DE1103994B - Circuit arrangement for generating amplitude, frequency and tone color modulation in transistor oscillators, especially for electronic musical instruments - Google Patents
Circuit arrangement for generating amplitude, frequency and tone color modulation in transistor oscillators, especially for electronic musical instrumentsInfo
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Description
Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Amplituden-, Frequenz-und Klangfarbenmodulation bei Transistoroszillatoren, insbesondere für elektronische Musikinstrumente Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistoroszillator mit äußerer Rückkopplung, bei dem auf sehr einfache Weise wahlweise eine Amplituden-, Frequenz-oder Klangfarbenmodulation oder eine Kombination hiervon durchführbar ist und der sich besonders vorteilhaft als Tongenerator für elektrische Musikinstrumente verwenden läßt.Circuit arrangement for generating amplitude, frequency and tone color modulation in transistor oscillators, in particular for electronic musical instruments The invention relates to a transistor oscillator with external feedback, in which, in a very simple way, either an amplitude, frequency or tone color modulation or a combination thereof can be carried out and which is particularly advantageous can be used as a tone generator for electrical musical instruments.
Es sind bereits Transistor-Oszillatorschaltungen bekanntgeworden, bei denen eine direkte Amplituden-bzw. Frequenzmodulation der Oszillatorschwingung durch Einkopplung eines Modulationssignals an irgendeine Elektrode des Oszillatortransistors durchgeführt wird. Dabei wird gewöhnlich der Arbeitspunkt des Transistors im Takte des Modulationssignals verändert. Dies ergibt eine mehr oder weniger große Änderung praktisch aller Transistorparameter.There are already known transistor oscillator circuits, in which a direct amplitude or. Frequency modulation of the oscillator oscillation by coupling a modulation signal to any electrode of the oscillator transistor is carried out. The operating point of the transistor is usually clocked of the modulation signal changed. This results in a more or less large change practically all transistor parameters.
In den bisher bekannten Schaltungen zur Amplitudenmodulation wird im allgemeinen die Änderung des Stromverstärkungsfaktors des Transistors mit dem Arbeitspunkt ausgenutzt. Bei einer Änderung der Verstärkung im Takte des Modulationssignals muß sich dabei - zur Einhaltung der Amplitudenbilanz des Oszillators - die Amplitude der Oszillatorschwingung in demselben Rhythmus ändern.In the previously known circuits for amplitude modulation in general, the change in the current gain of the transistor with the Working point used. When the gain changes in time with the modulation signal must be - to maintain the amplitude balance of the oscillator - the amplitude the oscillator oscillation change in the same rhythm.
Bei den bekannten Schaltungen zur F requenzmodulation eines Transistoroszillators wird gewöhnlich eine zum frequenzbestimmenden Schwingkreis parallelliegende Transistorreaktanz, z. B. die Basis-Kollektor-Kapazität des Transistors, im Rhythmus des Modulationssignals verändert. Das ergibt einen Frequenzhub, der vom Verhältnis der veränderlichen Transistorreaktanz zur parallelliegenden Schwingkreisreaktanz abhängt. Die Anordnung mit gesteuerter Basis-Kollektor-Kapazität hat z. B. den Nachteil, daß bei großen Schwingkreiskapazitäten, wie sie zur Erzielung einer guten Frequenzkonstanz und -vor allem bei niedrigen Oszillatorfrequenzen erforderlich sind, kein ausreichender Frequenzhub erzielbar oder überhaupt keine Modulation mehr möglich ist.In the known circuits for frequency modulation of a transistor oscillator a transistor reactance is usually parallel to the frequency-determining resonant circuit, z. B. the base-collector capacitance of the transistor, in the rhythm of the modulation signal changes. This results in a frequency swing that depends on the ratio of the variable transistor reactance depends on the parallel resonant circuit reactance. The arrangement with controlled Base collector capacity has z. B. the disadvantage that with large resonant circuit capacities, how to achieve a good frequency constancy and - especially at low frequencies Oscillator frequencies are required, a sufficient frequency deviation cannot be achieved or modulation is no longer possible at all.
