롯데전자 LT-8300 타이머 튜너 (4), 프론트엔드 반응 관찰

글쓴이 : SOONDORI

뭘 했더라?

한 번에 몰아서 할 수 없는, 나눠 하는 DIY 작업에서는 종종 직전 기억이 가물가물하기 십상이다. 프론트엔드 종단 기준, 동조 주파수에 종속되는 시그널 미터 레벨의 감소 현상이 목격되었고… 그래서 프론트엔드 내부에 문제가 있다는 결론을 내렸다.

* 관련 글 : 롯데전자 LT-8300 타이머 튜너 (3), IF 시그널 이슈의 원인은?

그다음은…

■ 문제 현상 정의

문제 현상을 고정해두기 위해 전원 투입하자마자 ‘동조 주파수 대 시그널 강도’를 관찰해보았다.

(▲ SSG 60dBu + Signal Meter TP 단자에서 측정, 절대값은 전혀 의미 없음)

약간의 등락은 이해할 수 있지만, 이런! 봉우리가 보이는 반응 곡선이라니… 허참!

이번에는 (SSG 무시) 프론엔드 VT 단자 즉, 버렉터 통제 전압을 관측해보았다. 기대한 바 그대로 지극히 선형적이다. 즉, PLL, Loop Filter/적산기 등 전체 제어 시스템은 정상.

그렇다면 결론은… <PLL/적산기 등 집합된 디지털 제어 영역>과 <LC 아날로그 영역>의 기능적 부조화가 원인인 것.

■ Varactor 반응 확인

통제 전압 반응이 선형적인데 LC 회로 처리 값은 선형적이지 않다니… 1) 일단 불변의 구리 선 L은 배제함이 좋겠고, 2) 반도체 소자 속성에 종속된 C가 문제일 것이며 쉽게 생각하기로는 버렉터(Varactor/VariCAP) 반응 구간이 선형 동작 구간에 있지 않고 급격히 변화하는 어떤 지점에 가 있다는 뜻이겠다. (물론, 부품 고장 등 배경 원인이 따로 있을 수 있음)

밀봉 쉴드 케이스 안쪽 소자가 뭔지 모르겠고 스펙 얻기도 어려울 것인지라… 일단, OSC 코일을 조작하여 87.5Mhz VT 전압을 2.0V로 설정한 다음 VT 전압, 시그널 미터 반응을 다시 살펴보았다.

(▲ 코일 벌어짐은 VT 전압 Down, 밀접 시키면 VT 전압 Up. 주파수 대 L/C의 관계식을 생각하면 당연한 일이다)

○ VT 전압 : Voltage Span 감소. 선형성 그대로 유지됨.

○  SSG 60dBu 기준 시그널 미터 TP 파형 : 첫 번째 관찰에 비해 VT Min. 값 낮아졌고 Voltage Span은 약간 좁아짐. Peak점이 98Mhz에서 90Mhz로 이동된 상태.

코일 변형 한계를 보건대 더 낮은 전압이나 3V 초과 전압은 설정 불가능. 아무래도 2~3V 적정 범위인 듯하다. 이번에는…

○ 시험 삼아 높은 쪽으로! 2.5V@87.5Mhz로 설정. 시그널 미터 전압은…

○ 한 번 더 ! 2.8V@87.5Mhz로 설정한 경우.

프론트엔드 출구에서 Band Pass Filter인 IFT가 모든 출구 신호를 통제하므로 선국 Up/Down에 따른 10.7Mhz의 시그널 감쇄 현상은 OSC 주파수 변화가 선형적이지 않다는 뜻이다. 아무래도… 버렉터 단품 불량이거나 안쪽 트랜지스터 내지 세라믹 커패시터 등 부품의 불량이거나.

■ OSC Frequency 확인

공진 요소 L과 C 중 C가 문제라는 판단을 검증하기 위해 프론트엔드 국부발진 주파수 변화를 직접 관찰해보기로 하였다.

일단 가장 무난해 보이는 2.5V@87.5Mhz로 OSC 코일을 재조정한 다음, 유니버셜 카운터를 LM-7200 FM_IN 핀에 접속하고…

(▲ LM7000/LM7200은 프론트엔드 OSC 클럭과 함께 IF IC로부터 IF 주파수를 받는 이중 입력 구조를 취하고 있다. 보다 확실한 폐루프 제어)

이건 뭐… 확실히 프론트엔드 내부 회로 고장이다. OSC 아날로그 회로가 오락가락하니 뭐든 제대로 될 일 없음.

위 결과표에서 100Mhz 오류, 부유 현상, 높은 쪽 N/A는 유니버셜 카운터의 카운팅 오류이다. 배경에 시그널 감쇄가 있기 때문인데… 반응 패턴에 대한 직관적인 느낌은 위 2.5V@87.5Mhz의 시그널 미터 강도 등락에 부합한다고 추정된다. 그러니까 OSC가 강도 Slope가 있는 조건으로 발진을 하고 있다는 말씀.

