인켈 TK-600 아날로그 튜너 (5), MPX 오류의 해석

글쓴이 : SOONDORI

앞서 MPX IC 불량이 의심된다 했고 대비용 신품까지 주문했지만 그것은 일감의 추정일 뿐, IC를 그렇게 만든 배경 원인이 따로 있을지 모른다.

* 관련 글 : 인켈 TK-600 아날로그 튜너 (4), 튠업과 MPX 오류

■ IF 및 MPX 회로의 이해

○ 사용자가 Knob 조작으로 AM을 선택하면 전원 전압(*)이 몇 개 저항을 거쳐 2V대로 낮아진 후 1) IF IC의 #2핀(=AM/FM 모드 식별)과 2) VCO 회로가 연결된 MPX IC #14핀에 인가된다. FM Auto/Mono 선택 시는 Null.

* 12.2V 아니면 13.2V(=국내 회로도 수기표 값이 다르다. 현물에서는 14V)

(▲ 두 개 전압 표시된 것의 상단 수치는 FM, 하단은 AM 모드 시 전압. D203 경유 라인이 불안정하면 IC와 기타 부품들 정상인 경우에도 RC 클럭 그리고 그것을 받아내는 IC 동작이 불안정해질 수 있을 것. IF IC #2핀 전압 전달은 <NOT! FM 모드> 인지를 위한 용도. MPX IC #14핀은… 국내 회로도에 VCO Kill이라 표기되어 있다. 그렇다면 MPX IC는 D203 경유 전압이 없어야 VCO Free Run 등 동작이 정상화된다는 뜻?)

(▲ 한편 D203 중심의 VCO Kill 라인은 AM B+에 연결되어 있다. 그러므로 MPX IC 단독으로 VCO를 관리한다는 위 추정이 맞음. 전면 스위치 접점불량은 AM~VCO 동작에 악영향을 줄 가능성 있다. 그리고… 기억 오류? 실측은 14V였는데? 레귤레이터용 제너다이오드 불량 가능성은? 일단 넘어감)

○ 아래 IF IC 블록도에서, #12 핀 옆에 적힌 ‘to MPX IC’ 문자열은… 예를 들어 IF IC가 MPX IC에게 말하기를 “수신 신호가 너무 약한 상태니까 또는 동조점 어긋난 상태이니까 주는 정보 가지고 뭐든 해보세요”라는 식, 아날로그 메시지 던지기와 같다.

동시에, 그와 무관하게 #5핀 Muting SW가 ON인 상태 즉, #12핀 신호가 거의 그대로 #5핀에 전달되면 IF IC 내부 Mute Control Block이 정의된 바에 따라 Mute를 처리한다.

(▲ Mute 용어혼용이 문제라 생각하여 굳이 적어놓기를, 1) Audio Mute Control Amp. 블럭은 AF를 감쇄하는 용도, 2) OR circuit 블록에 연결된 ‘to MPX IC’ 라인은 MPX IC의 스테레오 램프 구동 판단을 위한 시그널 전달용)

여기서 Mute라 함은… 예를 들어 다이얼 돌렸는데 마침 방송 채널 없고 노이즈 잔뜩인 구간을 만났을 때 들리는 치~치~하는, 귀에 거슬리는 소리를 제거하는 기능이다. 스켈치(Squelch)라는 용어와 개념이 같고 Mute Control Block이 Mute 모드로 진입하면 TK-600은 “아예 입을 닫아버린다”. 다이얼을 조금 더 돌려 제대로 선국되면 언제 그랬냐는 듯 노랫소리 잘 들릴 것이고…

○ 다음으로… MPX IC를 블랙박스라고 할 때, 1) #2핀에 파일럿 신호를 포함하는 ‘검파 후 신호’를 넣고,  2) #14핀에 76.00Khz를 주입하면, 3) #4핀과 #5핀으로 분리된 L/R 신호가 나온다. So SImple.

(▲ #2 입력 → #3~#11은 Audio Pre & P/D In으로 표기된 신호 분파 경로→ (Phase 비교)  → 외부 LPF → VCO 관련 블록 → (Phase 비교)… 19Khz가 있다면 Lamp Driver 구동, Decoder 표기 블록의 스위칭 동작으로 L, R 분리. 아무튼 이 모든 과정에서 #12핀 ~ #13핀 LPF에 오류가 있다면 VCO 관련 제반 동작은 엉망이 될 것)

한편, 히타치 엔지니어가 꾀를 내어 MPX IC #8핀(=스테레오 램프 구동용 LPF 연결 포인트)를 겸사겸사 Stereo-Mono 강제 절환 수단으로 쓰기로 했던 모양이다. 사용자 조작 상황을 고려하면 좋은 아이디어. #8핀 Low 즉, 0V이면 사용자가 Mono로 듣겠다고 의사 표현한 것으로 간주하고 MPX IC가 스테레오 처리를 중단한다.

