인켈 TK-600 아날로그 튜너 (6), 오류 가설 그리고 IF IC

글쓴이 : SOONDORI

지난 글에서, “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 가설을 생각해두었고… 확인 작업을 진행하였다.

* 관련 글 : 인켈 TK-600 아날로그 튜너 (5), MPX 오류의 해석

■ 전원부 확인

14V급 D303 제너-다이오드의 포인트 전압이 약간 오락가락하는 듯? 마음의 평화를 얻기 위하여 IN5244 신품으로 교환해 둠. 참고로 전원 투입 시 전압 변동 패턴은 다음과 같다.

냉간 상태 Power On → 11.7V(Zenor=13.23V), 40초 후 12.104V(13.224V), 1분 후 12.175V(13.345V), 5분 후(12.216V(13.332V), 30분쯤 후? 12.16V(13.322V). 전 과정에서 제너다이오드 포인트 전압은 13.3**V로 항상성 있음.

약간의 변화는 수긍할 수 있다. 그게 다 방열판 없는 트랜지스터와 주변 저항의 특성 변화 때문이니까.

0.xV 단위 변동에 의한 취급 주파수의 미세한 변화는 IF IC AFC Block이 보정할 것인데… 프론트-엔드 OSC를 직접 건드리며 Full Feed-Back 동작을 하는 다른 튜너들에 비해 TK-600의 AFC 제어 구조가 단순한 편? 글쎄요… IF IC 내부 ‘0V Switch’와 AFC 앰프가 검파코일 동작점을 자동 통제하는 것도 꽤 실용적으로 보임.

■ 수동 소자들 확인

IF IC #12핀~#5핀 라인 주변 부품들의 불량 가능성은? #5에 물린 저항 두 개 테스트 → 정상. 의심했던 IF IC 주변 탄탈 커패시터들은 그럭저럭 OK. IF IC #2핀, /#3핀 주변 세라믹 커패시터들은 용량 과다가 찜찜하여 다른 것으로 대체해 둠. (223 표기 즉, 22nF 커패시터의 속성 부여에 대해서는 최하단 자료 참고)

그나저나 IF IC를 갈팡질팡 하게 만드는 요인은 무엇일까?”

■ 검파코일 커패시터 재검토

우선 검파코일 동작 조건. 그 자체는 LC 공진회로(=LC Tank) 일부. 마음 가는 대로 50pF를 27pF로 변경한 후 심심파적으로 SSG 90Mhz에서 L 채널 Only, R 채널 Only 교차 선택해 봄.

오호라? 재차 확인한 바, MPX IC에서 스테레오 분리가 처리되고 있었다. 오로지 Stereo Lamp만 Off 된 상태였던 것. 앞뒤 안 맞아 믿을 수 없는, 극단적인 상황(*)이다. 뭐는 되고 뭐는 안 되고…

* (내용 추가) 위 현상은 TK-600의 AF 영역과 Control 영역이 서로 밀접한 관계가 있으나 극한의 경우 각기 따로 놀 수 있음을 방증하는 사례로서 AM 신호, FM 신호를 동시에 받고 알아서 모든 것 다 처리해주는 THD 0.005%짜리 고급형 MPX IC LA3450이나 모던한 DSP 튜너 칩의 처리와 그 얼개가 확연히 다르다.

참고로 TK-600의 경우 AF 라인의 FM 영역과 AM 영역은 완전히 분리되어 있다. 각 신호는 전면 패널 FM Auto/AM 스위치의 선택적 절체에 의해, 아주 단순하게 최종 Post Amp에 전달되는 구조. 동시에 그 스위치 동작에 의해 IF IC, MPX IC를 억제하는 제어 즉, 인켈이 VCO Kill이라 명명한 Control 영역이 따로 있음.  요지는 이 구형 시스템에 있어서 AF ≠ Control.

이쯤에서 근본에 대한 셀프 질문을. 공장 출하 시점 검파코일 커패시터 용량은 도대체 얼마였을까?

LC 공진 주파수는 F=1/2*Pi*SQRT(L*C)로 계산되고, 2.8uH에 대하여 80pF=10.63Mhz, 50pF=13.45Mhz, 27pF=18.3Mhz, 17pF=23.07Mhz… (27+17)=44pF=14.34Mhz, 3.5pF=50.84Mhz. (Web계산 URL : http://kor.pe.kr/util/4/resonance/)

진작 상식선에서 너무 작은 3.5pF를 불량한 것으로 판단했고 100pF(X), 50pF(O), 27pF(O)는 테스트 된 바 있으며… 1) 27pF 대신 더 낮은 17pF를 써보거나, 2) 27+17 = 44pF를 써보거나, 3) 27 × 2 = 54pF로 만들어 보는 것은?

글쎄요… 1) 2.8uH는 1Khz를 기준으로 계측된 것이고, 2) 페라이트 코어 위치(=높낮이)가 주요 변수로 작용할 것이며 3) 100pF 언급 있는 S-7345CP와 몇 종 버전 TK-600의 내부 모습을 보면 구성이 제각각인지라 단정하여 결론을 내릴 수 없다.

(며칠 후)

다시 도전! MLCC 100pF 2개 직렬 50pF, 그 50에 17 더하기, 검은 띠 27+17, 27+27, 17 Only, 3.5… 3.5pF는 확실한 불량으로 결론을 내림. 그리고는 한참의 끙끙거림을 거쳐서 54pF에 안착하였다. 논거? 이제까지의 모든 시도와 현상을 종합한 직관적인 결론.