Es sind auch noch Schaltungen zur Frequenzmodulation eines Transistoroszillators bekanntgeworden, bei denen die Änderung der Grenzfrequenz f a des Transistors mit dem Arbeitspunkt zur Modulation ausgenutzt wird. Diese Schaltungen sind jedoch nur für sehr hohe Frequenzen zu gebrauchen.There are also circuits for frequency modulating a transistor oscillator become known, in which the change in the cutoff frequency f a of the transistor with the operating point is used for modulation. However, these circuits are only to use for very high frequencies.
Demgegenüber hat die Erfindung eine Schaltungsanordnung zum Gegenstand, bei der die Modulation durch die Steuerung des Eingangswiderstandes des Transistorvierpols für das rückgekoppelte Signal erreicht wird. Auf diese Weise ist je nach der Einstellung des Arbeitspunktes in derselben Schaltung sowohl eine Amplituden- wie auch eine Frequenz- und eine sogenannte Klangfarbenmodulation möglich, bei der eine Änderung des Oberwellengehalts der Oszillatorschwingung im Takte des Modulationssignals erfolgt. Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung weist gegenüber den bekannten Anordnungen noch eine Reihe weiterer Vorteile auf. Diese sind: 1. Der Übergang von einer Modulationsart auf die andere ist auf besonders einfache Weise, beispielsweise -durch Verändern eines einzigen Widerstandes, möglich.In contrast, the invention relates to a circuit arrangement in which the modulation is achieved by controlling the input resistance of the transistor quadrupole for the feedback signal is reached. This way it depends on the setting of the operating point in the same circuit has both an amplitude and a Frequency and a so-called timbre modulation possible, with a change the harmonic content of the oscillator oscillation takes place in time with the modulation signal. The circuit arrangement according to the invention has compared to the known arrangements has a number of other advantages. These are: 1. The transition from one type of modulation the other is in a particularly simple way, for example by changing a single resistance, possible.
2. Es sind gleichzeitig zwei unter Umständen verschieden modulierte Spannungen aus einem einzigen Oszillator entnehmbar.2. There are two, possibly differently modulated, at the same time Voltages can be taken from a single oscillator.
3. Eine Frequenzmodulation mit großem Frequenzhub läßt sich auch noch bei sehr niedrigen Oszillatorfrequenzen und großen Schwingkreiskapazitäten durchführen. Dabei ist der Frequenzhub vollkommen unabhängig von den Schwingkreisimpedanzen.3. A frequency modulation with a large frequency deviation can also be used Perform at very low oscillator frequencies and large resonant circuit capacities. The frequency deviation is completely independent of the resonant circuit impedances.
4. Die Modulation ist sehr gut linear.4. The modulation is very linear.
5. Es wird kein Modulationstransformator benötigt. 6. Die Konstanz der (mittleren) Oszillatorfrequenz ist durch eine kombinierte Mit-/Gegen-Kopplung sehr gut.5. No modulation transformer is required. 6. The constancy the (mean) oscillator frequency is due to a combined positive / negative coupling very good.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich bei einem Vierpoloszillator die Amplitude und Phasenlage des auf den Eingang des Verstärkervierpols rückgekoppelten Stromes dadurch beeinflussen läßt, daß man aus dem Ausgangswiderstand des Rückkopplungsvierpols und dem Eingangswiderstand des Verstärkervierpols einen im allgemeinen komplexen Spannungsteiler bildet und den Eingangswiderstand des Verstärkerv ierpols im Takte des Modulationssignals steuert, während der Ausgangswiderstand des Rückkopplungsv ierpols konstant gehalten wird. Dabei erhält man einen brauchbaren Modulationsgrad, wenn der Ausgangswiderstand des Rückkopplungsvierpols in die Größenordnung des Eingangswiderstandes des Verstärkervierpols gebracht oder groß gegen diesen gemacht wird. Denn dann ändert sich die Amplitude und bei komplexen Widerst=änden auch die Phase des auf den Eingang des Verstärkervierpols rückgekoppelten Signals stark mit seinem Eingangswiderstand.The invention is based on the knowledge that in a four-pole oscillator the amplitude and phase position of the fed back to the input of the amplifier quadrupole The current can be influenced by the fact that the output resistance of the feedback quadrupole and the input resistance of the amplifier quadrupole is generally complex Voltage divider forms and the input resistance of the amplifier ierpols in the cycle of the modulation signal controls while the output resistance of the feedback quadrupole is kept constant will. A useful degree of modulation is obtained if the output resistance is of the feedback quadrupole into the order of magnitude of the input resistance of the amplifier quadrupole brought or made great against this. Because then the amplitude changes and in the case of complex resistances, the phase of the input of the amplifier quadrupole would also change fed back signal strongly with its input resistance.