제기된 MPX IC 동작 오류는 마치… 무조건 Compelling Monaural 상태가 유지되는 것과 같음.

■ Mono Mode 오류 가설

국내 회로도를 기준으로 IC 고장이 아니라는 가정 하에, #8핀을 강제로 GND에 연결하여 Mono Mode로 만드는 것과 같은 조건 즉, 무조건 Compelling Monaural Mode로 전환시키는 요인이 무엇인지를 궁리해보았다.

[ 제어흐름 A : Mute 활성화 ]
IF IC 입력 신호의 품질이 나빠서 또는 기타의 사유로 IF IC Mute 기능이 활성화되었을 때 MPX IC 스테레오 처리를 좌지우지하는 파일럿 신호는 어찌 될까? 전면 패널 Mute On조간에서… IF IC에서 MPX IC로, 파일럿 신호를 포함하는  ±75Khz 대역 신호가 넘어가지 않으면 스테레오 불통에, 소리도 안 들린다.

[ 제어 흐름 B : 고강도 Multi-Path ]
#13핀은 높낮이가 달라지는, 여러 개 반파 파형들로 구성된 Multi-Path 상태 시그널(*)을 출력한다. 아래 회로도에 맨 좌측 트랜지스터 반응 → 맨 우측 트랜지스터 반응 → ‘#8 핀의 제어’가 이루어진다.

* 말은 그럴 듯한데… 실은 유효신호 + 잡신호가 혼합된 강도. 다이오드로 반파로 만들고 작은 커패시터로 평준화한 다음, Signal Meter 구동용으로 쓴다. 한편 TK-600에서는 그것의 역(逆) 상태를 이용하여 스테레오 램프 점등을 제어한다. 즉, 램프 점등 = Fx(성분 불문한 전파 강도, LPF 필터링, 역 동작 요소)

(▲ D102는 ‘to MPX IC’ 흐름의 경로. 좌측 트랜지스터 베이스에 물린 47K오움 가변저항은 1) Mute 동작점, 2) 스테레오 램프 OFF점을 동시에 정의한다)

어떤 제어? 스테레오 램프 제어. #8 → #9는 Loss Pass Filter로 신호를 주고받고 최종적으로 #6핀이 Stereo Lamp 점멸시키는데… 만일 모종의 사유로 #8핀 신호가 GND 쪽으로 흐르게 되면 즉, 그 신호가 #9로 가지 못하고 GND로 바이-패스되면 Stereo Lamp는 당연히 OFF 된다. 램프만 OFF 되는가? NO! 히타치 엔지니어의  꾀에 부합되는 현상 즉, MPX IC 내부 스테레오 처리기능 정지되고 기기는 모노 모드로만 돌아감. By Pass라… 가만 보면 현 상황을 그럴 듯하게 설명하는 기재가 아닐까 싶기도 하다.

[ 제어 흐름 C ]
전면 패널에서 AM으로 Knob을 조작하면 AM B+과 같은 VCO Kill 라인 전압에 의해 VCO 정지하고 MPX IC는 즉시 Mono 모드로 진입한다. (동시에 IF IC도 2V대 전압을 받아 뭔가를 하지만 상세 정보가 없어서 판단은 불가)

이런 일련의 과정들을 트리거시키는 모종의 사유가 무엇인지를 밝히는 게 오류 원인을 찾는 것이 되겠다. 뭔가 놓치는 게 있을 터, 전체를 다시 정리해보자면…

○ 냉땜? → 대략… 확인함.
○ 전면 패널 스위치 고장? → FM Mono를 FM Auto로 전환했는데 스위치 내부 핀 하나가 그대로 GND 라인에 물려버린 상황. 가능성 없음.
○ 전원 불량? → 이미 언급했던 바, 전압 불량은 기기 전체 동작은 물론 VCO 동작도 묘하게 만들 수 있다. 그때의 의심 부위는 아주 당연한 듯 14V급 제너다이오드. 참고로 IC들의  최대 동작 전압은 HA1137=14V, HA1156=16V.

○ 의도하지 않은 IF IC Mute 동작의 연쇄 효과? → 전면 패널 Mute 스위치를 Off 한 상태에서 테스트했고 Mono 상태이되 양 채널에서 소리 잘 들렸으며 Mono와 Mute는 다른 차원의 기능들이므로 일단 배제.

