글쓴이 : SOONDORI
꽤 구조가 간단한 디지털 튜너인데, 설계와 구현에 부실함이 있어서… 가장 힘들게 작업하고 있는 것 같다.
* 관련 글 : Meridian FM 튜너 오버홀 (10), 양 전원 오류 검토
■ 프론트엔드 모듈의 간헐적 오작동
분명히 어떤 문제가 내재되어 있다. IF 출력이 그럴듯하게 보였다가 사라졌다가… 핀 접촉 불량? 트리머 저항의 노화 문제? 이미 다 점검했다고 생각했는데…
핀 결선을 보면,
같은 프론트엔드 모듈을 쓰는 메리디안 104 튜너 회로에 투영해 보기.
약간의 상이점이 있음. 그래서 더 궁리하고… 최종 정리를 해 보면,
T~T가 버랙터 전압 인출점. 선국 트리머 돌림에 따라 값이 그때 그때 달라진다.
(시간 흐른 후)
■ OSC 동작 변수 조정
2~7V 변동 조건으로 88~104Mhz라고 했다. 궁리하고 OSC 메인 버랙터에 붙은 보조 버랙터 및 4.7pF 제거하기 → 반응 문제 없음. 현재 MAX.는 7.5V@108Mhz로 제시된 7.0V보다 약간 높아진 상태이다.
■ 1차 튠업
‘FM Tuner’ 또는 유시 모델 ‘Model 104’ 때문에 머리 긁는 분이 계실까 싶어서 절차를 정리해 보면,
○ DIAL SPAN 확장
(예) #1 메모리에서 선국 트리머 최소 위치로 → OSC 코어를 돌려 87.5Mhz에 맞춘다 → (예) #2 메모리에서 선국 트리머 최대 위치 → 아래 <MAX. SPAN>으로 표기한, 긴 저항 트리머를 돌려 108.5Mhz(*)에 맞춘다.
* OSC 버랙터 보조 부품을 제거한 상태.
○ SSG 60dBu/Stereo/1Khz를 기준으로,
1) [SSG 97.9Mhz] → 프론트엔드 IF 파형을 보고 ‘그럴듯한 상태’로 만들기. ‘그럴듯한 상태’라고 함은, a) 출력 최대, b) Stereo LED 점등, 3) L/R 편차가 가장 큰 상태이다. 참고로, 이 튜너의 설계가 거시기하여 분리도는 조정할 수 없다.
2) [SSG 90Mhz 설정] → 코일 코어를 돌려서 즉, L값을 달리하여 그럴듯한 상태로 만들기.
3) [SSG 106Mhz 설정] → 가변저항을 돌려서 그러니까 내부 버랙터의 C값을 바꾸어서, 그럴듯한 상태로 만들기 → 그리고 Dial Span 변경 여부도 확인하기.
4) 왜율계를 보면서 가장 낮은 THD 값 찾기 → 작업 반복.
하다가 보면… “참, *랄같이 만들었네”가 머릿속을 맴돌게 됨. 그래서 적어 놓는 몇 가지 주의 사항은,
1) <Tune> 버튼 ON인 상태 즉, AFC Off 상태에 의존하지 말고 Normal 상태를 기준으로 튠업 한다.
2) 동조 방향 LED를 믿으면 안 됨. <Tune> ON 상태, Normal 상태의 FND 표시 주파수 그리고 선국 방향을 표시하는 두 개 LED 점등 여부가 완벽하게 일치되어야 하지만… 이 튜너는, 그렇게 되지 않는다.
3) 최초는, 0.1Mhz 편차는 무시하고 작업하는 게 속이 편하다. 주파수 변동 대 가변 트리머의 회전수 관계에도 설계상의 문제가 있다는 생각.
AFC를 능가하는 PLL 구조에서, 뜬금없이 AFC On/Off 기능 돌출에, 그것을 위한 인터페이스 할당이라니… 가당치 않은 일. 생각 같아서는 그 머저리의 <Tune> 버튼 회로를 날려버리고 싶음.
