CS265477B1

CS265477B1 - Digital control generator wiring for control tone generators in electronic musical instruments

Info

Publication number: CS265477B1
Application number: CS866990A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Ing Krutilek
Original assignee: Frantisek Ing Krutilek
Priority date: 1986-09-29
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1989-10-13
Also published as: CS342488A1; CS699086A1; CS266198B1

Abstract

Zapojeni se týká číslicového řídicího generátoru pro řízení tónových generátorů v elektronických hudebních nástrojích. Číslicový řídicí generátor může řídit libovolný počet jednohlasých i vícehlasých tónových generátorů obsahujících syntezátor nejvyšší oktávy. Řídicí signály se sníženým kmitočtem jsou vytvářeny z periodického signálu vstupního oscilátoru hradlováním každého N-tého impulsu. V číslicovém řídicím generátoru se využívá jeden vstupní oscilátor, z něhož se odvozují řídicí signály pro řízení libovolného počtu jednohlasých i vícehlasých tónových generátorů s požadovaným pevným nebo časově proměnným vzájemným rozladěním. Uvedené zapojení je vhodné pro použití programovatelných čítačů s průchozím zpožděním menším než je polovina periody signálu vstupního oscilátoru.The circuit relates to a digital control generator for controlling tone generators in electronic musical instruments. The digital control generator can control any number of single-voice and multi-voice tone generators containing a synthesizer of the highest octave. Control signals with a reduced frequency are created from the periodic signal of the input oscillator by gating every Nth pulse. The digital control generator uses one input oscillator, from which control signals are derived for controlling any number of single-voice and multi-voice tone generators with the required fixed or time-varying mutual detuning. The circuit is suitable for the use of programmable counters with a through delay of less than half the period of the input oscillator signal.

Description

Vynález se týká zapojení číslicového řídicího generátoru pro řízení tónových generátorů v elektronických hudebních nástrojích. Číslicový řídicí generátor může řídit libovolný počet jednohlasých i vícehlasých tónových generátorů obsahujících syntezátory nejvyšší oktávy.The present invention relates to a digital control generator for controlling tone generators in electronic musical instruments. The digital control generator can control any number of monophonic and polyphonic tone generators containing the highest octave synthesizers.

Doposud se v elektronických hudebních nástrojích řada efektů vytváří pomocí fázových modulátorů s analogovými zpožáovacími linkami, nebo se ojediněle používají vícenásobně tónové generátory řízené nezávislými oscilátory. Nevýhodou fázových modulátorů je nutnost používat těžko dostupné analogové zpoždovací linky, vznik nežádoucích modulačních složek, které se musí potlačovat složitým kmitočtovými filtry a omezené propustné pásmo, což má za následek menší dokonalost vytvářených efektů. Nevýhodou vícenásobných tónových generátorů řízených nezávislými oscilátory jsou vysoké nároky na časovou a teplotní stabilitu kmitočů řídících oscilátorů a na jejich souběh při centrálním přeladování. Z tohoto důvodu se tento způsob v praxi téměř nepoužívá.Until now, many electronic effects have been created using phase modulators with analog delay lines, or rarely using multiple tone generators controlled by independent oscillators. The disadvantages of phase modulators are the necessity to use hard-to-reach analog delay lines, the formation of undesirable modulation components, which must be suppressed by complex frequency filters and a limited bandwidth, resulting in less perfect effects. The disadvantage of multiple tone generators controlled by independent oscillators is the high demands on the time and temperature stability of the control oscillator frequencies and their concurrency during central tuning. For this reason, this method is hardly used in practice.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení číslicového řídicího generátoru podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na negovanou výstupní svorku vstupního oscilátoru je připojen vstup čítače s programovatelným dělicím poměrem N, jehož výstupní svorka je připojena k nastavovacímu vstupu vyhodnocovacího klopného obvodu, jehož hodinový vstup je připojen k přímé výstupní svorce vstupního oscilátoru, datový vstup vyhodnocovacího klopného obvodu je připojen k uzemněné svorce a výstup vyhodnocovacího klopného obvodu je připojen k prvnímu vstupu hradla, jehož druhý vstup je připojen k negované výstupní svorce vstupního oscilátoru a výstup hradla je připojen ke vstupní svorce druhého tónového generátoru. Vstupní svorka prvního tónového generátoru je připojena k přímé výstupní svorce vstupního oscilátoru.These disadvantages are eliminated by the wiring of the digital control generator according to the invention, which consists in that the negated output terminal of the input oscillator is connected to a counter input with a programmable dividing ratio N, whose output terminal is connected to the setting input of the evaluation flip-flop. to the direct output terminal of the input oscillator, the data input of the evaluation flip-flop is connected to the ground terminal and the output of the evaluation flip-flop is connected to the first gate input, the second input is connected to the negated output terminal of the input oscillator generator. The input terminal of the first tone generator is connected to the direct output terminal of the input oscillator.

