DE1447437B2 - Elektronisches Tasteninstrument - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Tasteninstrument zum zweistimmigen Spiel von Melodien, mit einer Auswahlschaltung, und wenigstens zwei Tonfrequenzgeneratoren pro Manual, die jeweils einen homogenen Kettenleiter als frequenzbestimmendes Glied enthalten, dessen wirksame, durch Betätigung der Manualtasten veränderbare Länge die zu erzeugende Tonfrequenz bestimmt, wobei bei gleichzeitigem Drücken mehrerer Tasten der eine Tonfrequenzgenerator den höchsten und der andere den tiefsten der durch die gedrückten Tasten angeschlagenen Töne erzeugt.

Bei einem aus der deutschen Patentschrift 705 bekannten elektronischen Tasteninstrument dieses Typs besteht der Kettenleiter des den jeweils tiefsten Ton erzeugenden Tonfrequenzgenerators aus Querzweigen mit Widerständen und dazwischenliegenden Längszweigen mit Ruhekontakten, die bei Tastendruck jeweils geöffnet werden, so daß beim gleichzeitigen Druck mehrerer Tasten der Kettenleiter nur bis zum ersten geöffneten Kontakt wirksam ist und wegen der geringeren Anzahl der eingeschalteten Querwiderstände den größeren Gesamtwiderstand liefert, wodurch der tiefere Ton erzeugt wird. Um nun zu erreichen, daß beim gleichzeitigen

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Drücken mehrerer Tasten im anderen Kettenleiter unten verändert wird. Wenn hingegen alle Tasten für (für den anderen Tonfrequenzgenerator) die höchste diese Tonfolge gleichzeitig gedrückt werden, dann angeschlagene Tonfrequenz eingestellt wird, hat die- wird der tiefste Ton von dem einen Schwebungssumser Kettenleiter bei dem bekannten Tasteninstrument mer und der höchste Ton von dem anderen Schwe-Längszweige mit Widerständen und dazwischenlie- 5 bungssummer angeliefert, wenn beide variable Eingende Querzweige mit Arbeitskontakten, die bei Ta- gangsfrequenzen gleichzeitig auf die tiefste (oder stendruck jeweils geschlossen werden und alle nach- höchste) Frequenz des für die besagte Tonfolge in folgenden Kettenglieder somit kurzschließen. Das Frage kommenden Bereichs eingestellt sind. Der ergleichzeitige Schließen mehrerer Kontakte hat also findungsgemäße Einsatz von Schwebungssummern hier zur Folge, daß der Kettenleiter nur bis zum er- io macht es also möglich, beide Kettenleiter auf kostensten geschlossenen Kontakt wirksam ist und wegen sparende Weise aus gleichartigen Vierpolen aufzuder geringeren Anzahl der eingeschalteten Längs- bauen, weil im Gegensatz zum Stand der Technik die widerstände den kleineren Gesamtwiderstand liefert, beiden Kettenleiter so geschaltet werden, daß eine so daß von dem diesem Kettenleiter zugeordneten gleichsinnige Veränderung ihrer wirksamen Längen Tonfrequenzgenerator der höhere Ton erzeugt wird. 15 auch zu einer gleichsinnigen Verschiebung der bei-Bei diesem bekannten Tasteninstrument müssen also den durch sie bestimmten variablen Eingangsfredie beiden Kettenleiter grundverschieden aufgebaut quenzen führt. Daß bei dem erfindungsgemäßen Tasein, d. h. der eine Kettenleiter muß aus Vierpolen steninstrument auch beim Anschlagen einer Taste ein mit jeweils einer Parallelimpedanz und einem Se- zweistimmiges Spiel (auf derselben Frequenz) erfolgt, rien-Ruhekontakt bestehen, während die Vierpole 20 beeinträchtigt die Klangqualität nicht, des anderen Kettenleiters jeweils eine Serienimpe- Die erfindungsgemäßen Kettenleiter brauchen als

