종적인 음질의 퀄리티가 정해지다 보니 DAC에 대한 관심이 높습니다.
메디움 MK2는 무귀환으로 구성된 진공관 증폭 과정에서 생성된 배음으로 유연하고 부드럽습니다.
김** 선생님의 메디움 MK2입니다.
함께 주문하신 M-1은 다음 주에 완성될 수 있습니다.
먼저 주문하신 푼타 뮤지카 SE2가 완성될 때까지 에이징을 겸한 히어링 테스트를 하고 있겠습니다.
고맙습니다.