Luxman T-110U 아날로그 튜너 (10), 비율검파 CAN 코일

글쓴이 : SOONDORI

검파 부 DC Balance +4mV 이슈를 발견한 후 이어지는 작업.

* 관련 글 : Luxman T-110U 아날로그 튜너 (9), +알파 퍼센트의 원인을 찾아서

■ 비율검파 회로와 0.0V

아래는 표준 비율검파 회로. L3의 탭이 양분하는 상/하 두 덩어리 코일의 속성(저항 혹은 인덕턴스), C3/C4, R1/R2, CR1/CR2 다이오드의 속성(값, 용량, 기타)이 100% 같다고 가정한다.

RF Input 단자에 매우 규칙적으로 진동하는 <10.7Mhz Carrier Only 신호>를 주입하면 그 신호는 [#1 코일+커패시터 공진회로 = LC Tank] → [#2 코일] → [#3 LC Tank] 순으로 흐른다. #3 L3 코일의 양 끝 전류 흐름은 정반대, 그에 따른 전압 극성이 정반대, 끝에 물린 두 다이오드 극성 또한 정반대.

그러므로 신호 인출점(ⓐ~ⓑ)의 전압은 두 정반대 신호가 합쳐진 결과인 0.0V. WHY? 모든 부품의 속성이 100% 같다고 했으니까. 아무튼 그 상태는 완벽한 묵음이다. <10.7Mhz Carrier Only 신호>는 아무것도 한 게 없다. 그렇다면 비율검파 회로를 ‘캐리어 삭제 도구’로 봐도 무방하겠다.

○ 그다음 상황에서… 만일 ‘모종의 기재’에 의해 CR1쪽 전압이 CR2쪽에 비해 더 높아졌다면? 또는 그 반대가 되었다면? 양자 상쇄 효과는 여전하겠지만 그리하고도 남는 게 있을 것. 그것이 부하 저항 R_L에 나타나는, 캐리어가 삭제된 음성신호.

‘모종의 기재’는 아래 벡터-다이어그램(Vector Diagram)으로 설명된다. eP, e1, e2는 위 표기와 같고… e3는 e1과 eP, e4는 e2와 eP의 Vector 합성값으로서 CR1, CR2쪽 전압을, Above/Below는 스펙트럼 그래프 내지 FFT 그래프의 10.7Mhz 중심 주파수를 기준점으로 하는 상측 또는 하측 Devation을 말한다.

(사각형의 비틀림은 전압, 전류, 위상, 코일과 커패시터의 진각/지각을 종합적으로 표현하려니 그렇게 된 것. 이상 출처 : 미 해군 전기전자 훈련교재-1998년 판)

그냥 단순하게 정리하면 1) 비율검파 회로에 파형 패턴이 규칙적인 캐리어 신호만 들어오면 양/음이 상쇄되어 묵음이 되고, 2) 캐리어 + 음성신호 즉, 유효 신호가 들어오면 Constant한 캐리어는 제거되고 변화무쌍하게 등락하는 음성신호는 그대로 통과한다, 또는 추출된다 정도로.

* 관련 글 : 튜너 이야기 #5 ? Foster-Sleeley 및 Ratio 검파

이상은 왜? 상시 +4mV가 존재하는지를 궁리해보기 위해 정리해보았다.

(시간 흐른 후)

■ 부품 속성의 불균형?

이제, 상상을 해보자면,

1) 대칭형 상쇄가 기본 기재이므로 부품 속성이 균등하지 않다면 어떤 (잔류)오류 값이 출력될 것이다.
2) 위 표준 회로도 C1과 C2에 상당하는, 실물 CAN 코일 안쪽 커패시터가 불량한 경우 다양한 문제가 생길 수 있다. 그것은 검파회로 종류에 무관하게 늘 일어나는 현상

상상을 T-110U의 회로도에 대입해보면… T201 코일, 470pF 세라믹 커패시터, 6.8K 저항을 노려보게 된다.

○ 먼저, 윤상덕 님 말씀대로 습기 등 외부 요인에 의한 노화가 있을 법한 세라믹 커패시터를 분리하고 용량을 측정해 보았다.

공칭 470pF이니까 478.1pF는 합격인데 507.7pF는… 비록 +8% 오차라고 해도 왠지 모르게 어색하다? 노파심에 최대한 짝맞춤한 신품 477.x pF로 대체하고 테스트 → 왜율계 THD 0.24%@88Mhz/70dB, 0.28%@98Mhz/70dBu로서 확실히 유의미한 저감 효과가 있다. 다만, +4mV 오류가 제거되지 않았으므로 아직은 부족함.

○ 기본 작동은 잘 되고 있으고 가만이 있는 저항이 문제를 일으킬 가능성은 극히 낮다고 판단하여 Pass.

○ 다음으로 검파코일(*)을 분리하여… 아니나 다를까 예의 진드기 튜블라 커패시터가 나타난다. 있는 그대로 측정해보았고 0.x pF라는… 있으나 마나 한 값이 나왔다. 그렇다면 역시 주범은 튜블러 커패시터?

* 말이 좋아 검파코일이지 그 자체로 뭘 할 수 있는 게 아니므로 실은 그 앞에 있는 IF 코일과 크게 다를 것 없음.

0.6, 0.4이라 하더니, 13, 20.6… 오락가락. 파괴하고 페라이트 Core 제거한 코일 Only 조건에서 인덕턴스를 측정해보았다. 아래는 멀티미터 측정 포인트 안에 어떤 형상의 코일이 있다고 가정하여 대충 적어 놓은 것으로서 당장은 앞/뒤가 안 맞는다.

(시간 흐른 후)

실물 회로도에 대입하여 궁리해보면… 다음과 같은 구조일 것.