(시간이 지난 후)

■ Thinking… 궁리를 위해 오류 상태를 고정함

IF IC와 MPX IC 포인트 전압은 다음과 같다. 현재 조건은 전면 패널 Mute OFF, Hi-Blend OFF, SSG 90Mhz/70dBu/100% Modulation. 시그널 미터 Full, 여전히 강제 Momo Mode, 왜율은 L/R 양쪽 공히 0.5% (=Mono 상태임을 고려하면 별로 좋지 않은 결과)

(▲문제의 HA1137W IF IC. DC Balance 어긋난 상태에 반응하는 ‘0V SW’ 블럭, 약화된 Level에 반응할 것으로 예상되는 Mute Drive Circuit가 OR Circuit에 연결되어 있음에 유의. 거꾸로 이야기하자면… 현실의 DC Balance가 0.0V이었으므로 0V SW는 0일 것이니 Mute Drive Circuit 값이 +X 값을 갖는다는 말이 된다. OR 연산 결과 1.09V가 시현되는 것인데… 내부의 어떤 조건이?  장비가 없어서 S-Curve를 직접 관찰할 수는 없고… 혹시 1st~3rd IF 처리 후 신호가 과포화 상태여서? 안타깝게도 패키지 IC의 내부를 직접 만지작거릴 수는 없음)

(▲ 어떻게 해도 HA1156W MPX IC는 정상. #8핀은 강제 Mono Mode이므로 0.0V. (내용 추가) 여기서, 램프 구동의 핵심은 Phase Comp. Block의 동작에 있다. 1) MPX IC VCO 19Khz PLL 신호와 2) #3~#4핀을 경유하여 전달된 IF IC AF 신호 중 19Khz 성분의 위상이 일치하면 #8핀에 램프 구동신호가 나타난다. 반대로 이야기하자면 1) VCO가 엉망이거나 2) AF 신호에 담긴 파일럿 신호가 엉망이면 램프 구동은 불가능이다. 요약하자면 76Khz → 38Khz → 19Khz 분주회로를 포함하는 PLL VCO의 특성상 AF 신호가 엉망이면… 다양한 문제가 생김)

(▲ 국내 회로도 기준. IF IC + MPX IC + 두 개 트랜지스터들과 D102를 포함하는 Lamp Driver 겸 강제 Mono Mode 절환 회로)

그동안 여러 전압들, 여러 현상들 나타나고 사라졌는데… 일단 다 무시하고 위 관측 내용에 국한하여 정리해보자면,

1) 먼저, 가장 중요한 팩트로서 IF IC #1핀 즉, 프론트-엔드~IF IC 입력 핀까지는 무조건 정상이다. 이미 27pF와 50pF에서 양호한 튠업 상태를 확보했었고 분명 스테레오 램프 점등된 바 있으며 주파수 카운터도 예나제나 변함없이 정상이니까.

2) #12핀 1.09V는 강제 Mono 모드를 만드는 동인. 본류를 찾아가자면 Control 라인의 검파코일 동작과 관련이 있겠다. #13핀 Multi-Path 강도가 여전히 높은데 IF IC가 뭔가에 의해 그렇게 처리하고 있는 것.

뭘까? 알 수 없는 PCB 박리, 냉땜이 있거나 아예 IF IC가 고장난 것이거나? 아무튼 DC Balance 시원시원하게 잘 맞춰짐에도 두 전압은 비정상적으로 높다. 전압의 의미, 그대로 해석한다면 IF IC 처리 품질이 안 좋다는 뜻 그리고 그것은 IF IC와 그 주변에 모종의 부조화가 있는 것이 된다.

3) 가끔 Free Run(*) 틀어지기도 한다. 그것은 MPX IC 문제가 아니라 IF IC가 건네주는 신호 특히 파일럿-톤의 신호 품질 문제로 추정된다. 물론 그것은 또… 어떤 근본적인 원인 때문에 만들어진 것이겠고. 예를 들어 눈으로 볼 수 없는 AF 품질 불량.

* VCO 가변저항을 대충 맞춰도 어느 정도는 스스로 76Khz 혹은 19Khz를 유지하는 기능. 생각해보면… 자동 교정 행위를 위해서는 IF IC에서 넘어오는 ‘FM 세상의 절대 기준’ 즉, 19Khz가 필요하다. 그러므로 틀어지는 순간은 IF IC에서 19Khz가 깨끗한 형태로 안 넘어오는 것. 그 이유는 어쨌든… 돌발적인 검파 불량. WHY?

4) 혹시 기기 발열에 따라 달라지는 것인지? 뭐가 되다가 말다가, 왜율이 늘었다가 줄었다가… 빈번하게 정형화시킬 수 없는 에러의 반복이다.

이쯤에서 잠정 결론을… “IF IC 자체 또는 근접한 주변에 모든 에러를 유발하는 뭔가 숨어 있다. 54pF가 원인 아님”

대비용으로 IF IC 주문해 놓았고… 다음 편에서 크게 심호흡! 하고 IF IC 불량과 냉땜 + 패턴 분리, 두 개 항목을 심각하게 검토해보기로 한다.

* 관련 글 : 인켈 TK-600 아날로그 튜너 (7), IF IC 오류 검토 등

(내용 추가) 다음은 HA1137W 동작 이해를 위한 참고 자료.