danz und einen Parallel-Arbeitskontakt aufweisen frequenzbestimmende Elemente entweder nur Widermüssen. Daran ändert sich auch nichts, wenn man in stände, nur Kondensatoren oder nur Induktivitäten den Vierpolen anstatt der Widerstände andere Impe- zu enthalten. Außerdem brauchen zur Veränderung danzen verwendet. Sowohl bei ÄC-Generatoren (Fre- 25 der wirksamen Kettenlänge nicht Kontakte unterquenz proportional zu HRC) als auch bei LC-Gene- schiedlichen Typs (Arbeitskontakte und Ruhekonratoren (Frequenz proportional zu 1/1/LC) bewirkt takte) vorhanden zu sein. Dies alles führt zu einer eine Verkleinerung von R bzw. C bzw. L eine Erhö- einfacheren Herstellbarkeit und zu einer Verbilligung hung der Frequenz und umgekehrt. Bei Tasteninstru- der gesamten Anordnung. Andererseits hat die Vermenten des bekannten Typs ist also der besagte un- 30 wendung von Schwebungssummern gegenüber einer terschiedliche Aufbau der beiden Kettenleiter not- Direkttonerzeugung den Vorteil, daß die Abstimmwendig, wenn mit wachsender Anzahl der Kettenglie- bereiche für die variablen Eingangsfrequenzen in der in einem Fall eine Frequenzerhöhung und im an- einem höheren Frequenzband als dem Tonfrequenzderen Fall eine Frequenzerniedrigung stattfinden bereich liegen, so daß die Größenverhältnisse der muß. 35 frequenzbestimmenden Elemente kleiner werden.

Diese notwendigerweise unterschiedliche Ausbil- Jeder der beiden variablen Oszillatoren kann einen

dung der beiden Kettenleiter ist ein Nachteil des be- eigenen Festfrequenzoszillator aufweisen, oder es kannten Tasteninstruments, weil dadurch die Kosten kann ein einziger gemeinsamer Festfrequenzoszillator und der Aufwand bei seiner Herstellung erhöht wer- für beide variablen Oszillatoren vorgesehen sein. Leiden. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Er- 40 tet man eine Festfrequenz aus der anderen durch findung, ein elektronisches Tasteninstrument zum Teilung, Vervielfachung und Mischung ab, so kommt zweistimmigen Spiel von Melodien zu schaffen, bei man ebenso mit insgesamt 3 Oszillatoren aus, man welchem die frequenzbestimmenden Glieder auf eine braucht jedoch mehr Modulatoren und Tief- bzw. möglichst kostensparende Weise ausgebildet sein Bandpässe. Die Zweistimmigkeit kann dadurch erkönnen. 45 weitert werden, daß die hierzu dienende Schaltungs-

Bei einem Instrument der eingangs bezeichneten anordnung mehrfach vorhanden ist und alle Ketten-Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch leiter mit einem Manual gleichzeitig geschaltet wergelöst, daß beide Kettenleiter aus gleichartigen Vier- den, wobei die einzelnen Stimmen in der Tonhöhe polen aufgebaut sind, die im Längszweig eine Impe- zueinander verschoben sein können. Man erreicht danz und im Querzweig einen im Ruhezustand offe- 5° dadurch einen ähnlichen Effekt wie bei der Orgel mit nen Schalter aufweisen; daß die Tonfrequenzgenera- Registern.

toren Schwebungssummer sind, die ihre festen Be- Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen

zugsfrequenzen wenigstens von einem Festfrequenz- der Erfindung werden nachstehend an Hand einer Oszillator und ihre variable Eingangsfrequenz je- Zeichnung erläutert.

weils von einem gesonderten Oszillator erhalten; daß 55 In der Zeichnung ist ein Schaltungsbeispiel der Erdie Frequenz eines dieser Oszillatoren unterhalb und findung dargestellt. Sie zeigt die Oszillatoren 10, 11 die des anderen oberhalb der betreffenden Festfre- und 12, sowie die Modulatoren 27 und 28 mit den quenz liegt, und zwar so daß bei nicht angeschlage- zugehörigen Tiefpässen 29 und 30 und der Annen Tasten beide Oszillatoren auf ihrer jeweiligen Schwellvorrichtung 43. Der Oszillator 12 für die konniedrigst möglichen Frequenz schwingen. 60 stante Frequenz besteht aus dem Transistor 1, einem