직렬 연결된 것으로 상상한 복수 코일의 합산값이 아귀가 맞지 않는다. 이유는 감는 방법, 코일 대 코일 간 상호작용에 의해 모종의 값이 더해지거나 빠지기 때문이다. 그게… 결국은 ‘결합계수’, ‘Coupling Factor K’의 개입…

K = M ÷ SQRT(L1 × L2), K는 0~1. 보통 0.9?, L1과 L2는 자기 인덕턴스 즉, 독립적인 코일 값, M은 복수 코일의 상호 인덕턴스.?

아무튼 측정값이 맞다고 볼 때,

1) 2차 측 : 1.7uH+1.7uH 그리고 46.9pF로 계산된 공진 주파수는 12.6Mhz. 그 조건에서 10.7Mhz을 지나 약간 더 아래쪽까지 가변할 수 있으려면 상측 페라이트 코어만으로 약 ~5uH까지 인덕턴스 변화를 줄 수 있어야 한다.

2) 1차 측 : 9.1uH와 21.6pF 조합에 의한 공진 주파수 계산값은 11.35Mhz.

3) 현재 CAN 코일 아래쪽 코어는 PCB 기판에 구멍이 가공되어 있지 않아서 조정할 수 없다. (CAN 안에 조정점 두 개가 들어 있는데 왜 그렇게 놔두었을까?)

(시간 흐른 후)

■ CAN 코일 1차/2차 분리 후 테스트

노파심에 코일을 다시 측정하였고… 개입 변수 즉, K나 M의 영향은 여전하다.

○ 2차 측 용량의 결정

우선, uH와 pF 변화에 따른 공진 주파수 그래프를 그려보았다. 현재는, M과 K를 모르는 조건에서 Hz 변화에 종속된 인덕턴스 변화를 상정하고 단순 감소 비율로 10Mhz를 추정한 것이다. 약간의 Slope가 있다고 한들… 이후 작은 페라이트 코어로 적당히 완충할 수 있지 않을까?

10Mhz 부근의 인덕턴스가 2.**uH가 될 것이라고 예상하고 1차 80pF에 낙점. 그다음, 페라이트 코어 조정 여유도를 고려하되 갖고 있는 것을 기준으로… 33+33pF 조합으로.

○ 1차 측 용량의 결정

동일한 논리 적용. 갖고 있는 33pF를 쓰기로 한다.

이상 내용은 튜블러 커패시터 불량에 의해 40여 년 전의 33pF가 21.6pF로 -36.5%, 66pF가 41.6pF로 -36.96% 노화 감소되었다는 가정과 같다.

* 관련 글 : 인켈 TK-600 아날로그 튜너 (8), 검파코일과 Tubular Capacitor

CAN 밑면 PCB에 구멍을 뚫었고… 이제부터 상/하 코어를 분리하여 조작 할 수 있다.

(시간 흐른 후)

위/아래 코어 몇 번 돌려 최적점을 찾았을 때의 THD는 왜율계 0.7%, 웨이브 스펙트라 0.5% 수준. 두 코어의 반응이 상식적이니… 결론적으로 튜블러 커패시터는 바람직한 상태가 아니었다고 판단하였다.

(▲ 검파코일 수정 후, ▼ 검파코일 수정 전)

다 좋은데 문제는… Peak점이 10dB 정도 낮은 듯하고 육안으로 봐도 19Khz의 잔류 흔적이 실종된 상태. 어딘가에서 감쇄 필터링 되고 있는 듯. 뭘까? 100K오움 댐핑저항, T201 코일, 어쩌다가 틀어진 이곳저곳 가변저항 등?

아무튼 더 좋은 상태를 찾을 때까지 여러 시도를 해보기로 한다. 특기 할 사항은 가변 RCA 조정 볼륨의 조작에 따라 순간순간 THD가 변한다는 사실. 역시 ‘가변’ 개입되는 회로가 좋을 게 없다. 오디오는 단순한 게 최고.

* 관련 글 : Luxman T-110U 아날로그 튜너 (11), 검파코일과 MPX

○ 하이파이 엔진의 제시값 0.3%가 맞는지 아니면 (개인적으로는 심히 믿기 어렵지만) 럭스만 홍보 문구대로 0.08%까지 갈 수 있는 것인지??명확한 참조 기준이 없어서 갸우뚱의 연속이다.

잠시 검색을 해보았고… 아래는 어느 일본 무림 고수의 작업 결과. 60dBu 조건에서 0.5%라고 하시니… 그게 0.08%대까지는 영~ 못 간다는 방증인지?

(출처 및 글 열람 : http://amp8.com/radio/tr-tuner/luxman/lax110-2.htm)

○ 다음은 T201 코일의 용도를 언급하신 다른 일본 매니아 분의 정리. (https://bluess.cocolog-nifty.com/labo/2011/05/luxman-t-110-d8.html)

VR201 후면 ATTENUATOR in / out 감쇠 레벨 조정, VR202 뮤팅 조정, VR203 신호 측정기 진동 조정, VR204 VCO 조정 (TP30에서 19kHz 확인), ?VR205 분리 조정, ?T201 비율 검파 조정, T202 신호 미터 MAX 조정?

아래 회로도를 보고 따로 정리해두었던 내용과 약간 다른 정의. T202은 10.7Mhz를 픽업하고 주로 최적 동조점 이탈 시의 LED 점멸 동작 + 릴레이 Mute에 영향을 주는 요소이다. 시그널미터 반응에 약간의 영향을. VR203은 전적으로 미터 동작 구간 조정용이다. 그런데 서로 묶여 있으니까 보는 관점에 따라 정의가 다를 수 있음.