글쓴이 : SOONDORI
지난 작업에서, 연관되었을지도 모르는 두 가지 이슈를 확인하였다.
* 관련 글 : 금성사 GCD-606 CDP 탐구하기 (18), DC Motor Servo 회로 탐색
1) 마이크로컨트롤러가 모터 드라이브 보드에 전달해야 하는 KICK 명령 즉, CLV 펄스를 생성하지 않는다. 이유는, 어떤 조건이 충족되지 못했기 때문에.
2) 입력 임피던스 1M 오옴 오실로스코프 직결 시 아래와 같이 정상 관측되던 <메인 수광센서>의 신호가…
노이즈 필터링 회로 직전, 그러니까 커넥터 접속부에서 감쪽같이 사라진다. 신호의 전류량이 너무 적어서? 혹은 LD 즉, PIN 다이오드의 발광량이 너무 과소하여?
■ 신호 사라짐 현상의 분석
이하는, CD가 적재되었음에도… 신호 사라짐 현상 때문에 마이크로컨트롤러가 초기 광 반응이 없다고 오판하고 KICK 펄스를 생성하지 않는다는 오류 가설을 상정한다.
우선, <메인 수광센서> 출력 신호에 갈음하는 (예) 4Khz 방형파 펄스를 < RF 보드>에 강제 주입하고 반응을 살펴보았다. 역시 현격한 감쇄와 변형이…
(시간 흐른 후)
IC 내부의 인버터 회로 다음과 같이 구성된다.
아래쪽이 ON이면 위쪽 출력은 0V, OFF이면 Vdd가 출력된다. 그렇게 반대로 움직이는 상식적인 구조. 다이오드는 보호용 & Vdd 절반을 유지하는 용도로 배치된 것.
뭘까?
그래서 단순! 무식! 과격하게! 아날로그 멀티미터의 레인지를 최대로 놓고, 리드-리드 저항값을 관찰하였다.
아날로그 미터를 쓰고 있기 때문에… <IC Vss핀 = FET 소스(Source)>를 기준으로 표의 왼쪽은 멀티미터의 건전지 플러스(+)가, 오른쪽은 건전지 마이너스(-)가 연결되는 조건이다. 각각의 상황에서 나머지 프로브는 <FET 게이트(Gate)>에 연결. 그러므로,
1) 표의 왼쪽
단품 MOSFET라면, 무한대 저항값이 나와야 한다 → 보호용 다이오드를 통해 순방향 우회 전류 흐름이… → 마침 중간에 일반 저항이 있다. 그러므로 저항값이 같게 나오는 게 당연함. 그리고 그런 구조에서 오류 판단은 불가능.
2) 표의 오른쪽
드레인-소스 사이의 극소 정전용량 때문에, 바늘이 수 M 오움? 살짝 올라갔다가 천천히 무한대로 다시 내려오는 것이 정상이다. 거기까지는 좋은데, 700K 오움에 고정된 #3핀이 이상하고, 각 핀의 반응이 서로 다른 것도 이상하고… → IC 블록도라는 게 지극히 관념적인 것이라서 그 안에 무엇이 더 들어있을 가능성이 있으니… 보수적 관점에서 긴가민가한 상황.
(시간 흐른 후)
그래서, IC 세그먼트 하나를 골라서 입력 대 출력을 관찰하였다.
1) 파워서플라이 ON = IC 정상 통전 : 4.**V 레벨에서 신호 취급 중.
구간 전압 A = 1.0V이고 구간 전압 B = 4.0V라는 이야기. 일단, 그런가 보다…
2) 파워서플라이 ON이되 (+) 출력 단자를 Cut Off 한 상태 = 파워서플라이 GND와 IC Vss는 연결된 상태 = 어쨌든 IC는 동작 불능 상태 : +1V 상승한 5.**에서 신호 취급 중이다. 반전처리도 되고 있으니… 희한하다.
IC가 도저히 죽지 않는 이유를 상상해 보면, 신호발생기 HIGH(=5V)일 때 그 전압이, 다이오드를 통해서 두 MOSFET를 구동하는 것. 말하자면, 입력 펄스 전위가 순간적으로 Vdd처럼 작용 중인 것.