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Tonfre- Schwingkreis mit der Spule 2 und den Kondensatoren quenzgeneratoren als Schwebungssummer und die 3, 4 und 5. Der Arbeitspunkt des Transistors 1 ist in beschriebene Ansteuerung auf unterschiedlichen Sei- üblicher Weise durch einen Emitterwiderstand 6 und ten ihrer Festfrequenz bedeutet, daß z.B. beim Spie- einen Basisspannungsteiler mit den Widerständen7 len einer aufsteigenden Tonfolge (d. h. einer aufstei- 65 und 8 stabilisiert. Die Basis ist wechselstrommäßig genden Folge von Schwebungsfrequenzen) die eine über einen Kondensator 9 an Masse gelegt. Die variable Eingangsfrequenz stufenweise nach oben Wechselspannung wird vom Emitter abgenommen, und die andere im gleichen Maß stufenweise nach Die Oszillatoren 10, und 11 für die variablen Fre-

quenzen sind in gleicher Weise aufgebaut. Die Einstellung der variablen Frequenzen erfolgt mittels tastengesteuerter Arbeitskontakte, von denen einige (13 bis 18) dargestellt sind. Jede Taste schaltet zwei Arbeitskontakte, in der Zeichnung sind nur die Kontaktpaare 13 und 16, 14 und 17, 15 und 18 dargestellt. Die Induktivitäten der Schwingkreise der Oszillatoren 10 und 11 bestehen aus einzelnen in Reihe geschalteten Spulen, 19, 20, 21, 22 bzw. 23, 24, 25, 26, die durch die zugehörigen Kontakte beim Drük- *° ken der entsprechenden Tasten mit dem negativen Pol der Betriebsspannung verbunden werden. Aus der dargestellten Anordnung ersieht man, daß beim Drücken mehrerer Tasten in den Oszillatoren 10 und

11 immer die höchsten den einzelnen Tasten zu- *5 geordneten Oszillatorfrequenzen erzeugt werden. Die Frequenzen der Oszillatoren 10 und 12 bzw. 11 und

12 werden in den Modulatoren 27 bzw. 28 gemischt, und aus dem gebildeten Mischprodukt entsteht an den Ausgängen der Tiefpässe 29 bzw. 30 jeweils die Differenzfrequenz. Da die Frequenz des Oszillators

10 stets unterhalb, die Frequenz des Oszillators 11 stets oberhalb der Frequenz des Oszillators 12 liegt, tritt am Ausgang des Tiefpasses 29 immer die tiefste, und am Ausgang des Tiefpasses 30 immer die hochste der den gedrückten Tasten zugeordneten Mischfrequenzen auf. Die Frequenzen der Oszillatoren 10,

11 und 12 können mit den Kondensatoren 31, 32 und 5 um einen gleichen beliebigen Faktor verändert werden, so daß eine Transponierung der Mischfrequenzen erreicht wird. Die Induktivitäten 20, 21, 22, 24, 25, 26 sind so klein, daß sie auf einheitliche Hochfrequenzspulenkörper mit magnetischen Schraubkernen gewickelt und dadurch platzsparend, billig, gut und genau einstellbar ausgeführt werden können. Die Abhängigkeit der Frequenzen der Oszillatoren 10 und 11 von der Betriebsspannung kann mit den Trimmwiderständen 33 und 34, die Teile der Basisspannungsteiler der Oszillatoren 10 und 11 bilden, an die Spannungsabhängigkeit der Frequenz des Oszillators 12 angeglichen werden. Dadurch werden die Mischfrequenzen von der Betriebsspannung in weiten Grenzen unabhängig. Die Modulatoren 27 und 28 arbeiten vollkommen analog, es wird daher nur der Modulator 27 beschrieben. Der Modulator besteht aus zwei in Kaskade geschalteten Transistoren, die eine multiplikative Mischung ermöglichen. Um einen geringen Klirr- und Differenztonfaktor zu erreichen, wird die Basis des in Kollektorschaltung arbeitenden Transistors 36 über einen Widerstand 37 vom Oszillator 10 angespeist, der fünf- bis zwanzigmal so groß wie der Widerstand 38 ist, über den der in Emitterschaltung arbeitende Transistor 35 vom Oszillator 12 gesteuert wird. Die Mischfrequenz wird an der Verbindungsstelle 39 des Kollektors des Transistors 35 mit dem Emitter des Transistors 36 abgegriffen und durch den nachfolgenden Tiefpaß 29 von den störenden Komponenten befreit.