Die Erfindung ist also dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangswiderstand des Rückkopplungsvierpols mit dem Eingangswiderstand des Verstärkervierpols einen vorzugsweise komplexen Spannungsteiler bildet, wobei der Ausgangswiderstand des Rückkopplungsvierpols in die Größenordnung des Eingangswiderstandes des Verstärkervierpols gebracht oder groß gegen diesen gemacht ist (gegebenenfalls durch Vorschalten eines ohmschen Widerstandes und/oder eines kleinen Kondensators), und daß der Eingangswiderstand des Verstärkerv ierpols und damit (las Spannungsteilerverhältnis im Rückkopplungweg im Takte des llodulationssignals verändert wird. Damit ändert sich die Amplitude und bei komplexen Widerständen auch die Phase des rückgekoppelten Signals. Zur Einhaltung der Amplituden- und Phasenbilanz des Oszillators muß sich damit die Amplitude und/oder Frequenz der Oszillatorschwingung ebenfalls im Takte des Modulationssignals ändern.The invention is thus characterized in that the output resistance of the feedback quadrupole with the input resistance of the amplifier quadrupole preferably forms a complex voltage divider, the output resistance of the Feedback quadrupole in the order of magnitude of the input resistance of the amplifier quadrupole brought or made big against this (if necessary by adding a ohmic resistance and / or a small capacitor), and that the input resistance of the amplifier quadruple and thus (read the voltage divider ratio in the feedback path is changed in the cycle of the modulation signal. This changes the amplitude and in the case of complex resistances also the phase of the feedback signal. To comply with the amplitude and phase balance of the oscillator must be the amplitude and / or Change the frequency of the oscillator oscillation in time with the modulation signal.
Der hohe Ausgangswiderstand des Rückkopplungsvierpols dient in bekannter Weise ebenfalls zur LineariSierung der Modulationskennlinie. Er wird gegebenenfallsdurch einen ohmschen Vorwiderstand so weit vergrößert, daß der in den Eingang des Transistorenverstärkers rückgekoppelte Strom trotz des nichtlinearen und im Takte der Modulation sich ändernden Eingangswiderstandes des Transistors sinusförmig bleibt.The high output resistance of the feedback quadrupole is used in a known manner This is also used to linearize the modulation characteristic. If necessary, it will be carried out by an ohmic series resistor so enlarged that the input of the transistor amplifier fed back current despite the non-linear and in the cycle of the modulation changing Input resistance of the transistor remains sinusoidal.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält der Oszillator sowohl eine starke Mitkopplung als auch eine starke Gegenkopplung, z. B. über einen nicht überbrückten Emitterwiderstand. Dies ergibt eine sehr hohe Frequenzkonstanz und die Möglichkeit einer sauberen Klangfarbenmodulation, wie weiter unten näher erläutert wird.According to a further feature of the invention, the oscillator includes both a strong positive feedback as well as a strong negative feedback, e.g. B. not about one bridged emitter resistance. This results in a very high frequency constancy and the possibility of a clean timbre modulation, as explained in more detail below will.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird am Modulationseingang ein so hoher ohmscher Vorwiderstand vorgesehen, daß trotz des nichtlinearen Eingangswiderstandes des Transistors der eingekoppelte Modulationsstrom praktisch sinusförmig bleibt, wodurch sich eine praktisch reine und lineare Amplituden- bzw. Frequenzmodulation ergibt.According to a further development of the invention, the modulation input such a high ohmic series resistance is provided that despite the non-linear input resistance of the transistor the coupled modulation current remains practically sinusoidal, which results in a practically pure and linear amplitude or frequency modulation results.
Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels (Fig. 1) näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt eine an sich bekannte Oszillatorschaltung mit einem pnp-Flächentransistor 1 in induktiver Dreipunktschaltung. Der Oszillatorschwingkreis besteht aus der Induktivität 2 mit :Aittelabgriff und dem Kondensator 3. Der Rückkopplungsweg wird aus der Serienschaltung des Kondensators 4 mit dem Widerstand 5 gebildet. In der Emitterzuleitung liegt ein vorzugsweise einstellbarer, nicht überbrückter Wider-@.tand 6. Die Widerstände 7 und 8 dienen zur Erzeugung einer geeigneten Basisvorspannung. fIber den Widerstand 9 wird des Modulationssignal 10 zugeführt. Die Besonderheit der Schaltung besteht zunächst darin, daß der Oszillator sowohl eine starke Mitkopplung infolge des Rückkopplungsverhältnisse 1 : 1 durch Mittelabgriff an der Schwingkreisspule 2 als auch eine starke Gegenkopplung über die Widerstände 5 und 6 aufweist. Diese Kombination von starker Mit- und Gegenkopplung ergibt eine sehr hohe Frequenzkonstanz des Oszillators in Abhängigkeit von der Temperatur und Schwankungen der Betriel)sspannung, die zwischen den Klemmen »0« und angeschlossen ist.The invention is now based on an embodiment (Fig. 1) explained in more detail. Fig. 1 shows an oscillator circuit known per se a pnp junction transistor 1 in an inductive three-point circuit. The oscillator circuit consists of the inductance 2 with: Aittelabgriff and the capacitor 3. The feedback path is formed from the series connection of the capacitor 4 with the resistor 5. In the emitter lead has a preferably adjustable, non-bridged resistor 6. The resistors 7 and 8 are used to generate a suitable base bias. The modulation signal 10 is supplied via the resistor 9. The peculiarity The first thing in the circuit is that the oscillator has both a strong positive feedback as a result of the 1: 1 feedback ratio due to the center tap on the resonant circuit coil 2 as well as a strong negative feedback via the resistors 5 and 6. These The combination of strong positive and negative feedback results in a very high frequency constancy of the oscillator as a function of the temperature and fluctuations in the operating voltage, which is connected between terminals »0« and.
Mit Hilfe des Emitterwiderstandes 6 läßt sich die Gegenkopplung und damit die resultierende Schleifenverstärkung des Transistors in weiten Grenzen einstellen. Hierdurch lassen sich sowohl die Exemplarstreuungen der Transistoren ausgleichen als auch der Oberwellengehalt der Emitterspannungs- (Kollektorstrom-) Kurve in weiten Grenzen verändern. Je nach der Einstellung dieses Widerstandes arbeitet der Transistor nämlich im A-, B- oder C-Betrieb. Die verschiedenen Betriebszustände gehen mit Verringerung der Gegenkopplung durch Verkleinerung des Einitterwiderstandes 6 stetig ineinander über.With the help of the emitter resistor 6, the negative feedback and thus adjust the resulting loop gain of the transistor within wide limits. In this way, it is possible to compensate for the variations in the transistors as well as the harmonic content of the emitter voltage (collector current) curve to a large extent Change boundaries. Depending on the setting of this resistance, the transistor works namely in A, B or C mode. The various operating states decrease the negative feedback by reducing the unit resistance 6 steadily into one another above.