그런데… 결과만으로는 <구간 전압 A =0V>가 되어버린다. 왜 그럴깡~? 위쪽 MOSFET ON 상태에서의 <ON 저항> 즉, R_ds는 최대한 0오움 근접일 것이니… 다음과 같이 블럭도에 표현되지 않은, 숨겨진 내부 저항이 있다면 납득할 수 있다.
말씀인즉, 정상적으로 Vdd에 5V를 공급할 때, <Hidden R>의 전압강하가 1.0V이고, Input 핀 펄스로 전원이 감당될 때는, Hidden R이 영향을 주지 않을 것이니 Full HIGH가 5V인 것이고.
(▲ 대기 상태. ▼ 입력 펄스에 의해서 통전에 준하는 상태가 되었을 때 → 위쪽 MOSFET가 ON → R_ds는 가급적 0오움에 수렴)
이 논리면… 1)이나 2)나 근간은 같은 것이 된다. 그리고 앞서 슈미트 트리거 동작이 정상적이었던 것도 잘 설명된다.
* 관련 글 : 금성사 GCD-606 CDP 탐구하기 (17), 메인 수광센서 획득 펄스의 전달 오류 검토
(시간 흐른 후)
3) 이번에는 파워서플라이 연결선을 모두 제거 = 오로지 IC의 입력 및 출력핀 두 개만 사용하는 조건 = 마치 일반저항을 하나만 쓰는 것과 같은 상황 = 완전히 Passive한 상태 : 반전 효과 없다. 왜곡이 있지만, 입력 신호가 무사통과 중이다.
“응? 이래도 되나?”
모든 게 Passive인 상태에서, 어떤 내부 경로를 통해서 신호가 줄줄~ 흘러가고 있다니… 분석은 다음과 같음.
1) 신호발생기 LOW → 일체 에너지 공급이 없기 때문에 당연히 Output은 LOW.
2) 신호 발생기 HIGH → 다이오드 → HIGH 주기 동안 일시적인 전원 공급 = 두 MOSFET가 파워서플라이 +5V를 공급받는 것과 같은 상황이다 → (문턱 전압 및 포화 설정과 관련된, 중간에 일반 저항이 있다고 해도) 입력 펄스 5V는, 충분히 아래쪽 MOSFET Gate-Source의 요구 V_gs를 충족할 것이다 → 그리고 다음과 같은 혼합 경로를 거치고 입력 펄스의 상당 부분이 Output 단자로 넘어가고 있다. 마치, 개념적인 일반 저항이 중간에 놓여 있는 것처럼.
그런데 위와 같은 과정을 거쳐서 입력 펄스가 어영부영 Output 핀으로 갈 때, 아래쪽 MOSFET의 동작에 의해 출력 펄스의 위상이 반전되어야 한다. 그런데 현실은 그렇지 않다?
그게 아니고…. 관측 시 GND를 무시했기 때문이다. 펄스 통전 중 어떤 종합적인 저항값이 약간량 감쇄를 만들어냈고, GND 작용이 없기에 Input 펄스 상당량이 위상 반전 없이 그대로 Output 핀으로 간 것처럼 보인 것.
(시간 흐른 후)
TC40H004P(=대체품 TI SN74HC04) 단품은 지극히 정상이다. 그러면, <메인 수광센서> 출력 전류가 너무 작은 것이고, 그 이유는 LD 발광량이 너무 작은 것이다”라고 결론을 내려야 하는지?
글쎄요? 위 궁리가 펄스 사라짐 현상을 완벽하게 설명하지 못하고 R_gs의 특이 반응은 여전히 갸우뚱이라서,
1) 연결된 두 MOSFET 내부를 개념적으로 분리하고 IC #1핀(=Input), #2핀(=Output), Vdd와 Vss의 정/역 저항값을 확인해 보았다.
a) 게이트-드레인 저항(R_gd) : Input 핀에 멀티미터 건전지 (+*) = 올라갔다가 서서히 감소 → 고정값을 기대하였으나 그렇지 않음 = Error? → 블록도는 개념적인 것이므로 단정할 수 없음. Input 핀에 멀티미터 건전지 (-) = 270K 오움.