그것은 IF Carrier의 강도가 그때그때 달라진다는 뜻.

■ 원인의 추정

자, 그런 상황이라면…

PLL Control 로직은 당연히 문제없고, 87.5Mhz~108Mhz Up/Down은 잘 되니까 OSC 버렉터 단품 고장에 의해 OSC가 제대로 뛰지 않는 문제는 아닐 듯하고, 동조 RF 신호와 OSC 신호를 혼합하고 IFT 넘기는 좁은 구간에서 “취급 주파수가 높아지면 어느 순간 슬며시 정신줄 놓아버리는, OSC 맥동을 심각하게 저해하지는 않지만 그 강도를 다르게 만드는 어떤 부품이 문제이다”‘라는 잠정 결론이 나온다.

예를 들어 아래 ‘묻지 마 참조 회로도’의 OSC 트랜지스터 불량, Mixer 포인트 주변 트랜지스터나 세라믹 커패시터 불량, 혹시 모를 냉땜? 사실 오만가지가 원인일 것. Slop 반응으로 빗대는 바, 주파수 가변성이 있는 것을 보면 능동소자 불량인 듯하고…

굳이 예단하여 적자면 OSC 트랜지스터 또는 그에 근접한 소자(=예를 들어 트리머 상당 보조 세라믹 커패시터) 불량이 의심됨.

이유는? 앞서 OSC 출력 Only 반응 패턴이 IFT 출력 반응 패턴과 흡사하다고 판단하였고 그 경우 IFT 반응, 정확하게는 IFT 출력 신호 강도가 OSC 강도에 종속될 것이니까. 적어도 SSG Off 상태, OSC Only 관찰의 결과는 그러했다. Prescaler에서 관측한 것이므로 IFT 종단 트랜스터는 잘못이 없음.

이제 프론엔드 들어내고 쉴드-캔 뜯고 단품 검사에, 대체 부품 수배까지 해야 하는… 심히 부담스러운 작업이 되어버렸다. 끙~

* 관련 글 : 롯데전자 LT-8300 타이머 튜너 (5), 프론트엔드 분해

[ 셀프 참고용 정리]

○ 아래는 Rotel RX-940AX 리시버의 튜너부. 프론트엔드의 역할과 PLL 로직의 정리를 위해 예시되었다. 처리 흐름을 나열해보자면…

RF 동조/증폭부(B)와 OSC부(A)가 있다 → 두 신호는 C에서 만나고 → 두 신호의 차(差)인 10.7Mhz가 D를 통해 IF 단으로 넘어간다. E는 현재 <OSC 클럭/주파수>를 살짝 빼내서 PLL 처리 부에 전달하기 위한 일종의 픽업 라인.

RF를 정확하게 취급하기 위해 AGC/AFC 회로, PLL(Phase Locked Loop, Loop Lock) 회로가 부가되는데… PLL에 국한해서 살펴보면 다음과 같다.

클럭 안정성이 매우 중요하므로 클리스털 소자(=2)를 배치한다 → Toshiba TC-9157은 널리 쓰인 PLL IC(=1). TD-6140 Prescaler IC(=3)를 통해 1/n 분주된 <OSC 클럭/주파수>을 전달 받는다 → (예)93.1Mhz 사용자 선국 상태에서 OSC 클럭이 미세 변동하면 그 조정분을 만들고 Loop Filter라 불리우는 적산기 회로(=4)로 보낸다 → 필터회로에서 제어 펄스가 적당한 전위의 전압으로 바뀐다. 그 전압이 결국 Varactor 통제 전압. 한편으로, PLL 칩이 생성한 펄스 정보를 이용해서 VFD 구동부(=5, 6)가  93.10Mhz를 표시한다. 클럭 기반 동작이므로 OSC 주파수와 VFD 동작은 매우 정확하고 상호 밀접하게 연결되어 있다. 즉, 제대로 표시되면 상응하는 OSC 클럭은 정상.

위와 같은 처리 흐름에서, Span이 안 맞는 것은 PLL이 모든 RF 신호흐름과 상태를 면밀하게 검토할 수 없는 구조 즉, <OSC 클럭>의 항상성 유지에만 집중한다는 한계가 있기 때문이다. 정확한 OSC 클럭(또는 발진 주파수), 그것에 종속된 버렉터 통제 전압을 만들어낸다 한 들 나머지 영역에 대한 포괄적인 관리/통제가 배제되어 있기 때문에 언젠가는 부조화 오류가 발생할 수 밖에 없음.

* 관련 글 : Toshiba TC-9147BP, 디지털 튜너 컨트롤러

○ 아래는 OSC/IFT 조정과 관련된 예시 자료. 고정된 폭의 필터에 대응하는 좌/우 시프트 문제가 아니라 높은 선국 대역에서 시그널의 절대 강도가 슬며시 작아지는 게 문제이다. 즉, 오류의 양상이 전혀 다름.

* 관련 글 : 인켈 TK-600 아날로그 튜너 (3), 신호 물길 만들기