Zum Verständnis der erfindungsgemäßen Modulationsschaltung seien zunächst die Kurvenformen der Oszillatorschwingung in den verschiedenen Betriebszuständen des Oszillators betrachtet. Der A-Betrieb (sinusförmigerKollektorstrom) interessiert hier nicht, da dieser Schwingungszustand nicht stabil ist. Im B-Betrieb weisen die Emitterspannung 11 oder der Kollektorstrom und die Kollektorspannung 12 die in Fig.2a gezeigten Kurvenformen auf. Die Kurven sind auch gleichstrompotentialmäßig richtig dargestellt. Die Nullinie (das Massepotential) liegt für beide Kurven bei der eingezeichneten gestrichelten Linie. Nach unten sind die Potentiale negativ gegen Masse. Diese Kurvenformen entsprechen einer Gegenkopplungseinstellung durch den Emitterwiderstand 6, bei der der Kollektorstrom bis zu etwa 75 °/o des Sättigungswertes durchgesteuert wird. Dieser Betriebszustand ist - wie noch gezeigt wird - dann zweckmäßig, wenn eine Amplitudenmodulation des Oszillators durchgeführt werden soll.To understand the modulation circuit according to the invention, let first be the waveforms of the oscillator oscillation in the various operating states of the oscillator. The A operation (sinusoidal collector current) is of interest not here, because this oscillation state is not stable. In B mode, the Emitter voltage 11 or the collector current and the collector voltage 12 as shown in Fig.2a waveforms shown. The curves are also correct in terms of DC potential shown. The zero line (the ground potential) for both curves lies with the one drawn dashed line. Downwards, the potentials are negative to ground. These curve shapes correspond to a negative feedback setting through the emitter resistor 6 in which the collector current is controlled up to about 75% of the saturation value. This operating state is - as will be shown - useful when a Amplitude modulation of the oscillator is to be carried out.
In Fig. 2b ist die Gegenkopplung etwas verringert, d. h. der Widerstand 6 verkleinert, und zwar so weit. daß der Kollektorstrom in den positiven Maxima der Kollektorspannung 12 gerade bis an die Grenze der Sättigung durchgesteuert wird.In Fig. 2b the negative feedback is somewhat reduced, i. H. the resistance 6 downsized, so far. that the collector current is in the positive maxima the collector voltage 12 is controlled straight through to the limit of saturation.
In Fig. 2 c ist die Gegenkopplung noch weiter verringert. Hier ist der Kollektorstrom während der positiven Maxima der Kollektorspannung 12 gesättigt. Der gesättigte Zustand ist an der Einkerbung der Emitterspannungskurve 11, die proportional zum Kollektorstrom ist, erkennbar. Es ist zu bemerken, daß die Einsattelung der Kollektorstromkurve nur dann sinusförmig bleibt, wenn man durch einen genügend hohen Vorwiderstand 5 im Rückkopplungszweig dafür sorgt, daß der in die Basis rückgekoppelte Steuerstrom trotz des nichtlinearen Basis-Eingangswiderstandes sinusförmig bleibt. Die in Fig. 2c angegebene Arbeitspunkteinstellung eignet sich - wie noch gezeigt wird - zur Erzeugung einer Klangfai-benmodulation der Emitterspannung. Eine Modulation der Kollektorspannung ist hierbei jedoch praktisch nicht möglich.In Fig. 2c, the negative feedback is reduced even further. Here the collector current is saturated during the positive maxima of the collector voltage 12. The saturated state can be recognized by the notch in the emitter voltage curve 11, which is proportional to the collector current. It should be noted that the dip in the collector current curve only remains sinusoidal if a sufficiently high series resistor 5 in the feedback branch ensures that the control current fed back into the base remains sinusoidal despite the non-linear base input resistance. The working point setting indicated in Fig. 2c is suitable - as will be shown - for generating a tone color modulation of the emitter voltage. A modulation of the collector voltage is practically not possible here.
