닭(dac)를 하나 준비중입니다

안녕하세요. 황용근입니다.

그간 하스를 좀 소홀히 한 것 같습니다. 여러 가지 일도 많았지만 무엇보다 여름철을 맞아 다소 피로해진 심신 때문에 조금 인두질도 멀리한 것 같습니다.

각설하고...

요즘 간단한 아트웍을 많이 하고 있습니다. 그러던 와중에 문협님의 제안으로 닭(dac) 한마리 그리고 있습니다.

순수하게 USB 전원으로만 구동하는 본격적인 구성의 DAC + 헤드폰앰프입니다.
물론 보다 좋은 성능을 위해 어댑터도 병용 가능한 설계입니다.

기존에 많이들 만드셨던 원칩 형태의 DAC가 아닌 각 파트가 분리된 본격적인 구성입니다.

신호 경로는 USB 리시버 칩 -> ASRC 업샘플러 -> DAC 칩 -> LPF및 출력버퍼 -> 헤드폰앰프 순입니다.

일단 USB 사운드 리시버 칩을 기존에 많이 사용하던 PCM2704, PCM2902 등 SPDIF 디지털 출력을 하는 칩이 아닌 PCM2707로서 USB신호를 받아 각종 디지털 오디오 IC에서 다루는 I2S 신호로 바로 출력하게 했습니다. 이렇게 할 경우 USB 칩에서 나온 SPDIF 신호를 도로 리시버칩에서 I2S로 분리할 필요가 없기 때문에 보다 설계도 간단해지고, SPDIF로 인코딩과 디코딩을 하면서 생기는 영향을 최소화할 수 있게 됩니다.
해외에서는 이미 이런 식으로 많이들 만들고 있더군요.

그리고 I2S 신호는 ASRC 업샘플러인 SRC4192를 거치게 됩니다.
여기서 96KHz로 일괄 업샘플링 됩니다. USB 리시버에서 취급할 수 있는 최대 샘플링 주파수가 16bit 48KHz인데, 이를 보다 높은 샘플링 주파수로 업샘플 되는 효과와 더불어 이번 설계처럼 SRC4192가 Master Mode로 동작할 경우 입력 신호에 대한 어느 정도의 지터 어테뉴에이션 효과도 기대할 수 있습니다.

실제로 100만원대에 팔리는 미국 B사의 DAC가 이런 ASRC를 통해 모든 입력 디지털 신호를 110KHz로 일괄 업샘플링하는 구조로 되어 있고, 이를 "UltraLock" 이라고 지터를 저감하는 기술로 광고하고 있습니다.

그리고 DAC 칩은 PCM1754 (전압 출력)이 적용됩니다.
공간상 제약 때문에 I/V단 없이 바로 출력전압을 뽑아내는 형태의 DAC를 채택했습니다. 물론 PCM1793 등 다른 상위 칩셋도 검토해볼 수 있지만, 공간상의 제약과 더불어 상대적으로 고 소비전력이라는 점에 위 DAC를 차선으로 택하게 되었습니다.
차선이기는 합니다만, DVD플레이어 등에 많이 적용되는 칩셋이기 때문에 기본기를 갖추고 있다고 봅니다.

개인적으로 이번 설계에 울프슨제 DAC를 사용해보지를 못하는 점은 좀 안타깝게 생각합니다. (전압 출력 DAC칩의 최고봉으로 인정받고 있죠 ㅎㅎ)

DAC 출력을 버퍼링함과 동시에 노이즈 필터링 역할을 하는 LPF 스테이지는 OPAMP와 1차 필터로 구성되었습니다.
시뮬레이션과 튜닝을 통해 시정수를 최종 결정할 예정입니다.

헤드폰앰프부는 Simple Class AB가 들어갔습니다.
창훈님의 뻠뿌(?)에 힘입어 그간 몇달 동안 튜닝에 젖어들었었는데, 오피앰프 증폭이라는 한계에도 불구하고 보기보다 엄청난 성능을 가지고 있어 주저없이 선택하였습니다. 적어도 헤드폰 구동력때문에 외면받는 일은 없으리라 자부합니다 ^^;;

일반적으로 쓰는 리니어 방식의 전원에 비해 품질이 다소 떨어지는 USB 버스 파워로 구동된다는 전제하에, 디지털 전원부는 클럭 모듈용 전원부과 일반 디지털 전원부로 나뉘며, 각각 LDO 및 주변 회로로 디지털 소자들에게 항상 깨끗한 전원을 공급하도록 배려했습니다.
음질에 지대한 영향을 끼치는 아날로그 전원부는 기획상 DC-DC 컨버터를 채용했지만, 전원 리플에 의한 영향을 최소화하기 위한 대책으로 보통 상용 제품에는 잘 적용되지 않는 2차 파이필터를 사용해 만전을 기했습니다.

그라운드 영역은 USB/디지털/아날로그 3가지 섹션으로 철처하게 분리 적용했습니다.

이외에 USB 리시버 칩과 기타 디지털 칩의 작동에 꼭 필요한, 심장부라 할 수 있는 마스터 클럭은 2종류의 주파수 모두 고정밀 SMD TCXO를 적용했습니다.

컨셉만 설명을 드리는 데에도 분량이 상당히 많군요...
장황하게 설명은 드렸지만, 이제 겨우 시작입니다.
레이아웃이 간신히 나왔을 뿐이고, 샘플 제작 및 튜닝 등등 아직도 산 넘어 산입니다.

결과물 자체도 현업에 종사하시는 분들이 보시기에 아주 우습고 개선점이 많아보이실 것 같습니다.
일단은 배운다는 마음가짐으로 임하고 있고 호기심에 시작한 프로젝트이기에 그 호기심이 충족될 떄 까지 끊임없이 변화를 겪을 것 같습니다 ^^;;

미천하지만 지켜봐 주시면 감사하겠습니다.

좋은 결과물을 들고 다시 볼 수 있기를 바랍니다.
* 황용근님에 의해서 게시물 이동되었습니다 (2008-08-20 16:00)