○ 지나친 IF IC 멀티패스 문제? → 주먹구구로 선정했던 검파코일 커패시터 용량 문제나 그에 종속된 조정 오류로 뭔가 종합적인 부조화가 생긴 경우. 완벽한 정보 부재의 주먹구구였으니까… 논리적인 가능성 있다. 검파코일 S-Curve를 관측할 수 있는 여건이면 좋겠으나 RF Sweep Marker Generator가 있어야 함. 현재 없음.

(▲ AC Mode 0.5V에서 관측. 파형의 높이 등락. 과거 상상으로서… 신호를 적분하고 mA 미터 붙이면 간단한 멀티패스 인디게이터를 만들 수도 있을 것. 물론 “불용 프론트 엔드 모듈이 있다면…” 이라는 가정 하에)

○ MPX IC #12핀~#13핀 LPF 오류? → VCO 클럭은 76Khz. IC 내부에서 그것을 38Khz로 만들고 다시 19Khz로 만든 다음 적당히 쓴다. 만일 LPF 관련 소자들이 간헐적인 불량에 시달리고 있다면? 예를 들어 탄탈 커패시터가 불량이라면? 제 순환이 매끄럽지 않으니까 스테레오 분리 장애가 발생할 수도 있을 것. 다만, 1) 육안으로 깨끗한 파형을 확인했고 2) #14핀 생성 76.00Khz에 대해 #10핀에서 정확히 19.00Khz가 확인되는 조건 즉, 내부 분주처리 정상이며 Free Run 상태에서조차 스테레오 불능이니까 가능성 희박한 편이다.

○ 그냥 MPX IC 불량? → 모든 것을 아우르는 한 방 짜리 귀인. 예를 들어 1) 잠시 VCO Free Run 기능이 어색하게 정지된 적이 있었고 2) Free Run 동작 중 Mono 모드에 고정된 조건에서, 3) Phase Comp. 블록에 연결된 #8핀에서 스테레오 램프 드라이빙 신호가 나오지 않는 상황이므로… IC 내부 문제일 가능성도 있다. 단, 마지막 초이스.

■ 현물 기기의 상태와 오류 가설 정립

14V로 기억했는데 다시 확인해보니 13.2V. 제너다이오드~GND 14.33V. 그리고… 전면 패널 Mute 스위치 OFF 조건에서 측정한 포인트별 전압은 다음과 같다. (실측 값이 제시 값에 근접한 것은 생략함)

MPX IC #8핀과 #6핀(=램프 드라이빙)은 상호 관련 있는 것들이고 일종의 결과물일 뿐이니 넘어가고… “IF IC #5번 및 #12핀 전압이 높은 게 이상하다!”

왜 그럴까? 국내 회로도를 기준으로 PCB 트레이싱을 해보면, #12핀은 일체 방해 없이 곧바로 Mute 스위치에 연결되고 Mute 스위치는 다시 IF IC #5핀에 연결된다. 아래 회로도와 같이, 중간에 저항 두 개 삽입되고 한쪽에는 D102 다이오드가 연결되어 있다. (전면 패널 Mute OFF & FM 모드에서) #5핀 기본 전압은 1.4V이다. #12핀의 1.6V을 같은 전위라고 간주하면…

어디선가 1.xV 전압이 무리하게 개입되고 있다는 판단.

그것은 무엇이고 도대체 어디에서? 우선, #5핀에 관련된 IF IC 내부 블럭은 다음과 같다.

화살표의 방향을 전류 흐름으로 간주한다면 #5핀 전압이 높은 것은 전적으로 #12핀의 상태 때문이다.

짐작 가는 사유는 두 가지. 1) 위 표준 회로도 R100의 리드 선 하나가 GND에 제대로 붙어 있지 않다면? 무심결에 놓쳐버린 냉땜 또는 저항 자체가 불량이라면? 기타 물리적인 오류가 발생한 것이라면? 2) IC만 아는, 음성 영역이 아닌 곳에서 생긴 모종의 검파품질 문제(LPF관련 위상 문제 포함)로 히타치 엔지니어가 설정한 바에 따라 높은 전압이 생성된다는 시나리오도 가능하겠다. 말하자면 1.xV는 엉뚱한 곳에서 오는 게 아니라 IC가 스스로 만들어 내고 있으리라는 추정이다.

그리하여… 궁리해본 오류 가설은 아래와 같다.

