Kenwood KT-1100 튜너 (12), 번외 편 – Sample and Hold MPX - 빈티지 오디오 콘텐츠와 판매, 오디오퍼브

글쓴이 : SOONDORI

그동안 잊고 있었던 글 작성. 캔우드 KT-1100의 ‘샘플 앤드 홀드 MPX’에 대한 이야기.

■ Sample & Hold의 기본 개념

ACD에 아날로그 신호를 보내기 전, 그 신호를 아주 잠깐 붙들어 매서…

더 짧은 순간의 등락이 아날로그-디지털 변환에 주는 부정적인 영향을 줄이는 방법론. ADC 입장에서는 일종의 전단 필터 정도의 역할을 하고 이것을 쓰면 ADC가 편안한 신호를 받아서 오류 없이 뭐든 잘 주물럭거린다는 이점이…

기본 처리 로직은,

아래 블럭도에서, Switch Driver가 정해진 주기로 전자 Switch의 On/Off를 반복한다 → Switch On이 되었을 때, C로 정의된 커패시터에 아날로그 Input 전압이 충전된다 → 매우 짧은 시간이 지나서 Switch Off 하는데 On에서 Off가 되는 그 잠깐 동안, 커패시터 C는 대략은 균일한 전위를 유지할 것이다. Yuji? 그것이 Hold 효과 → Sampling 시작점~Hold 시간 동안(=Apecture Time), S&H 뒤에 붙은 ADC로 값을 읽음 → 잠시 후 C의 방전 → 적당한 타이밍에 다시 Switch ON + 이후 무한 반복.

(▲ ‘샘플링’이라는 단어를 1) S&H의 감지/유지 샘플링과 2) ADC 안에서 일어나는 본격적인 디지털변환 샘플링 두 가지로 구분하는 게 좋겠다. 그러니까 같은 단어를 두 차례, 각기 다른 곳에서 쓰고 있는 것으로. 출처 : https://www.researchgate.net/figure/Sample-and-Hold-Function-Required-for-Digitizing-AC-Signals_fig2_265323668)

Analog Device MT-090 Sample-and-Hold Amplifiers

Switch Driver는 주로 FET를 쓰고 그 외 다이오드 브릿지, 트랜지스터 등 다양한 소자와 방법론이 동원된다. 아래 TI사 LF198QML과 같은 패키지 IC도 있고…

자, 캔우드는 Sample & Hold, 그러니까 줄여서 ‘S&H’로 불리는 것을 써서 무슨 이득을 본다며 자랑한 것인지?

■ KT-1100의 Sample & Hold

“저희가 꽤 특이하고 좋은 디지털 변환 방식을 썼으니까 음질이 좋겠죠?”라고 소비자를 설득하기에는 좋을 듯.

실제로 소리가 대단히 정확하다. “정확하다”는 “신호 왜곡이 적다”와 통할 것이고, “명료하다”, “깨끗하다”, “냉정하다”, “차갑다” 등 각기 다른 감성적 묘사로 표현될 수 있을 것이며… 아무튼 S&H가 거론되었다면 S&H 뒤에 디지털 변환기와 디지털 처리가 있다는 뜻.

■ KT-1100의 동작

인터넷에 공개된 KT-1100 서비스 매뉴얼은 안타깝게도 제작사의 설명 페이지가 삭제되어 있다. 누군가 PDF 변환을 하면서 “이건 뭐야?” IC 고장이면 고장이지, 뭘 고치고 자시고 할 게 없으니까 불요하다고 판단하고 빼버린 것으로 보임.

그래서 상상해본 흐름은,

○ TR7020 앞에 배치된 TR4011로부터 검파 신호가 나온다 → 모종의 회로 영역에서 Sample & Hold 처리 또는 TR7020 내부에서＜0도, ＜90도, ＜180도, ＜270도 4개 파트의 독립 샘플링 펄스를 생성한다 (※ 앞선 글에서, 이 일련의 과정을 ADC의 Digital 처리와 같다고 간주하였다) → <Hold 스위치와 Hold 앰프 조합>과 Phase Detect 블럭 및 기타 블럭에 의해, 또는 그 반대 순서에 의해 스테레오 분리를 처리한다 → 다 되면 Post Amp로 넘김.

○ 그래서 그 자랑스러운 Sample & Hold의 물리 회로는 어디에?