Die Zeichnung zeigt auch ein Beispiel der Anschwellvorrichtung 43. Der Oszillator 40 erzeugt eine konstante Frequenz, die über einen Widerstand 47 in einen Schwingkreis 41 eingekoppelt wird. Der Schwingkreis 41 besitzt eine Spule 46, deren Induktivität durch die Verschiebung ihres Magnetkerns verändert werden kann. Die Baugruppe 41 (Schwingkreis) sowie die Baugruppen 42 (Gleichrichteranordnung) und 44 (Stromtor) können für jede Taste und Stimme extra oder für alle Tasten gemeinsam und nur für jede Stimme separat vorgesehen sein. Der Magnetkern der Spule 46 ist demnach mit einer oder allen Tasten eines Manuals gekoppelt und wird beim Niederdrücken einer Taste verschoben. Dabei wird der Schwingkreis 41 auf die Frequenz des Oszillators 40 abgestimmt oder gegenüber dieser Frequenz ver-' stimmt, so daß sich die Wechselspannungsamplitude, die an der Gleichrichteranordnung 42 liegt, ändert. Dementsprechend ändert sich auch die Gleichspannung am Widerstand 48 und dem Glättungskondensator 49. Diese Gleichspannung tritt am Punkt 50 des Stromtores 44 auf und macht das Potential am Punkt 50 so stark negativ, daß die Diode 51 leitend wird. Wird die Diode anders gepolt, so muß sich auch der Spannungsgradient am Punkt 50 seinem Vorzeichen nach ändern. Ist die Diode 51 leitend, so kann auch die Spannung der Differenzfrequenz, die am Ausgang des Tiefpasses 29 liegt und in die Basis des Transistors 53 eingespeist wird, über die Diode 51 und den Kondensator 52 am Ausgang 54 des Stromtores 44 auftreten. In der Anschwellvorrichtung 43 ist für jede Stimme ein Stromtor (44 bzw. 45) eingezeichnet, wobei die erste Stimme, die vom Tiefpaß 29 kommt, über das Stromtor 44 und die zweite Stimme, die aus dem Tiefpaß 30 kommt, über das Stromtor 45 an den entsprechenden Ausgang geschaltet wird.

Die Schaltung zeigt, wie die erste und zweite Stimme über eine für jede Stimme eigene Klangfarben- und Lautstärkenregeleinrichtung (55, 57, 56, 58) hörbar gemacht oder gespeichert werden können. Es kann natürlich auch für beide Stimmen eine gemeinsame Klangfarben- und Lautstärkenregeleinrichtung verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Tasteninstrument zum zweistimmigen Spiel von Melodien, mit einer Auswahlschaltung und wenigstens zwei Tonfrequenzgeneratoren pro Manual, die jeweils einen homogenen Kettenleiter als frequenzbestimmendes Glied enthalten, dessen wirksame, durch Betätigung der Manualtasten veränderbare Länge die zu erzeugende Tonfrequenz bestimmt, wobei bei gleichzeitigem Drücken mehrerer Tasten der eine Tonfrequenzgenerator den höchsten und der andere den tiefsten der durch die gedrückten Tasten angeschlagenen Töne erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kettenleiter (24, 25, 26; 16, 17, 18 und 20, 21, 22; 13, 14, 15) aus gleichartigen Vierpolen aufgebaut sind, die im Längszweig eine Impedanz und im Querzweig einen im Ruhezustand offenen Schalter aufweisen; daß die Tonfrequenzgeneratoren Schwebungssummer (10, 12, 27, 29 und 11, 12, 28, 30) sind, die ihre festen Bezugsfrequenzen wenigstens von einem Festfrequenzoszillator (12) und ihre variable Eingangsfrequenz jeweils von einem gesonderten Oszillator (10 bzw. 11) erhalten; daß die Frequenz eines dieser Oszillatoren unterhalb und die des anderen oberhalb der betreffenden Festfrequenz liegt und zwar so, daß bei nicht angeschlagenen Tasten beide Oszillatoren auf ihrer jeweiligen niedrigst möglichen Frequenz schwingen.