Um eine Frequenzmodulation der Kollel:torspannung durchführen zu können, muß man eine nicht phasenreine Rückkopplung vorsehen. Dies erreicht man erfindungsgemäß dadurch, daß man den Kondensator 4 (Fig. 1) im Rückkopplungsweg relativ klein wählt. Dann ergeben sich die Kurvenformen nach Fig. 2d. Man sieht, daß durch die Phasendrehung im Rückkopplungsweg der Kollektorstrom der Kollektorspannung vorauseilt. Es ergibt sich also eine Verschiebung der dem Sättigungswinkel entsprechenden Einsattelung der Kollektorstrom- (Emitterspannungs-) Kurve. Die Größe der Phasenverschiebung hängt vom Verhältnis des Blindwiderstandes des Kondensators 4 zur Größe des Widerstandes 5 und des Basis-Eingangswiderstandes des Transistors ab. Bei dieser Arbeitspunkteinstellung läßt sich - wie noch gezeigt wird - eine praktisch reine Frequenzmodulation der Kollektorspannung und eine kombinierte Frequenz- und Klangfarbenmodulation der Emitterspannung durchführen.In order to be able to perform frequency modulation of the collector voltage, one must provide feedback that is not phase-pure. According to the invention, this is achieved in that the capacitor 4 (FIG. 1) is chosen to be relatively small in the feedback path. The curve shapes according to FIG. 2d then result. It can be seen that due to the phase shift in the feedback path, the collector current leads the collector voltage. This results in a shift in the dip in the collector current (emitter voltage) curve corresponding to the saturation angle. The size of the phase shift depends on the ratio of the reactance of the capacitor 4 to the size of the resistor 5 and the base input resistance of the transistor. With this operating point setting - as will be shown - a practically pure frequency modulation of the collector voltage and a combined frequency and tone color modulation of the emitter voltage can be carried out.
Je nachdem der Arbeitspunkt gemäß Fig. 2 eingestellt ist, ergibt sich bei der Schaltung nach Fig. 1 eine Amplituden-, Frequenz- oder Klangfarbenmodulation. Unter einer Klangfarbenmodulation versteht man dabei die Veränderung des Oberwel.lengehaltes der obertonreichen Schwingung (im Ausführungsbeispiel der Emitterspannung 11) im Takte der 1Iodulationsfrequenz. Diese drei verschiedenen Modulationsarten werden z. B. bei elektronischen Musikinstrumenten zur Erzeugung einer Tremolo- oder V ibratowirkung wahlweise verwendet. Bei den drei Modulationsarten ergeben sich unterschiedliche musikalische Eindrücke.Depending on the operating point set according to FIG. 2, the result is in the circuit according to FIG. 1, an amplitude, frequency or timbre modulation. A tone color modulation is understood to mean the change in the harmonic content the overtone-rich oscillation (in the exemplary embodiment the emitter voltage 11) in Clocks of the 1odulation frequency. These are three different types of modulation z. B. in electronic musical instruments to generate a tremolo or vibrato effect optionally used. There are different types of modulation for the three types of modulation musical impressions.
Zur Erzeugung einer Amplitudenmodulation in der Oszillatorschaltung nach Fig. 1 eignet sich - wie schon erwähnt - die Arbeitspunkteinstellung nach Fig. 2a. Hierzu wird an den Anschlußpunkt 10 des Oszillators das Modulationssignal angelegt. Die Modulation entsteht dadurch, daß der Basis-Eingangswiderstand des Transistors und damit der in die Basis rückgekoppelte Strom im Takte der Modulationsspannung verändert wird. Die stabilisierende Wirkung des Emitterwiderstandes 6 bewirkt, daß dabei die 1. Barkhausen-Bedingung (Amplitudenbilanz) eingehalten wird. Zur Einhaltung dieser Bedingung muß sich also der Kollektorstrom in demselben Rhythmus ändern.To generate an amplitude modulation in the oscillator circuit According to FIG. 1, as already mentioned, the operating point setting according to FIG. 2a. For this purpose, the modulation signal is applied to the connection point 10 of the oscillator. The modulation is created by the base input resistance of the transistor and thus the current fed back into the base at the rate of the modulation voltage is changed. The stabilizing effect of the emitter resistor 6 causes the 1st Barkhausen condition (amplitude balance) is adhered to. To comply with With this condition the collector current must change in the same rhythm.
