Sherwood S-8910 리시버의 디지털 검파 회로

글쓴이 : SOONDORI

일본에서 제조된 셔우드 S-8910/S-7910 리시버의 홍보물에, 묘한 그림 한 장과 몇 줄 설명이 제시된다.

“디지털 검파라믄서… 먼 말이여?” S-8910 튜너부 회로를 가져와 살펴보면,

1) 그냥 그렇고 그런, 1970년대에는 고 수준이었을 FM 4련 프론트엔드 회로.

2) LA1230 IF IC + 단동조 검파코일 구성 이후 영역에서… IF IC #8 신호(=위상이 90도 반전되기 전 상태)는 TR203을 거쳐 <TI社 SN74121 바이브레이터 IC>의 슈미트 트리거(Schmitt Trigger) 핀, #5에 연결된다. #5의 내부 회로가 어떤 지점에서 HIGH이면, 해당 IC 출력인 #1과 #6에서 각자의 위상이 정반대인 두 개 펄스가 나올 것이고, 그것이 <RC4558 OP.AMP>의 #2, #3 입력 핀으로 전달되며…

3)  SN74121의 두 출력 파형이 완벽하게 같고 동일 위상이면, 다음 단에 있는 OP.AMP의 Inverting/non-inverting 입력 처리 준칙에 따라서 OP.AMP 출력은 0V. 즉, NULL이 된다. 다른 말로는 ‘위상 상쇄’. 말이 그렇다는 것. 멀티 바이브레이터의 출력 정의 때문에 동일 위상일 가능성은 없다. 그런 상황을 만들어 내는 것은 비정상 입력 즉, 노이즈뿐.

거기까지는 그냥 그런가 보다 하고… 그런데, LA1230의 IF Out 핀, #6을 그대로 MPX IC 입력 핀에 연결하는 게 상례인데, 이 리시버 설계자는 조금 다른 생각을 했다?

매뉴얼의 어떤 페이지를 읽어보면,

1) 우선, 노화되기 십상인 튜블라 커패시터가 들어가는 비율 검파 및 직교 검파의 흔들림, 조정점 틀어짐, 그런 것에 의한 왜율 증가를 원천적으로 배제할 수 있는 아이디어라고 하고… 공장 조립품셈 줄이기도 가능.

2) 멀티 바이브레이터 IC가 생성하는, 논리만으로는 매우 정확한 <내부 기준 신호>가 바라보는 IF 신호에 어떤 어긋남이 발생하면 즉, <내부 기준 신호>로부터의 Deviation이 포착되면, 그것을 유효한 음성 신호로 취급한다. 그러므로,

(기존 검파 방식)
IF 10.7Mhz ± Deviation 75Khz

(새로운 방식)
IF 신호에 연동되지만, 자체 생성된 5.35Mhz ± 슈미트 트리거 검증을 통과(=Jitter Free. 특정점 이하 잡신호 제거)한 Deviation 75Khz.

여기서,
주파수가 1/2이 되는 것은 단순히 멀티 바이브레이터 속성 때문이다. 펄스폭은 C와 R로 고정된 상태, 펄스 전압은 당연히 균일한 값. 슈미트 트리거가 통제하는 <펄스 시작점>만 Deviation에 종속된다. 가만있자, 75Khz ÷ 5350Khz이면 1.4% 변화인데… 어쨌든.

→ 아래에서, A1과 A2는 Q 핀에 직결되어 있다.슈미트 트리거 B에 트리거점 이상(=최소 1.2V 이상)의 값이 확인되면 이후 HIGH. B가 트리거점 이하로서 LOW가 될 때는 A1과 A2 직결 때문에 Q 핀 LOW 즉, 멀티 바이브레이터는 동작하되 출력이 LOW이므로 OP.AMP 입장에서는 출력 0V. 즉, 노이즈 레벨은 무효.

→ OP.AMP에 입력되는 두 펄스의 위상이 같으면 상쇄, 소멸. 위상이 다르면 통과. ‘통과’라고 함은, 설계자가 정한 적당한 전압이 OP.AMP 출력 핀에 나타난다는 뜻
→ 5.35Mhz 플러스 알파인 ‘통과 신호’로서, <펄스 시작점>과 고정 펄스폭과 규칙적인 어떤 전압이 뭉뜽그려진… 순간적인 수평축(On Time 시간축) 신호 변화가 OP.AMP #1핀에 연결된, DC 성분을 제거하는 커플링 커패시터를 지나면서 저속으로 등락하는 음성신호가 된다. 그리고 그것이 C과 R로 구성된 Low Pass Filter(=De-Emphasis)를 거쳐서 MPX IC에 전달된다.

잔류 캐리어(Residual Carrier)가 남는다는 이야기는, 커플링 전해 커패시터가 Mhz 신호를 제대로 취급하기 어려워서? 그렇든 말든 LPF에서 19Khz와 함께 제거됨. 일반 튜너의 경우는. 논리상 검파회로 안에서 사라지고.

이상의 처리에서,
a) 구질구질한 튜블라 커패시터와 코일은 철저히 배제되어 있음.
b) 두리뭉실 기본 사상은… 펄스의 폭 내지 펄스 대 펄스의 간격에 기대는 펄스 카운트 검파(싱클레어 PCD, 캔우드 PCD, 파이오니어 DDD, 기타)와의 유사성이 있다고 생각하고,
c) ‘디지털 검파’는 무슨… ‘펄스 위치 검파’ 또는 ‘펄스 땡땡 검파’가 합당하다. 그저 경쟁 회사와의 용어 차별화를 시도한 것으로 보고 넘어감.

3) IF IC에 붙은 단동조 직교 검파 코일은, 시그널 플로우 제어나 미터 구동 등을 위한 보조 용도로 쓰면 그만이다. 다른 고급 튜너에서 그리하는 것처럼.

이상에서,

대단히 혁신적인가? 구조가 특별하고, 튜너 관리 부담을 줄이자는 취지는 상당히 좋은데, 막상 주요 스펙이 그럭저럭이다.

50dB Q.S. 34.77dBf(30uV), THD 0.3%@Stereo, S/N 65dB@Stereo, 분리도 45dB@1Khz.

1970년대의 기기에서 Under 값을 기대하는 것은 큰 욕심? 논리는 좋은데 그 시절의 사용 소자나 종단 커플링이 거시기했다? 최소한 THD가 넉넉한 0.1%대였으면 좋았을 것을…

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(내용 추가) 재 생성된 캐리어 5.35Mhz가, C233 10uF 전해 커패시터를 통해서 시원하게 흐르는 것은… 어렵다. 제대로 통과시키지 못할 것.

1) 커패시터는 기본 용량과 내부 기생 성분에 의해서 임피던스, ESR 특성이 달라지고…

2) 변화하는 스피커 임피던스에서 최저점을 공칭 8오움으로 식별하는 것처럼, 임피던스 최저점인 ‘자기공진주파수’가 있으며, 그 지점을 지나면 신호 전달의 방해 인자인 임피던스는 쭉~ 증가한다. 그리하여, 등락하는 신호라고 해도 전해 커패시터의 성질머리에 안 맞아서 감쇄. 그 감쇄된 ‘약간’이 LPF로 넘어갔다가 필터 속성에 의해 Cut-Off되는 것으로…

(이상 출처 : https://www.chemi-con.co.jp/en/faq/detail.php?id=alFreqCh)

(내용 추가) 동일 위상, 반대 위상의 비교. OUT 라인의 돌출 펄스는 Rising/Falling Time 지정 때문이므로 무시. 쓰기는 편한데… Qspice는 여전히 버그가 있다.