V každém dalším výběrovém obvodu jsou vstup čítače a druhý vstup hradla připojené k negované výstupní svorce vstupního oscilátoru, hodinový vstup vyhodnocovacího klopného obvodu je připojen k přímé výstupní svorce vstupního oscilátoru a datový vstup vyhodnocovacího klopného obvodu je připojen k uzemněné svorce. Výstup vyhodnocovacího klopného obvodu je připojen k prvnímu vstupu hradla, jehož výstup je připojen ke vstupní svorce dalšího tónového generátoru.In each additional selection circuit, the counter input and the second gate input are connected to the negated output terminal of the input oscillator, the clock input of the evaluation flip-flop is connected to the direct output terminal of the input oscillator, and the data input of the evaluation flip-flop is connected to the grounded terminal. The output of the evaluation flip-flop is connected to the first gate input, the output of which is connected to the input terminal of the next tone generator.

Odvozením řídicích signálů pro jednotlivé tónové generátory řídicím generátorem z jednoho vstupního oscilátoru se u elektronických hudebních nástrojů s vícenásobnými tónovými generátory zajistí jejich pevné nebo časově proměnné vzájemné rozladění s dokonalou časovou i teplotní stabilitou laděni a souběhem jednotlivých tónových generátorů při centrálním přeladování celého nástroje. Pevným nebo časově proměnným vzájemným rozladěním vícenásobných tónových generátorů se docílí řada efektů, jako například dokonalý i velmi pomalý chorusový efekt, různé glisandové a náběhové efekty, nezávislé vibráto pro jednotlivé tónové generátory kombinované s centrálním vibrátem, napodobeni smyčcových sborů, např. Strings a podobně.By deriving control signals for individual tone generators by a control generator from a single input oscillator, electronic musical instruments with multiple tone generators ensure their fixed or time-varying mutual tuning with perfect tuning time and temperature stability and concurrence of individual tone generators while centrally tuning the whole instrument. By fixed or time-varying the tuning of multiple tone generators, a number of effects are achieved, such as a perfect and very slow chorus effect, various glisand and lead effects, an independent vibrator for individual tone generators combined with a central vibrator, simulating string choices such as Strings and the like.

Na obr. 1 je znázorněno zapojení číslicového řídicího generátoru. Na obr. 2 je příslušný časový diagram přímého a negovaného signálu vstupního oscilátoru, hradlovacích signálů programovatelného čítače a vyhodnocovacího klopného obvodu a výstupního signálu se sníženým kmitočtem.Fig. 1 shows the wiring of a digital control generator. Fig. 2 is a timing diagram of the direct and negated input oscillator signal, the programmable counter gating signals, and the evaluation flip-flop and the reduced frequency output signal.