Mit dieser Schaltung läßt sich eine saubere und lineare Amplitudenmodulation bis zu einem Modulationsgrad von m = 0,9 mühelos erreichen, wenn der Vorwiderstand 9 in der Modulationsleitung genügend hoch gewählt wird (etwa 100 kQ) und der Arbeitspunkt so eingestellt ist, daß der Transistor auch bei den positiven :Maxima der Modulationsspannung noch nicht in die Sättigung hineingesteuert wird. Die Amplitudenmodulation tritt bei der Kollektorspannung 12 und bei der Emitterspannung 11 in gleicher Weise auf.With this circuit a clean and linear amplitude modulation can be achieved Easily achieve a modulation level of m = 0.9 if the series resistor 9 is chosen sufficiently high in the modulation line (about 100 kΩ) and the operating point is set so that the transistor also with the positive: maxima of the modulation voltage is not yet steered into saturation. The amplitude modulation occurs at the collector voltage 12 and at the emitter voltage 11 in the same way.
Stellt man den Arbeitspunkt des Oszillators nach Fig. 2c ein, so ergibt sich beim Anschluß einer Modulationsspannung an den Anschlußpunkt 10 ebenfalls eine Steuerung des Eingangswiderstandes des Transistors und damit der Stärke des rückgekoppelten Stromes. Dies ergibt eine Veränderung der Größe der Einsattelung der Kollektorstromkurve im Takte der Modulation (Sättigungswinkelsteuerung) und damit eine Änderung der Amplitude und des Oberwellengehaltes der Emitterspannung 11. Für diese Spannung ergibt sich also eine Kombination aus Amplituden- und Klangfarbenmodulation. Die Kollektorspannung 12 wird hierbei praktisch nicht moduliert.If the operating point of the oscillator is set according to FIG. 2c, the result is when a modulation voltage is connected to the connection point 10, there is also a Control of the input resistance of the transistor and thus the strength of the feedback Current. This results in a change in the size of the dip in the collector current curve in the cycle of the modulation (saturation angle control) and thus a change in the Amplitude and harmonic content of the emitter voltage 11. For this voltage This results in a combination of amplitude and timbre modulation. the Collector voltage 12 is practically not modulated here.
Um außerdem eine Frequenzmodulation der Kollektorspannung zu erhalten, muß man die nicht phasenreine Rückkopplung gemäß Fig. 2 d anwenden. Damit ergibt sich die Möglichkeit, durch den Modulationsstrom nicht nur die Stärke des in die Basis rückgekoppelten Stromes, sondern auch dessen Phasenlage zu beeinflussen, weil durch den schwankenden Eingangswiderstand (= Belastungswiderstand für das RC-Glied 4/5 im Rückkopplungsweg) sich auch die Phasenlage des rückgekoppelten Stromes ändert. Damit bei dieser Phasenschwankung aber die z. Barkhausensche Schwingbedingung (Kollektorstrom und rückgekoppelter Strom müssen dieselbe Phasenlage haben) erfüllt bleibt, muß sich die Oszillatorfrequenz im Takte der Modulationsfrequenz so ändern, daß diese Phasenverschiebung stets gleich \ uil bleibt. Stellt man den Arbeitspunkt des Oszillators und die Stärke des Modulationsstromes dabei so ein, daß der Kollektorstrom des Transistors sowohl beim positiven wie beim negativen Maximalwert des Modulationssignals noch gesättigt bleibt, so ergibt sich eine praktisch reine Frequenzmodulation der Kollektorspannung 12. Der Frequenzhub steigt bei genügend hohen Werten der Widerstände 9 (etwa 100k9) und 5 (10 bis 30 k.2) praktisch linear mit der Modulationsspannung an. Mit dieser Schaltung läßt sich ein Frequenzhub von ±21/u der Oszillatorfrequenz noch mühelos erreichen. Bei der Emitterspannung 11 ergibt sich dabei eine kombinierte Frequenz- und Klangfarbenmodulation (Phasen- und Sättigungswinkelsteuerung).In order also to obtain a frequency modulation of the collector voltage, the non-phase feedback according to FIG. 2d must be used. This makes it possible to use the modulation current to influence not only the strength of the current fed back into the base, but also its phase position, because the phase position also changes due to the fluctuating input resistance (= load resistance for