모종의 사유에 의해 IF IC #12핀 전압 상승 →  Mute 입력 #5핀 전압 상승 →  IC 내부 Mute 기능의 불안정한 활성화 그리고… D102 다이오드를 경유하는 회로에 의해 MPX IC #8핀 상태 변화 → #8핀을 GND에 연결한 것과 같은 조건 → Compelling Monaural Mode 진입 → 스테레오 처리 불능. 단, Mono 상태로 소리는 들림.

다음으로, 그 모종의 사유라는 게 과연 무엇인지? 그것이 해결의 실마리가 될 것인데…

시그널 미터 구동을 겸하면서 멀티패스 강도를 표현하는 IF IC #13핀은 반파 정류용 D102를 통해 예의 #8핀을 제어하는 두 트랜지스터 회로와 연접되어 있다. 어떤 사유로 멀티패스 강도가 급격히 커졌고 #13핀 전압이 급상승하였으며 이후 처리에 의해 MPX IC  #8핀이 GND 레벨로 주저앉아버린 경우라면? 물론 그 심사 뒤틀린 신호는 분명 IF IC Mute Drive Block을 움직였을 것이고 #12핀과 #5핀에 관련된 일련의 스테레오 정지 프로세스까지 동시에 처리되면서 확실히 스테레오 블능 상태가 되어버렸다는 상상을 해 볼 수 있겠다.

‘심사 뒤틀린 신호’라 함은 결국 검파코일 동작에 관련된 어떤 변수의 결과물일 듯. 예를 들어 위상 오류에, 아무래도 pF가 안 맞았던 것이거나…

참고로 TK-600의 IF IC와 MPX IC는 두 개 경로를 통해서 연결되어 있다.

하나는 AF 시그널이 전달되는 경로, 다른 하나는 일종의 Control Signal 경로. 왜율계는 AF 시그널 경로에 물려 있고 DC Balace 측정을 위한 아날로그 mV 전압계는 내부 검파블럭에 연결된 상태인데… Control 경로의 사정이 AF 경로의 사정과 완벽히 같을까? I don’t think so. 두 기능 영역들이 100% 동기화되어 있을 이유는 없음.

다 좋은데… 다시 생각하니 참 희한한 일이다.

1) 직전까지 모든 게 매우, 지극히 정상이었다는 사실, 2) 오실로스코프나 왜율계로 가늠했던 검파신호에 특별한 문제가 없었다는 점, 3) 신호 품질에 관련된 자연스러운 반응이라면 예의 이상전압은 꽤 생뚱맞다는 점 등… 계속 갸우뚱거릴 수밖에 없다. 골대바로 앞에서 가로채기 당한 것 같아서 많이 혼란스러움.

일단은 “IF IC #12핀의 상태가 원인을 지목한다. 그 배경에는 부품 오류 내지 그것에 기인한 (AF가 아닌 IF IC Control 영역에서 바라본) 검파품질 문제가 자리하고 있다”는 오류 가설에만 집중하기로 하고… 확인 작업은 다음 글에서.

* 관련 글 : 인켈 TK-600 아날로그 튜너 (6), 오류 가설 그리고 IF IC

○ 다음은 비교용으로 게시하는 LA1235 IF IC의 내부. (* 관련 글 : ROTEL RT-830AL 튜너 (1), 은근한 자극)

(▲ Mute Drive는 Detuning Detection 블럭과 S Meter Drive 블럭의 값을 OR 연산한다. 이것은 1) 기기 수신 감도가 떨어지는 경우, 2) 검파코일 처리가 틀어진 상태가 되면… 그러니까 둘 중 하나를 만족하면 Mute On이 된다는 뜻. 처리 전략은 TK-600 IF IC와 같다. 부가적으로 AM 시그널이 인가되면 FM Mute가 자동 처리되는 구조를 유지하고 있음. 그리고… Stereo Lamp 단속용 시그널 출력 기능은 없음. 그러므로 나머지를 알아서 처리하는 MPX IC가 붙어야 한다)

○ (내용 추가) 다음은 히타치 HA1156W와 동작 유사성 높다 판단되는 산요 LA-3551 MPX IC(=금성사 GST-1000 MPX IC 유사). LPF와 커패시터, 정확한 위상 전달, VCO 컨트롤 전압과 Free Run 유지가 키워드.

* 관련 글 : 금성사 Dynamic’s GST-1000 튜너 (1), 잠시 꺼내서 살펴보기

“긍정의 마인드… 인켈 TK-600에서 벌어진 돌발 상황 때문에 상당히 많은 것을 학습하고 있다”