2. Elektronisches Tasteninstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Schwebungssummer enthaltene Modulator ein Kaskadenmodulator ist, bestehend aus je einem in Emitterschaltung und einem in Kollektorschaltung arbeitenden Transistor, welche gleichstrommäßig in Reihe liegen, wobei die Basis des in Emitterschaltung arbeitenden Transistors über einen kleinen Widerstand mit dem auf konstanter Frequenz arbeitenden Oszillator, die Basis des in Kollektorschaltung arbeitenden Transistors über einen großen Widerstand mit dem auf variabler Frequenz arbeitenden Oszillator verbunden ist +5 und das Verhältnis des kleinen zum großen Widerstand zwischen 1: 5 und 1: 20 liegt, wobei die Mischfrequenz an der Verbindung von Kollektor des in Emitterschaltung arbeitenden Transistors und Emitter des in Kollektorschaltung arbeitenden Transistors entsteht.

3. Elektronisches Tasteninstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in allen Oszillatoren das konstante frequenzbestimmende Element um den gleichen beliebigen Faktor veränderbar ist, so daß eine beliebig große Transponierung der Mischfrequenzen erzielbar ist.

4. Elektronisches Tasteninstrument nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anschwellvorrichtung vorgesehen ist, bestehend aus pro Stimme wenigstens einem an sich bekannten Stromtor, einem Oszillator mit konstanter Frequenz, pro Manual wenigstens einem mit diesem Oszillator gekoppelten durch die Tastenbewegung verstimmbaren Schwingkreis und pro Manual wenigstens einer Gleichrichteranordnung, wobei beim Niederdrücken einer Taste der Schwingkreis auf die konstante Frequenz des Oszillators abgestimmt oder gegenüber der konstanten Frequenz verstimmt wird und die von der Resonanzkurve des Schwingkreises abhängige durch die Gleichrichteranordnung erzeugte Gleichspannung das Stromtor allmählich öffnet.

5. Elektronisches Tasteninstrument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Tasten eines Manuals ein gemeinsamer, verstimmbarer Schwingkreis vorgesehen ist.

6. Elektronisches Tasteninstrument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Taste ein verstimmbarer Schwingkreis vorgesehen ist.

7. Elektronisches Tasteninstrument nach Anspruch 4,5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis eine Spule mit verschiebbarem Magnetkern, der mit der Taste oder den Tasten gekoppelt ist, besitzt.

8. Elektronisches Tasteninstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatoren mit Transistoren bestückt sind und der Basisspannungsteiler jedes Oszillators mit varia-, bier Frequenz einen einstellbaren Widerstand aufweist, mit dem die Spannungsabhängigkeit der variablen Frequenz an die Spannungsabhängigkeit der konstanten Frequenz angleichbar ist, so daß die Mischfrequenz von der Betriebsspannung in weiten Grenzen unabhängig ist.

9. Elektronisches Tasteninstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Stimme eine eigene Klangfarben- und Lautstärkeregelung, eigener Verstärker und Lautsprecher vorgesehen ist.

10. Elektronisches Tasteninstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Stimmen eines Manuals eine gemeinsame Klangfarben- und Lautstärkenregelung, gemeinsamer Verstärker und Lautsprecher vorgesehen ist.