the RC element 4/5 in the feedback path) of the fed back current changes. So that with this phase fluctuation, however, the z. Barkhausen's oscillation condition (collector current and feedback current must have the same phase position) remains fulfilled, the oscillator frequency must change in time with the modulation frequency so that this phase shift always remains the same. If the operating point of the oscillator and the strength of the modulation current are set so that the collector current of the transistor remains saturated with both the positive and the negative maximum value of the modulation signal, the result is a practically pure frequency modulation of the collector voltage 12. The frequency deviation increases when it is sufficiently high Values of resistors 9 (about 100k9) and 5 (10 to 30 k.2) are practically linear with the modulation voltage. With this circuit, a frequency deviation of ± 21 / u of the oscillator frequency can still be easily achieved. The emitter voltage 11 results in a combined frequency and timbre modulation (phase and saturation angle control).
Das Wesen der Klangfarbenmodulation bei der Emitterspannung 11 ist in der Fig. 3 dargestellt. Hier ist das Verhältnis der einzelnen Oberwellenkomponenten U, bis U, zum Effektiv-#vert U,ff, der Spannung 11 als Funktion der Modulationsspannung ± ZTm am Anschlußpunkt 10 dargestellt. Man sieht, daß durch die Modulation sich im wesentlichen die Anteile an 2. und 3. Harmonischer gegenläufig ändern. Diese Modulationsart führt bei elektronischen Musikinstrumenten zu reizvollen musikalischen Vibratoeffekten.The essence of the timbre modulation at the emitter voltage 11 is shown in FIG. 3. Here is the ratio of the individual harmonic components U, to U, to the effective # vert U, ff, the voltage 11 as a function of the modulation voltage ± ZTm shown at connection point 10. You can see that through the modulation essentially change the proportions of 2nd and 3rd harmonics in opposite directions. These Type of modulation leads to attractive musical instruments in electronic musical instruments Vibrato effects.
Mit dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist selbstverständlich das Wesen der Erfindung noch nicht erschöpft. Vielmehr sind zur praktischen Ausführung des Erfindungsgedankens noch mannigfache Schaltungsvarianten denkbar.This is of course true of the exemplary embodiment described The essence of the invention has not yet been exhausted. Rather are for practical execution of the inventive concept, manifold circuit variants are still conceivable.
DerErfindungsgedanke kann sinngemäß auf analoge Röhrenschaltungen übertragen werden.The idea of the invention can analogously apply to analog tube circuits be transmitted.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEV16095A DE1103994B (en) | 1959-03-04 | 1959-03-04 | Circuit arrangement for generating amplitude, frequency and tone color modulation in transistor oscillators, especially for electronic musical instruments |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DEV16095A DE1103994B (en) | 1959-03-04 | 1959-03-04 | Circuit arrangement for generating amplitude, frequency and tone color modulation in transistor oscillators, especially for electronic musical instruments |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1103994B true DE1103994B (en) | 1961-04-06 |
Family
ID=7575436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEV16095A Pending DE1103994B (en) | 1959-03-04 | 1959-03-04 | Circuit arrangement for generating amplitude, frequency and tone color modulation in transistor oscillators, especially for electronic musical instruments |
Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE1103994B (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2771584A (en) * | 1953-04-15 | 1956-11-20 | Bell Telephone Labor Inc | Frequency-controlled transistor oscillators |
| US2857573A (en) * | 1953-05-22 | 1958-10-21 | Rca Corp | Frequency modulated transistor oscillator |
-
1959
- 1959-03-04 DE DEV16095A patent/DE1103994B/en active Pending
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