IC 내부에 있다면 블럭으로 명기되었을 것인데… 없다. 외부에 있는 것? 처음에는 후지쓰 MB84066 Quad Analog Switch IC(=NTE4066B 호환)와 가지런히 놓인 4개 저항 및 커패시터가 S&H를 구성하는 것으로 추정하였다. 그런데…

<AMP>로 표현된 블럭과 상호작용하여 Hold AMP 기능을 시현하고 그 대신 Sample & Hold 기능은 블럭으로 표기되지 않은 채 IC 내부에 있을 수도? 그게 참 모호한데…

다음과 같은 논리로 정리.

1) 일반 MPX보다 더, 세분화된 위상 식별을 위해 Sample & Hold의 개념을 차용하였다. 최초, S&H → ADC → 신묘한 디지털 조작 → DAC을 상상했었는데 그런 부품과 처리 절차는 없다.

2) 90도 누적 위상마다 각기 다른 샘플링용 펄스를 생성한다. 그것에 의해 샘플링이 처리된다. 샘플링이 있다면 Hold 기능이 포함되어야 하는데 표기가 모호하다. 아무려나 이후는, 밑바닥 아날로그 처리는 아니고 그렇다고 완벽한 디지털 처리도 아닌 어떤 신호 처리에 의해 어쩌고 저쩌고 스테레오 신호가 추출된다. 그와 동시에 외부 MB84066의 Hold 기능과 IC 내부 Hold Amp 조합을 거친 최종 신호가 Post Amp로 넘어간다.

3) 전체 처리 과정을 멀리서 바라보면 <Sampling → Hold>이기에 S&H을 갖다 붙인 것.

4) 물리적인 위상별 Sampling 기능이 TR702 내부에 하나. (내부 Hold 기능 존재 여부는 모름) 그리고 유형물 Hold 회로가 TR7020 외부에.

그게 뭐람. 그리 말하자면 절반짜리 디지털인데… 명확한 기술 정보가 없으니 참 어렵다.

(내용 추가) 캔우드가 의도한 샘플앤홀드의 용도는, 1) 38Khz 서브 캐리어를 정확하게 처리함으로써 스테레오 분리도를 극단적으로 높이고, 2) 부수적으로 왜율 저감 효과를 담보하는 것.

“정확하게 처리한다”는 1) 내부 PLL에서 생성한 정확한 38Khz을 기준점으로 놓고, 2) 수신 신호에 포함된 38Khz 신호를 Sample & Hold 처리함으로써, 3) 38Khz에 종속되는 파일럿톤(19Khz) 잣대를 일반 MPX 사례보다 더 정교하게 휘두르는 것 → 분리도 향상, 4) 디지털 이산처리 과정에서 수신 신호에 포함되는 잡음이 배제되는 효과 → 왜율의 감소.

그렇고… IC 외부에 배치된 Hold용 NTE4066B는 65Mhz까지 On/Off 동작을 하므로 스위칭 속도는 충분하다고 판단함.

여기서 잠깐! 만일 검파는 정상인데 스테레오 분리가 안 된다고 하면 TR7020 IC 불량을 의심하기 전에 외부 IC 스위칭 동작이나 0.001uF 커패시터에 문제가 없는지를 확인하는 게 좋을 듯. TR7020을 구하는 게 ‘하늘의 별 따기’의 1만 배쯤일 것이니… 1프로에 기대기.

○ 아래에서, 영화 “흐르는 강물처럼”이 생각나는 ‘River’ 마킹 물체는 일련의 옹기종기 커패시터와 Pull-Up 또는 Pull-Down(*) 저항 어레이. 저항 쪽은 특별한 의미가 없으나 커패시터는 Hold Amp 기능과 관련이 있다.

* IC의 어떤 핀이 전기적, 전자적으로 부유(浮流, Floating)하는 것을 막아주는 것.

아래는 비교용 자료. 소니 ST-V5 튜너에 사용된 River 마킹 부품은 단순한 Pull-Up/Pull-Down 저항 어레이이다. (사실, 처음 보는 패키지였는데 일본 River Electronic이 만든 특별 주문 어레이 제품의 표식일지도 모름. 그게 아니면 그들이 만든 범용 막대형 패턴 PCB. 공간 절약에 큰 도움이 되겠다. → (내용 추가) 최하단 그림과 같이, 그냥 적당히 잘라서 쓸 수 있는 Connecting Bracket)