V zapojení znázorněném na obr. 1 je přímá výstupní svorka 2 vstupního oscilátoru 11 připojena jednak ke vstupu prvního tónového generátoru 15 a k jednak hodinovému vstupu vyhodnocovacího klopného obvodu 23.· Negovaná výstupní svorka 2 vstupního oscilátoru 11 je připojena ke vstupu čítače 12 s programovatelným dělicím poměrem N a k druhému vstupu hradla 14. Výstupní svorka 2 čítače 12 s programovatelným dělicím poměrem N je připojena k nastavovacímu vstupu vyhodnocovacího klopného obvodu 21» jehož datový vstup je připojen k uzemněné svorce 2 ^a výstup 2 vyhodnocovacího klopného obvodu 13 je připojen k prvnímu vstupu hradla 14. Výstup hradla 14 je připojen ke vstupní svorce 2 druhého tónového generátoru 16. V každém dalším výběrovém obvodu jsou vstup čítače 12 a druhý vstup hradla 14 připojené k negované výstupní svorce 2 vstupního oscilátoru 21, hodinový vstup vyhodnocovacího klopného obvodu 13 je připojen k přímé výstupní svorce 2 vstupního oscilátoru 11 a datový vstup vyhodnocovacího klopného obvodu 13 je připojen k uzemněné svorce 4., Výstup 2 vyhodnocovacího klopného obvodu 13 je připojen k prvnímu vstupu hradla 14, jehož výstup je připojen ke vstupní svorce 2 dalšího tónového generátoru 26.In the circuit shown in Fig. 1, the direct output terminal 2 of the input oscillator 11 is connected both to the input of the first tone generator 15 and to the clock input of the evaluation flip-flop 23. The negated output terminal 2 of the input oscillator 11 is connected to the input of the counter 12 with programmable split ratio The output terminal 2 of the counter 12 with a programmable dividing ratio N is connected to the adjusting input of the evaluation flip-flop 21 whose data input is connected to the ground terminal 2 ^{and the} output 2 of the evaluation flip-flop 13 is connected to the first input of the gate 14. The gate output 14 is connected to the input terminal 2 of the second tone generator 16. In each additional selection circuit, the counter input 12 and the second gate input 14 are connected to the negated output terminal 2 of the input oscillator 21, the clock input of the evaluation flip-flop 13 is connected. connected to the direct output terminal 2 of the input oscillator 11 and the data input of the evaluation flip-flop 13 is connected to the ground terminal 4. The output 2 of the evaluation flip-flop 13 is connected to the first input of the gate 14 whose output is connected to the input terminal 2 .

V číslicovém řídicím generátoru se využívá jeden vstupní oscilátor Π, z něhož se odvozují řídicí signály pro řízení libovolného počtu jednohlasých i vícehlasých tónových generátorů 16 s požadovaným pevným nebo časově proměnným vzájemným rozladěním. První tónový generátor 15 je řízený přímo signálem vstupního oscilátoru 11 a každý další tónový generátor 16 je řízený signálem se sníženým kmitočtem, který se odvozuje ze signálu vstupního oscilátoru 11 hradlováním každého N-tého impulsu obvodem složeným z čítače 12 s programovatelným dělicím poměrem N, vyhodnocovacího klopného obvodu 13 a hradla 14 připojeného na vstup odpovídajícího tónového generátoru 16 se syntezátorem nejvyšší oktávy. Dělicí poměry N jednotlivých programovatelných čítačů 12 jsou podle druhu vytvářeného efektu bud časově neproměnné a vzájemně odlišné, nebo jednorázově či periodicky proměnné.The digital control generator uses one input oscillator Π from which control signals are derived for controlling any number of monophonic and polyphonic tone generators 16 with the desired fixed or time-varying mutual tuning. The first tone generator 15 is controlled directly by the input oscillator 11 signal, and each additional tone generator 16 is controlled by a reduced frequency signal, which is derived from the input oscillator 11 signal by gating each N-th pulse with a circuit composed of counter 12 with programmable split N ratio. a flip-flop 13 and a gate 14 connected to the input of the corresponding tone generator 16 with the highest octave synthesizer. The dividing ratios N of the individual programmable counters 12 are either time-varying and different from one another or varying on a one-off or periodic basis depending on the type of effect produced.

