진공관 DAC 플레누스 MK5

 

 

 

진공관 DAC 플레누스 MK5입니다.

지난 토요일(12일) 완성하였습니다.

 

 

약 한 달 전에 플레누스 MK5를 소개하면서 플레누스에는 OP AMP를 전혀 사용하지 않았으며,

OP AMP를 오디오 기기에 사용하면 안 되는 이유에 대하여 말씀드렸습니다. 

 

오늘은 DAC 칩에서 아날로그 신호와 중첩되어 출력되는 양자화 노이즈를 어떻게 없애는지에 대한 내용으로 말씀 올립니다.

 

근래 주 음원 소스는 디지털 파일로 된 음원입니다.

상황이 이러하다 보니 이제 어느 정도의 DAC를 소장하고 있는가...!! 가 전체적인 오디오 시스템의 퀄리티를 가늠하는 기준이 되기도 합니다.

 

 

DAC는 오디오 기기 가장 앞에 위치하기에 이곳에서의 음질이 그대로 결과로 나타날 수 있기에 그렇습니다.

 

프리앰프 및 파워앰프, 그리고 스피커의 수준이 월등하여도

DAC에서 출력되는 아날로그 신호의 음질이 그에 미치지 못한다면 결코 좋은 음질로 될 수 없을 것입니다.

 

 

 

 

 

 

디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸어 주는 DAC의 아날로그 증폭부는 음질에 많은 영향을 주지만,

입력에 디지털 성분이 포함되어 있다면 디지털 신호는 노이즈로 작용할 뿐입니다.

 

따라서 이 디지털 성분인 양자화 노이즈를 완벽하게 없애는 회로가 필요합니다.

 

통상적인 경우 DAC 칩 출력단에 OP AMP를 이용하여 옥타브당 -24dB cut 필터를 배치하여 양자화 노이즈를 없애고 있습니다.  

  

약 40년 전,

80년대 중반 어느 때쯤엔가 100kHz를 사람이 인지하는지에 대한 실험을 한 내용을 보게 되었는데 

내용은 이러했습니다.

 

내부 환경은 똑같은 2개의 실험용 부스이지만,

한 곳은 천장 위에 100kHz의 높은 주파수가 발생하는 기기를 피실험자를 향해 설치한 상태로 20분간 있는 실험이었습니다.

 

이 실험으로 100kHz를 귀로 듣지는 못하지만,

몸은 불편하게 느낀다는 것을 데이터로 확인할 수 있었다는 내용입니다.

 

이때는 CD가 널리 보급되던 시기였고 디지털 음원 기술에 대한 여러 내용이 앞다투어 소개되던 시기여서 흥미롭게 읽었든 기사 내용 중 일부입니다.

 

지금도 디지털 음원을 2시간 이상 들을 수 있다면 좋은 디지털 기기라는 말이 있습니다.

 

그 이유는 앞서 말씀드린 양자화 노이즈가 충분히 제거되지 않은 상태에서 증폭된다면 비록 귀로는 들리지 않더라도 몸으로는 어딘지 불편하게 느낄 수 있기 때문입니다.

 

 

결국, 디지털 신호로서 역할을 마친 디지털 성분을 얼마나 완벽하게 없앨 수 있느냐... 가 매우 중요한 이유입니다.   

 

 

 

 

 

DAC 칩에서 아날로그 신호를 출력할 때 전류로 출력됩니다.

전압 증폭회로는 전류 증폭을 할 수 없으므로 전류를 전압으로 바꿔주는 장치(회로)가 필요합니다.

 

이런 회로를 I/V 변환회로라 합니다.

I= 전류

V= 전압이니 전류대 전압 변환회로입니다.   

 

통상의 경우 이런 I/V 변환회로는 OP AMP로 구성합니다.

앞서 말씀드렸던 OP AMP로 구성된 옥타브당 -24 cut 필터와 병합하여 이 동작을 하게 됩니다.  

 

 

그러나 플레누스는 OP AMP를 사용하지 않고 트랜스를 이용한 I/V 변환을 합니다.

 

트랜스는 저주파용과 고주파용으로 분류합니다.

 

100kHz 이하를 취급하는 트랜스를 저주파용이라 하고,

100kHz 이상을 취급한다면 고주파용이라고 합니다. 

 

100kHz 이상을 취급하는 트랜스의 코어는 높은 주파수에서 손실을 줄이기 위해 페라이트 코어를 사용합니다.

 

즉, 저주파용 트랜스는

100kHz 이하를 전달하기 위해 사용하는 부품이므로 구조적으로 100kHz 이상은 전혀 통과하지 못합니다. 

 

통상 양자화 노이즈는 300kHz 전후에 분포하고 있으므로 저주파용 트랜스를 통과할 수 없게 되는 것입니다.

 

 

이것이 플레누스에서 OP AMP를 전혀 사용하지 않고도 양자화 노이즈를 제거할 수 있는 이론적 내용입니다.

