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Schaltungsanordnung zur Aufhebung der bei kurzzeitigen Ausgleichsvorgängen
auftretenden impulsartigen Anodenstromstöße bei elektronischen Musikinstrumenten
mit gesteuerten Ausgleichsvorgängen Zum synthetischen Aufbau der Ausgleichsvorgänge
dienen bei elektronischenMusikinstrumenten vorzugsweise Hochvakuumröhren, die in
den Leitungszug zwischen den Tongeneratoren und Filteranordnungen geschaltet sind.
Das Gitter einer solchen Röhre erhält über Widerstände eine hohe negative Vorspannung,
so daß die Röhre völlig gesperrt ist und die am Gitter dieser Röhre vorhandene Tonspannung
am Anodenausgang der Röhre nicht erscheint. Erst bei Niederdrücken einer Taste,
z. B. der Manualtaste einer elektronischen Orgel, wird die negative Vorspannung
in Abhängigkeit von der Größe der Zeitkonstantenglieder (Widerstände undKondensatoren)
vermindert. Dies bewirkt das Öffnen der Röhre im festgelegten zeitlichen Maß, so
daß an der Anode die vom Tongenerator erzeugten Spannungen im Rhythmus des Öffnungsvorganges
der Röhre in Erscheinung treten.
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In den Hochvakuumröhren zur synthetischen Nachbildung der Einschwingvorgänge
entstehen nun bei kurzzeitigen Ausgleichsvorgängen impulsartige Anodenstromstöße,
die im Lautsprecher als unerwünschte donnerartige Geräusche zu hören sind. Zur Verrneidung
dieser Störung müßte dafür gesorgt werden, daß die Ein- und Ausschwingvorgänge ein
bestimmtes zeitliches Maß nicht unterschreiten. Dies würde jedoch eine Darstellung
kurzzeitiger Ausgleichsvorgänge, die namentlich bei elektronischen Konzertorgeln
vorkommen (10 bis 50 ms Dauer), unmöglich machen. Es sind zwar Anordnungen bekannt,
bei denen zur Unterdrückung dieser Störungen Gegentaktschaltungen verwendet werden.
Sie erfordern einen symmetrischenEingangsübertrager, ferner einen Gegentaktausgangsübertrager
sowie zwei gut ausgeglichene. Gegentaktröhren und die erforderlichen Zeitkonstantenglieder.
Für ein- oder zweistimmige elektronische Musikinstrumente ist dieser Weg wirtschaftlich
vertretbar. Soll jedoch beispielsweise bei einer elektronischen Konzertorgel eine
Vielzahl von Tönen getastet werden - je nach der Größe der Orgel bis zu 3000 Tönen
-, so müßte diese Gegentaktschaltung entsprechend vervielfacht werden. Ein solcher
Aufwand ist unwirtschaftlich, abgesehen davon, daß dann entscheidende Vorteile der
elektronischen Orgel gegenüber der Pfeifenorgel, nämlich geringes Gewicht, geringer
Raumbedarf und beliebige Standortveränderung entfallen würden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wirkung der impulsartigen
Anodenstromstöße bei einem elektronischen Musikinstrument aufzuheben, bei dem die
Klangfarben aus einer von Tongeneratoren gelieferten komplexen Ausgangswellenfo.rm
(Sägezahn, symmetrische und unsymmetrische Rechteckschwingungen usw.) mittels Filteranordnungen
erzeugt werden. Um bestimmte Klänge mittels Wechselspannungen aus einer komplexen
Wellenform zu erzeugen, werden in bekannter Weise Filteranordnungen benötigt, zu
denen Hochpässe, Tiefpässe, Bandpässe, Resonanzkreise usw. gehören.
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Bei einer Schaltungsanordnung dieser Art für elektronische Musikinstrumente
ist die vorstehend erläuterte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß hinter
den Tiefpaßgliedern der Filteranordnung ein Hochpaßglied mit einer den tiefsten
Grundton nicht schwächenden Grenzfrequenz geschaltet und ein aus einem zusätzlichen
Tiefpaß bestehendes Korrektionsglied mit einer solchen Grenzfrequenz vorgesehen
ist, daß die durch das Hochpaßglied hervorgerufene geringere Steilheit der Spannungskurve
der Filteranordnung wieder aufgehoben wird. Hierdurch wird mit einem geringenAufwand
an Schaltungselementen, insbesondere hochwertiger Röhren., die Wirkung impulsartiger
Anodenstromstöße bei kurzzeitigen Ausgleichsvorgängen aufgehoben. Eine mit der Schaltungsanordnung
nach der Erfindung ausgerüstete vielstimmige Orgel genügt somit allen künstlerischen
Ansprüchen., die man an eine Pfeifenorgel zu stellen gewohnt ist, d. h., das Klangbild
ist elektronisch mit hoher Naturtreue nachgebildet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung nach der Erfindung
ist in der Zeichnung dargestellt. Abb. 1 zeigt die Schaltungsanordnung einer elektronischen
Orgel in ihren wesentlichen Hauptbestandteilen, teils als Prinzip-, teils als Blockschaltbild;
Abb.
2 zeigt die Filtereinrichtung einer Schaltungsanordnung in der bisher üblichen Ausführung;
Abb. 3 zeigt eine Filtereinrichtung mit erfindungsgemäßen =Mitteln zur wirkungsmäßigen
Aufhebung der Anodenstromstöße.