Na výstupní svorce 2 programovatelného čítače 12 se při každé N-té periodě negovaného výstupního signálu vytvoří kladný hradlovací impuls s šířkou rovnou polovině periody negovaného výstupního signálu a jeho zpoždění Δί od sestupné hrany negovaného výstupního signálu nesmí být větší než polovina periody negovaného výstupního signálu. Od vzestupné hrany hradlovacího impulsu ve výstupní svorce 2 čítače 12 se přes nastavovací vstup výhodnocovacího klopného obvodu 13 vytvoří na výstupu 5 vyhodnocovacího klopného obvodu 13 upravený záporný hradlovací impuls, který se ukončí následující vzestupnou hranou signálu v přímé výstupní svorce 2 vstupního oscilátoru 11 přepisem invertované logické úrovně z datového vstupu 2 vyhodnocovacího klopného obvodu 23.· Upraveným hradlovacím impulsem ve výstupu 5 vyhodnocovacího klopného obvodu 13 připojeném k prvnímu vstupu hradla 14 se v tomto hradlu hradluje každý N-tý kladný impuls ze signálu v negované výstupní svorce 2 vstupního osoilárotu 11 přivedeného k druhému vstupu hradla 14 tak, že na výstupní svorce 2 hradla 14 vzniká neperiodický signál se sníženým kmitočtem, který se přivádí ke vstupu druhého tónového generátoru 16.A positive gating pulse with a width equal to half the period of the negated output signal is generated at the output terminal 2 of the programmable counter 12 at each N-th period of the negated output signal and its delay Δί from the falling edge of the negated output signal. From the rising edge of the gating pulse in the output terminal 2 of the counter 12, a negative gating pulse is generated at the output 5 of the evaluation flip-flop 13 via the setting input of the evaluation flip-flop 13 and terminates with the following rising edge of the signal in the direct output terminal 2 of the input oscillator 11 The adjusted gating pulse in the output 5 of the evaluation flip-flop 13 connected to the first gate input 14 gates each Nth positive pulse from the signal in the negated output terminal 2 of the input oscillator 11 connected to the first gate 14 input. the second gate input 14 such that a non-periodic reduced frequency signal is provided at the output terminal 2 of the gate 14 and is applied to the input of the second tone generator 16.

Na obr. 2 je pěti časovými průběhy znázorněn časový diagram elektrických signálů v důležitých uzlech zapojení. První a druhý průběh je přímý a negovaný signál vstupního oscilátoru 11 v přímé výstupní svorce 2 ^a negované výstupní svorce 2. Třetí a čtvrtý průběh znázorňje hradlovací signály programovatelného čítače 12 ve výstupní svorce 2 ^a vyhodnocovacího klopného obvodu 13 ve výstupu 2· Poslední průběh znázorňuje výstupní signál se sníženým kmitočtem připojený ke vstupní svorce 6 druhého tónového generátoru 22· Přímý výstupní signál vstupního oscilátoru 11 se využívá k řízení tónového generátoru 15 a spolu s negovaným výstupním signálem k řízení výběrového obvodu.FIG. 2 is a five-wave diagram showing the timing diagram of electrical signals at important wiring nodes. The first and second waveforms are the direct and negated input oscillator signal 11 in the direct output terminal 2 ^{and the} negated output terminal 2. The third and fourth waveforms show the gating signals of the programmable counter 12 in output terminal 2 ^{and the} evaluation flip-flop 13 in output 2. a low frequency signal connected to the input terminal 6 of the second tone generator 22 The direct output signal of the input oscillator 11 is used to control the tone generator 15 and, together with the negated output signal, to control the selection circuit.