b) 게이트-소스 저항(R_gs) : Input 핀에 건전지 (+) = 55K 오움, Input 핀에 건전지 (-) = 270K 오움 → 상승 후 하강을 기대하였으나 그렇지 않음 = Error? → 블록도는 개념적인 것이므로 단정할 수 없음.
c) 드레인-소스 저항(R_ds) : Output 핀에 건전지 (+) = 50K 오움, Output 핀에 건전지 (-) = 180K 오움.
a) 게이트-드레인 저항(R_gd) : Input 핀에 건전지 (+) = 올라갔다가 서서히 감소 → 이상 반응? 병렬 우회 경로를 구성하는 위쪽 MOSFET 영향이다 → OK 간주, Input 핀에 건전지 (-) = 270K.
b) 게이트-소스 저항(R_gs) : Input 핀에 멀티미터 건전지 (+) = 올라갔다가 서서히 감소 → OK!, Input 핀에 멀티미터 건전지 (-) = 55K 오움.
c) 드레인-소스 저항(R_ds) : Output 핀에 건전지 (+) = 130K 오움, Output 핀에 건전지 (-) = 50K 오움.
이상의 것만 가지고 생각해 보면, P-채널 소자의 반응이 이상함. 그러나…
2) 확인을 위해 사인파와 삼각파와 방형파를 주입하고 해당 세그먼트의 반응을 확인해 보았다. 4Mhz까지 모든 게 정상이다.
그러면… 도대체 <메인 수광센서> 신호는 왜 사라지는 것일까?
(시간 흐른 후)
■ On Board 분석
IC를 다시 마운트 하고, +9V/-9V 전원을 인가하고, 신호발생기로 적당한 펄스를 주입하면서 동작을 살펴보았다.
결론만 이야기하자면…
1) 역상 유지 조건으로, 상식적인 파형이 관찰되었다.
(▲ IC102의 #5, #6핀)
2) IC102의 경우, 적분회로 때문에 지나치게 높은 주파수에서는 방형파가 삼각파로 변형된다는… 다음은 13,888hz일 때. 약 14Khz.
(▲ IC102의 #7핀)
참고로, Sweep 신호를 주면… CDP 조정 시 흔히 제시되는 것과 비슷한 파형이 나온다.
(▲ TP4 RF 출력)
(▲ TP2 Focus 출력)
기타 이런저런 조건의 테스트에서, 모두 정상.
그럼에도 <신호 사라짐> 현상은 명확하게 규명되지 않았다. <메인 수광센서> 출력이 명확하게 존재하고, <RF 보드>가 제대로 작동 중인데, 둘을 묶으면… 커넥터를 기점으로 무슨 예외 변수가 개입하는 것인지? 하~
(시간 흐른 후)
■ KICK 펄스 생성 오류 분석
잠시 시선을 돌리기로 하고… 예전 작업에서 각종 스위치 동작을 점검하였지만, 노파심에 한 번 더!
점검 과정에서, 리미트 스위치(*) 동작이 약간 부실한 듯하여…
* CD 밑면, 데이터가 있는 영역에 픽업 모듈 렌즈를 정렬시키는 용도. 턴테이블 큐잉과 같다. 서비스 매뉴얼에 제시된 그대로, 조정 나사를 돌려서 스위치가 On이 되는 지점을 적절히 선택.
분해하고 접점을 청소.
픽업 모듈을 어찌어찌하여 레일 중간으로 위치한 다음, 전원을 투입하면 픽업 모듈이 기기 앞쪽으로 이동하고 리미트 스위치 작동점에서 정확하게 정지하고 대기한다. 그 말은 위치의 영점 조정에 관련된 전처리 변수가 제대로 설정되어 있다는 뜻이다. 예를 들어, 트레이 닫힘 인지와 같은 것. 다만… 안타깝게도, 스핀들 모터의 묵묵부답은 여전함.
이번에도 글이 너무 길어져서, 이쯤에서 끊어가기. 그리고…
다음 작업의 준비물은, 200~300원짜리 신품 TI SN74HC04 IC 한 개. IC가 50%쯤 불량일지도 모른다는, 계속되는 의심을 삭제하고 가야겠다.
* 관련 글 : 금성사 GCD-606 CDP 탐구하기 (20), 신호 전달 오류와 KICK 펄스 생성 오류의 검토 #2