* 관련 글 : FM 프론트엔드와 AGC와 AFC와 PLL
아무튼, 투달투덜 1차 튠업의 결과는,
1) DIAL SPAN 중심, 97.9Mhz@60dBu : 왜율계 최소 조건에서 +20Khz, 스테레오 반응 있음.
2) 낮은 쪽 주파수를 대표하는 97.9Mhz@60dBu : 왜율계 최소 조건에서 +40Khz, 스테레오 반응 있음.
3) 높은 쪽 주파수 106.9Mhz : 왜율계 최소 조건에서 +40Khz, 스테레오 반응 있음.
여기까지가 최선이다. 물론, 아직은 많이 부족함.
(시간 흐른 후)
■ 프론트엔드 모듈의 간헐적 오작동
조정봉 타격에, 손가락 진동에 왜율계가 반응하는 것을 보면… 앞선 <간헐적 오작동>은, 오로지 소켓 핀 접촉 불량 때문이었다.
몇 번 분리/장착을 반복한 이유도 있고, 소켓 자체가 내구성을 담보할 수 있는 수준의 것이 아니기에 그러려니 하고… 긁어내기 + WD-40 한 방울 묻혀주기 + 땜으로 보강하기 + 마지막에는, 글루건으로 프론트엔드 모듈과 <IF 쪽보드>를 고정하기.
“응? 가만 있자… 소켓식 프론트엔드 장착 사례는 없는데?”
다시 생각해 보면, 민감한 프론트엔드를 땜하여 고정하지 않고 소켓으로 처리한 그 머저리의 발상이 거시기하다. 이게 참… 내구성 관점에서 그리고 구조적 관점에서 문제가 많은 튜너.
(시간 흐른 후)
■ 2차 튠업
출력이 340mV에 불과한 조건이 불만이고, THD는 더 낮아야 한다고 생각했었다. 한편으로 Primary/Secondary 코어 돌림이 신통치 않은 편이기도 하고… 여전히 덧대기 커패시터가 제 용량이 아니다?
증/감 실험을 해 보면,
1) 기존 Primary 51pF를 56pF로. 합당하다.
2) 기존 Secondary 71pF를 100+20pF = 120pF로 변경 → 다시 또 71pF로. 이게 최선인 것 같다.
3) 나머지는 동일.
○ 왜율계
– SSG 70dBu/Stereo/1Khz를 기준으로, 90Mhz, 97.9Mhz, 106Mhz에서 공히 THD 1.2%, 출력 전압 340mV
– SSG 70dBu/Stereo/400hz를 기준으로, 90Mhz, 97.9Mhz, 106Mhz에서 공히 THD 1.4%, 출력 전압 380mV.
97.9Mhz의 분리도는, 400mV 대 20mV. dB 값은, 20log(0.4V/0.02V) = 26dB.
○ 웨이브스펙트라
눈에 뻔히 보이는 n차… 하모닉을 도저히 제거할 수 없다. 쪽 보드 구조 때문인지, 교체 커패시터 문제인지, 아니면 다른 것이 원인인지? 설계 및 구현에 미흡함이 있으니, 어쩌면 이런 상태가 정상일 수도 있고. 그 머저리를 믿을 수가 없으니 기준점이 없음.
왜율계는 항상 프로브 와이어가 변수이던데… 아무튼, 보통은 왜율계의 값이 웨이브스펙트라의 값보다 높았다.
2차 조정 결과도 부족하다는 생각.
(시간 흐른 후)
■ 출력 강도 조정
일단은 돌아가니까 잠시 시선을 돌려서… 종단부 회로는 다음과 같음.