Každý N-tý hradlovací impuls je znázorněn čárkovaně. Vyhodnocovacím klopným obvodem 13 se zajištuje vytvoření upraveného hradlovacího impulsu na výstupu 2 vyhodnocovacího klopného obvodu 13 pro spolehlivé vyhradlování každého N-tého kladného Impulsu bez nepříznivého ovlivňováni ostatních impulsů signálu z negované výstupní svorky 2 vstupního oscilátoru 11. Rušivý vliv neperiodických složek ve výstupních signálech tónových generátorů 16 důsledkem neperiodického řídicího signálu ve vstupní svorce 2 tónového generátoru 16 je potlačen syntezátorem nejvyšší oktávy v každém tónovém generátoru a při praktických aplikacích leží kmitočty rušivých signálů obvykle mimo akustický rozsah.Each N-th gating pulse is shown in dashed lines. The evaluation flip-flop 13 ensures the generation of a modified gating pulse at the output 2 of the evaluation flip-flop 13 to reliably reserve each Nth positive pulse without adversely affecting the other signal pulses from the negated output terminal 2 of the input oscillator 11. Disturbance of non-periodic components in the tone generator output signals As a result of the non-periodic control signal in the input terminal 2 of the tone generator 16, it is suppressed by the highest octave synthesizer in each tone generator, and in practical applications the interfering signal frequencies are usually outside the acoustic range.

Pro kmitočet výstupního signálu číslicového řídicího generátoru na vstupní svorce 2 platí vztahThe frequency of the digital control generator output signal at input terminal 2 is related

kde: f₂ je kmitočet výstupního signálu na vstupní svorce 2 f^ je kmitočet signálu řídicího oscilátoru 21 N je dělicí poměr programovatelného čítače 12.where: f ₂ is the frequency of the output signal at the input terminal 2 f ^ is the frequency of the signal of the control oscillator 21 N is the division ratio of the programmable counter 12.

Zapojení číslicového řídicího generátoru s jedním vstupním oscilátorem je určeno zejména pro elektronické hudební nástroje s vícenásobnými jednohlasými i vícehlasými tónovými generá tory. Kromě toho lze zapojeni využít v syntezátorech s vícenásobnými tónovými generátory, kde lze tímto způsobem snadno dosáhnout velmi pomalý chórusový efekt.The connection of a digital control generator with one input oscillator is designed especially for electronic musical instruments with multiple monophonic and polyphonic tone generators. In addition, the wiring can be used in synthesizers with multiple tone generators, where a very slow chorus effect can be easily achieved in this way.

Claims

A digital control generator for controlling tone generators in electronic musical instruments, comprising an input oscillator and at least one selection circuit consisting of a programmable split ratio counter, an evaluation flip-flop and a gate, characterized in that it is connected to a negated output terminal (2). ) of input oscillator (11) is connected input of counter (12) with programmable dividing ratio N, whose output terminal (3) is connected to adjusting input of evaluation flip-flop (13), whose clock input is connected to direct output terminal (1) of input oscillator (11), while the data input of the evaluation flip-flop (13) is connected to the ground terminal (4) and the output (5) of the evaluation flip-flop (13) is connected to the first gate input (14), the second input is connected to the output terminal (2) of the input oscillator (11) and the output game The terminal (14) is connected to the input terminal (6) of the second tone generator (16), the input terminal of the first tone generator (15) being connected to the direct output terminal (1) of the input oscillator (11).

2. Connection of the digital control generator according to claim 1, characterized in that in each further selection circuit there is a counter input (12) and a second gate input (14) connected to the negated output terminal (2) of the input oscillator (11). the input of the evaluation flip-flop (13) is connected to the direct output terminal (1) of the input oscillator (11) and the data input of the evaluation flip-flop (13) is connected to the ground terminal (4), is connected to the first gate input (14), the output of which is connected to the input terminal (6) of another tone generator (16).