 

2007년 처음 진공관 DAC를 제작하며 트랜스를 사용한 I/V 변환 회로를 사용하였고 서병익 발명 특허회로를 적용하여 플레누스를 제작하였습니다.  

 

 

 

 

 

디지털 음원으로 듣는 음악에서 배음이 들리면서 부드러운 음색이고 온종일 음악을 들어도 전혀 피곤하지 않다면,

DAC로서는 더 이상 바랄 것이 없을 것입니다.

 

 

이런 이유로 주문 제작만 하던 진공관 DAC를 2010년 상시 제작하는 모델로 출시한 후 13년이 지났지만,

여전히 제작되고 있습니다.

 

 

그동안 몇 차례의 아날로그 회로의 업그레이드가 있었고 

디지털 PCB가 업그레이드되면 버전을 바꾸어 표시하고 있습니다.

 

서병익오디오의 DAC의 장점 중 하나가 디지털 PCB를 업그레이드한다는 것입니다.

 

새로운 디지털 음원 기술이 발표되고 충분히 안정되었다고 판단되는 시점에 디지털 보드를 바꾸는 업그레이드를 시행하고 있습니다.

 

서병익오디오에서 진공관 DAC를 상시 제작하는 모델로 출시하던 때는 샘플링 주파수 96k 음원 파일이 각광받던 시기입니다.   

 

**. 2010년 진공관 DAC를 출시하며 모델명을 "DAC"라 명명하였습니다.

나중에 플레누스로 개명을 하였지만, 이로 인해 지난 DAC를 소개 또는 인용할 때 혼란을 드리고 있습니다. 

 

이후 DSD 파일과 192k의 음원 파일까지 구동할 수 있는 DAC 칩을 채용하여 MK2 버전으로 업그레이드한 후 원하시는 분에 한하여 기 출시되었던 DAC의 디지털 보드를 교체하여 최신의 디지털 음원 기술이 적용된 DAC를 사용하실 수 있도록 하였습니다.

 

 

지금의 DAC 칩 기술은 상향 평준화되어 DAC 칩을 교체할 만한 시기는 아니지만,

차후 새로운 음원 기술이 등장한다면 디지털 보드를 업그레이드하여 항상 최신의 디지털 기술을 탑재한 플레누스를 사용하실 수 있도록 하겠습니다.

 

디지털 PCB를 교체하려면 얼마간의 비용이 필요하지만,

디지털 보드를 업그레이드하여 발전하는 디지털 음원 기술에 대응한다는 사례는 흔치 않습니다.

 

 

 

플레누스 MK5의 내부입니다.

 

 

상단에는 아날로그 증폭부가 있으며 좌측으로는 전원부가 보입니다.

 

부품의 리드가 러그 단자에 직접 납땜되는 하드와이어링으로 배선되었습니다.

하드와이어링 배선은 이론에 입각한 이상적인 배선이 가능하여 고전압으로 동작하는 진공관 증폭회로에서 우수한 음질을 뽑아낼 수 있고 부품의 리드를 러그 단자에 직접 납땜하는 구조상 잔고장이 없다는 장점이 있습니다.  

  

 

하단에 보이는 부분이 디지털 보드입니다.

 

 

. 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) 192kHz 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 54.7kHz
2. 출력전압
0dB : 2,700mV
-5dB : 1,529mV
-10dB : 848mV
3. 논 클립 출력전압 : 54V
4. 사용 진공관 : 전압 증폭관 ECC99 × 4, 
5. 크기 : W440 × D350 × H138

 

 

 

 

하판을 체결한 사진입니다.

 

 

 

디지털 입력단 부근입니다.

 

 

총 5 계통의 디지털 입력을 받을 수 있으며,

좌측부터 USB, 코엑셜, 옵티컬 1, 옵티컬 2, 디지털 밸런스 AES/EBU단자입니다.

 

 

 

 

중앙에는 출력 단자가 있습니다.

RCA 출력과 XLR 출력 단자 총 2 계통의 출력 단자가 있습니다. 

 

필요에 따라 어느 것을 선택해서 사용하실 수 있지만, 두 계통 모두를 동시에 사용하면 음질적으로 약간 불리합니다.

 

그래도 사용하신다면 기기에 무리가 가는 것은 전혀 아닙니다. 

 

 

 

 

 

플레누스 MK5는 무귀환 중폭기로 구성된 아날로그 증폭단에서 생성되는 배음과 

높은 논 클립 출력 전압으로 인해 낮은음과 높은음의 대비가 돋보이는 대편성 음악과 재즈 음악에서 생동감이 느껴집니다.

 

디지털 음원을 통해 듣는 음악에서 아날로그의 유연한 음색을 들으실 수 있습니다.

 

최** 선생님의 플레누스 MK5입니다.

 

3일간의 히어링 테스트를 마치었으므로 즉시 납품이 가능합니다.

 

 

 

 

고맙습니다.