이 회로의 GAIN은, 피드백 저항 7.5K ÷ 입력 저항 3K = 2.5이다. 3K를 바꾸거나 7.5K를 바꾸면 될 것인데… 3K 수정은 <To Somewhere> 쪽의 어떤 기재 때문에 반응이 이상해진다. 그러면, OP.AMP NFB의 저항을 더 큰 값으로? 예를 들어, 3K오움에서 약 0.8V이고 1K오움 변경은 별 의미 없음.
논리상 Closed Loop 평탄도가 달라질 것이므로… 득 보다 실이 많을 것이라고 판단하여 원래대로. 즉, 이 부분은 조작한 것 없음.
(시간 흐른 후)
■ 스테레오 오작동
“참 정체를 알 수 없는 튜너구먼? 무슨 마른 카스테라도 아니고…”
잠시 일반 방송 소리를 듣고, SSG 연결하지 않은 상태에서 (무선으로) 1Khz 톤의 소리도 듣고, 이렇게 저렇게 조작도 해 보고, 편안하게 마무리를 하려는데, 잘 작동하던 것이 또! 스테레오 램프가 점등되지 않는다.
작업 내내 돌발 상황이 빈번하였는데, 이번에는 또, 뭐가 문제일까? 예를 들어, 12V 레귤레이터? 예전에 뭔가 이상하다고 생각했던 안테나 터미널 단자 내부의 무엇 때문에? 제3의 변수?
중증 환자와 같은 반응에 더하여, a) 분리도 값이 기대보다 작고, b) n차 하모닉이 사라지지 않는 것을 보면, 여전히 모자람이 있는 것이다.
일단, 머저리 때문이라는 생각을 접고… 3차 튠업을 하기로 함.
참고로 스테레오 오작동에 관하여, 이것은 <MPX 쪽보드>의 Stereo/Mono 핀에 Mono를 강제하는 전압이 인가되기 때문이다. 논리상 0.0V 전압이 인가되면 Stereo, 초과하면 Mono.
<Mono 버튼> 눌리고 LED 점등되고 적당히 토글된다. 그 반응은 문제가 없음. 그리고 갑자기 멀쩡하게 스테레오 모드로 동작하기도 하고… 분명 마이크로컨트롤러와 중간에 있는 어떤 디스크리트 회로의 오류일 것인데, 과연 무엇이 이 불안정한 상황을 만들어내고 있는 것일까?
후면에 묻지 마 땜을 하고 더하여, <MPX 쪽보드> 핀에 땜을 입혀서 접촉 불량이 생기지 않도록 조치.
(시간 흐른 후)
이런저런 고민 후, <IF 쪽보드> 입력쪽 IFT CAN 커패시터를 68p로 변경. 선국 트리머를 다시 돌리고 잠시, 웨이브스펙트라로 관찰해 보았다.
햐… 불과 15 턴(Turn)에 87.5Mhz~108.5Mhz를 감당해야 한다. 한 턴에 1.4Mhz 정도를, 그것도 아주 미세하게. 가변저항 자체가 그런 민감도를 감당할 수 없기에, 그리고 이런 회로 구조에서는 계측기로 설정한 어떤 최적 포지션을 도저히 맞출 수 없음. 20번 도전하면 한 두 번 정도? 물론, ~104Mhz일 때와 현재처럼 확장된 108.5Mhz의 사정이 다를 것이지만.
이런 식이면… 메리디안 초기형 튜너의 소리가 좋다고 말하는 분이 계시다면, 그것은 섬세한 손놀림으로 100점 짜리 트리머 조작을 했거나 그렇지 않다면 왜곡된 소리를 좋다고 하는 것과 같다. 구조적으로 그리고 기술적으로는 말이 안 되는 일이지만.
아무튼, 그런 상태에서… 마이크로컨트롤러 데이터시트를 찾이서 살펴보니, <FM Fine>으로 표기된 #13번 핀이 있다.
이 가변저항은 최적 동조 상태에서, FND 표시 숫자를 목표 주파수에 맞추는 역할을 한다. 돌려보니 그렇게 된다.