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Abb. 4 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung
nach der Erfindung für das Orgelregister »Flöte 8-Fuß«.
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Gemäß Abb.1 werden die von einem Tongenerator 1 erzeugten komplexen
Tonspannungen dem Gitter 2 einer Regelröhre 3 zugeleitet. Im Falle der Verwendung
eines Dauertongenerators liegt am Gitter 2 stets die Tonspannung. Die Röhre 3 gehört
zu dem Tastsystem 4, das die Aufgabe hat, die Ausgleichsvorgänge zu steuern. Für
jeden Ton wird ein solches Tastsystem benötigt. Das Gitter 2 der Röhre erhält im
ungetasteten Zustand über die Widerstände 5 und 6 eine hohe negative Vorspannung,
die den Arbeitspunkt auf der Kennlinie der Röhre ins Sperrgebiet verschiebt. Ein
Widerstand 7 bildet zusammen mit einem Kondensator 8 ein Zeitkonstantenglied, das
die Einschwingdauer zeitlich bestimmt. -Mittels des Schalters 9 werden die Ein-
und Ausschwingvorgänge getastet, so daß beim Schließen des Schalters der Einschwingvorgang
und anschließend der stationäre Klang ausgelöst wird. Beim Öffnen des Schalters
9 setzt der Ausschwingvorgang ein. Der Schalter 9 ist mit einer nicht dargestellten
Manualtaste mechanisch gekuppelt.
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Hinter dem Tastsv stem 4 sind Filter 10 zur Bildung von Klangfarben
vorgesehen. Der Ausgang der Filter ist auf den Eingang eines Verstärkers 11 geschaltet,
der die verstärkte Tonleistung auf einen Lautsprecher 12 gibt.
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Sind die Zeitkonstantenglieder 6, 7 und 8 so ausgelegt, daß sie kurzzeitige
Ein- und Ausschwingvorgänge steuern sollen., so wird beim Schließen des Schalters
9 der Arbeitspunkt der Röhre 3 sehr schnell vom Sperrzustand in den normalen Arbeitspunkt
geschoben. Hierdurch entsteht in der Röhre 3 ein verhältnismäßig starker Gleichstromstoß,
der, da er auch von dem Filter 10 und dem Verstärker 11 auf den Lautsprecher 12
übertragen wird, diesen Lautsprecher in seiner Eigenfrequenz anstößt. Es entsteht
dabei ein donnerartiges Geräusch, dessen Verhinderung mit den in Abb. 3 dargestellten
Mitteln erreicht ist.
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Zur Erläuterung dieser erfindungsgemäßen -Mittel wird zunächst auf
die Abb. 2 verwiesen, die eine Filterkette 10 der üblichen Ausführung veranschaulicht.
Gemäß Abb.3 ist hinter dieser bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus vier
Tiefpaßgliedern bestehende Filterkette 10 erfindungsgemäß ein Hochpaßglied 13 geschaltet,
dessen Grenzfrequenz so festgelegt ist, daß der tiefste Grundton nicht geschwächt
wird. Da dieses Hochpaßglied 13 in unerwünschter Weise die Steilheit der Spannungskurve
der Filteranordnung verringern würde, ist dem Hochpaßglied 13 ein Tiefpaßglied 14
mit einer solchen Grenzfrequenz vorgeschaltet, daß die Verringerung der Steilheit
der Spannungskurve wieder aufgehoben wird.
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Der Einfluß des Hochpaßgliedes 13 und des als Korektionsglied wirkenden
Tiefpaßgliedes 14 auf die Form der Spanungskurve ist an Hand der Abb.4 erläutert.
In diesem Diagramm ist die Spannung U über dem Logarithmus der Frequenz f aufgetragen,
und zwar für ein Filter des Orgelregisters »Flöte 8-Fuß«. Die Kurve a zeigt den
Spanungsverlauf hinter dem normalen üblichen Flötenfilter nach Abb. 2, während die
Kurve b den Spannungsverlauf mit der erfindungsgemäßen Anordnung nach Abb.3 wiedergibt.
Der einmalige Gleichstromstoß, der durch das kurzzeitige Offnen der Röhre 3 (Abb.
1) störend auftritt, stellt einen Wechselstrom sehr niedriger Frequenz dar, so daß
er noch vor Beginn der Kurven a, b liegt und auch wegen seiner zeitlichen
Begrenzung nicht in das Diagramm eingetragen werden kann.
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Die Kurve b zeigt deutlich die zum Koordinatennullpunkt fallende Tendenz
und somit die Dämpfung des Stromstoßes auf ein nicht mehr störendes 'Maß. Dagegen
muß der Stromstoß bei der Kurve a, auf die er aufgesetzt ist, amplitudenmäßig alle
Tonfrequenzamplituden wesentlich übersteigen.
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Trotz der Unterdrückung des Stromstoßes (Kurve b')
mit Hilfe
der erfindungsgemäßen Ausbildung der Filter wird die Charakteristik des Filters
nicht geändert. Denn die Kurve b stimmt mit der Kurve a, wie die Abb.4 zeigt,
in dem Filterbereich, der bei einem Orgelregister »Flöte 8-Fuß« mit dein tiefsten
Grundton von 65 Hz einsetzt und sich bis 2080 Hz über alle fünf Oktaven erstreckt,
hinsichtlich der Tonfrequenzamplituden völlig überein.