금성사 GCD-606 CDP 탐구하기 (17), 메인 수광센서 획득 펄스의 전달 오류 검토

글쓴이 : SOONDORI

지난 작업에서, 1) +9V를 공급받는 <메인 수광센서=IC>의 전압 출력은 정상인데, 2) <RF 보드>로 연결되는 <CN53 커넥터>를 꽂자마자 즉시, 무감의 상태로 진입하는 문제를 확인한 바 있다.

신호 라인의 단락을 연상하게 만드는 문제인데..

커넥터를 분리하고 <RF 보드> 단자 핀의 저항값을 관찰 → 모두 10K 오움 정도. 그 상태 그대로, <RF 보드> 주변의 전압 관찰 → 모두 2.*V이다. 그렇게 정상. 헛! 너무 희한한 일.

이번에는 강제 구동 조건에서, (예) A 세그먼트 센서의 반응을 관찰해 보면,

– 픽업모듈 암놈 커넥터에 대한 오실로스코프 반응 → 기초 펄스 감지, OK!
– 그 암놈 커넥터를 <RF 보드> 숫놈 커넥터에 연결했을 때의 오실로스코프 반응 → 이번에도 FAIL!

이런 모습이면 확실히, 커넥터 접속 시 무조건 신호 라인 단락에 준하는 문제가 생기는 것이다.

“증말… 별꼴이네~”

(시간 흐른 후)

포인트 전압을 확인하고 또… IC를 제외한 부품 모두를 검사하였다. 0.**uF 커패시터 검사 포함. 눈에 띄는 것들 모두. 참고로, R108과 R109 리드에 청록색이 보이기에, 에라이~ 신품 저항으로 교체.

혹시 모르니 단자, 기타 등을 재 납땜하고 플럭스 세척까지.

여기까지 작업에서,

Toshiba TC40H004P HEX Inverter IC 불량 가능성을 제외하고는, 더 이상 만지작거릴 게 없음. 두 OP.AMP는? 그쪽으로 정보가 전달되기도 전에 생기는 오류이니… 무시.

(시간 흐른 후)

혹시라도 알게 모르게… GND와 새시 그라운드에 경로 설정의 오류가 있는 것일까? 몇 개 예시 사례를 나열하면 다음과 같다.

모두 장착된 상태에서, 저항값을 확인해 보니 특별한 게 없음.

(시간 흐른 후)

신호 발생기로 100hz 펄스를 생성하고, IC101의 입력 핀에 주입하고 출력 핀 파형이 어떻게 되는지를 확인해 보았다. 결과는…

○ 센서 세그멘트 A/B/C/D 출력의 처리

입력은 IC101의 #13핀과 #11핀이고, 출력은 각각 #12핀과 #10핀이다. 입구에서 출구로, 펄스의 HIGH/LOW가 반전되면서 자연스럽게 흐르고 있다.

위의 반전 처리는, 재미 삼아 하는 게 아니라 문턱전압을 가진 슈미트 트리거(Schmitt Trigger) 작용에 기대어 혼탁한 <메인 수광센서> 출력 신호에서 확실한 HIGH와 LOW 또는 확실한 디지털적 1과 0을 추출하려는 것.

참조 예시로서 아래와 같이 두루뭉술 사인파를 주입했을 때, 특정 전위 이상에서 나름 확실한 방형파가 출력된다. 그 방형파를 디지털 부호 1,0,0,1…으로 인식하는 것.

한 마디로, 하드웨어 노이즈 필터링이다.

○ 센서 세그먼트 E/F의 출력의 처리

어라? 설마… 답을 찾은 것인가?

확실히 하기 위해서 <RF 보드>를 꺼내고, IC를 분리하고…

차분하게 전원을 연결한 후 위 테스트를 다시 진행 → 이런! E와 F 센서 세그먼트의 입력 핀과 출력 핀을 혼동한 것. 아래와 같이 정상이다.

여기서, <메인 수광센서> 커넥터가 분리되어도 인버터 IC의 입력 핀 전압은 공히 2.*V. 문턱전압에 관련된 제작사의 디폴트 설계값.

(시간 흐른 후)

참 희한한 일이다. 독립 가동하면 센서 세그먼트의 출력 파형이 잘 보이는데, 커넥터를 물리기만 하면 무조건 2.*V 수준에서 마냥 잠잠해진다니…

WHY?

(▲ 독립 가동하고, 손으로 CD를 돌렸을 때의 파형. 출력 Peak가 5V까지 올라가는… 넉넉한 형편이다)

1) 센서 출력 전류 부족?

오실로스코프 입력 임피던스는 1M오움. <RF 보드>의 입력 임퍼던스는… 잘은 모르지만, 그것보다는 많이 낮을 것. 센서 세그먼트를 작은 발전기라고 할 때, 그리고 출력 전류량이 과소하다고 가정할 때, 부하 저항이 적당히 크면, V = I × R 공식에 의해 적당한 전압이 관측될 것이고 부하 저항이 너무 작으면… 펄스는 말 그대로 땅에 묻힐 것이고. “너무 작으면”은 곧 단락과 같음.

그런 상상을 정리하면, 센서 세그먼트 전류량 과소 = 이유는, 센서 세그먼트 수광 감도 낮음 = 기본적으로 다이오드는 전류 소자. 그러므로 출력 전류가 작다? = 그 이유는, LD 발광량이 작기 때문이다? 그런 것이면 정말 난감해진다. 그런데…

아래 MOSFET 중심의 IC 내부 구조를 보면 그럴 가능성은 작다는 판단.

(▲ 위쪽 = P-채널, 아래쪽 = N-패널. 두 소자 모두 Enhancement Type, 내부에 게이트 전류를 제한하는 저항이 있고… 다이오드는 Vdd/2 전위를 만들고 소자도 보호하기 위한 것)

2) MOSFET 게이트-소스 커패시턴스

반도체층을 붙여 놓으니 자연스럽게 두 개 이상의 층이 극소 용량 커패시터처럼 작용한다. 줄임말 표기는, C_gs(Capacitance of Gate-Source). 펄스를 다루는 회로에서는 은근히 골치 아픈 물리적 제약이기도 한데… CD를 손으로 돌릴 때의 단발성 펄스가 그쪽 경로로 흘러가 버리는 장면을 상상해 보았다.

그러니까, IC의 물리적 속성 때문에 강제 생성했던 펄스가 무시된 것으로 보고… 100Khz 방형파 신호를 주입했을 때에도 반전 출력이 정상적으로 제시되니까 이 IC는 기본적으로 정상?

그런 듯. 그러나 커패시턴스와 동작은 약간 국면의 차이가 있으므로 100프로 확신할 수 없음. 다음 작업에서 다시 IC를 분리하고 Input 핀과 GND의 속성을 확인해 보고 정상이라면, <Disc Motor Servo Circuit> 등 나머지 회로에 시선을 돌리기로 한다.

(내용 추가) 입력 임퍼던스 10K오움인 아날로그 멀티미터를 물리고, 병령 연결한 오실로스코프에 파형이 잡히는지를 확인 → 파형 사라짐. 그러므로, CD 강제 돌림 펄스가 Peak성 노이즈 취급을 받았던 게 맞다. 필터 소자나 다름 없는 HEX Inverter IC의 속성을 생각하면 그럴 법한데… “그래도 섭섭하게, 한 두 펄스라도 넘겨줄 것이지… ”