이제까지, =0.1Mhz 틀어진 주파수가 오히려 맞는 것으로 간주하고 강행했던 것이 오히려 잘한 일이었다는…
(시간 흐른 후)
■ 3차 튠업
<FM FIne> 조정하고, 이유가 있어서 선정된 타겟 주파수, 104.5Mhz 기준의 최종 결과값은,
다음은 웨이브스펙트라로 측정한 결과.
– THD : 0.4~0.5%@1Khz/70dBu/104.5Mhz,
– S/N : 약 65dB → 본래 그런 정도일 듯.
– 분리도 : 32dB → 상황에 따라 35dB 내외일 듯. 구조적인 것을 고려할 때, 40dB 이상은 무리라고 생각한다.
– 주파수 특성 : N/A. “디엠퍼시스 확인 + LPF 조정 + MPX IC 파일럿 제거 트리머 조절하였으니 알아서 잘 나오시겄쥬~”
그런데… 아마 이게 마지막 장면 아닐까? 선국 트리머의 부정확성 때문에 위 상황을 재현하기는 어려울 듯하다.
황당하게도 프리스케일러 IC를 쓰지 않았다는 설계상의 문제, 그리고 다이얼 확장 후 더 부각된 선국 트리머 저항의 민감도 문제, 부정확한 LED 동조 미터밖에 없다는 사실이 3박자 난제로 작용한다. 치명적임. 소리를 듣고 최점점을 찾는 것은 꽤 어려운 일.
이상 작업 끝?
NO! Mono/Stereo 절환이 되지 않는다.
RF/IF/AF 처리와 무관한, 버튼 제어 라인의 독립적인 문제이다. (아래 동영상 참고) 택트.스위치 바운스 제거 기능 없는 단순 플립 플롭 회로가 드라이버 트랜지스터를 켜고 끄고. 그러면서, MPX IC의 모드 절환 핀 전압을 0V 또는 7.*V로 만들어야 하는데, 계속 0V인 것. 한때는 계속 7.*V였고.
(▲ 완벽하게 엉뚱하고 부실한 전원부, PLL 펄스 분주 회로(Prescaler) 생략 → 그때문에 가변 트리머 위치에 전적으로 종속된 반응을 한다. 문제는 그 가변 트리머 위치가 물리적으로 달라질 수 있다. 또한 정전압 IC의 어쩔 수 없는 미세 유통 때문에 완벽한 동조 항상성 유지를 담보할 수 없다 → 계측기로 관측되는 미세 부유 현상 + 시스템 예열 과 냉간 동작의 차이, 단순 플립 플롭 회로를 사용 → 버튼 채터링 문제, 동조 미터의 편이, 선국 트리머의 민감도 문제, 로터리 스위치의 접점 상태 이슈, 기타. 가장 큰 문제는, 구조상 최적 상태로 만들어도 사용자가 최적 상태로 들을 수 없는 튜너이다. 대충 쓸 수밖에 없는 튜너. 여기서, 음색에 대한 평가는 하지 않음)
끝도 없는 오류들. 그렇게 될 수밖에 없었음을 알고 나니… “도대체가 메리디안, 이것들은 증~말… 밥 스튜어트, 이 인간은 증~말…”
국내 시장에서 돌아다니는 것의 10개 중 9이 과연 어떤 상태일지? 메리디안 104를 포함하는 그들의 어설픈 초기 튜너에 대해서는, 심하게 따지고 더, 더, 더, 따지고 볼 일이다.
* 관련 글 : Meridian FM 튜너 오버홀 (12), 인터페이스 오류 조치
(아마도 해외의) 누군가를 위한… Meridian FM Tuner Simplified Circuit Diagram.
(▲ The second IFT installation direction could be reversed. In other words, the first and second sides are switched. Why did stupid Bob Stuart do that? Please, check it and let me know the truth if you know)
