DE1772626C3 - Switches for electronic musical instruments - Google Patents
Switches for electronic musical instrumentsInfo
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Description
Die r.rlindiing bezieht sieh auf einen Schalter iur elektronische Musikinstrumente mit einem Transistor, dessen Basis an einen Impulsgenerator angeschlossen ist. in dessen Emitterzweig ein Tastenschalter ind ein Haltekreis lietien und an dessen Kollektor ^m Ausuangssignal abnehmbar ist.The r.rlindiing refers to a switch iur electronic musical instruments with a transistor whose base is connected to a pulse generator is. in the emitter branch of which a key switch lietien and a hold circuit Collector ^ m output signal is removable.
fün Schalter dieser Art ist in ύύί USA.-Patentschrift 3 1411JI1) beschrieben. Andere elektronische Schalter für die Betätigung \on Musikinstrumenten als Ersatz für Jie früher üblichen mechanischen Schalter sind auch aus den '.'SA.-Patentschriften 2 4X6 20s und 3 247 30ft ouie der deutschen Auslegeschrift I ISI 1)30 bekannt. Dv wesentliche Mangel aller dieser bekannten Schalter liegt darin, daß auch bei in Al'S-Stellung befindlichem Tastenschalter ein geringer Teil des angelegten Impulssignals über parasitäre Kapazitäten, wie sie beispielsweise /wischen dem Kollektor und der Basis eines Transistors vorhanden sind. Hießen, da die zugeführten Impulssignale einen hohen Anteil an harmonischen Komponenten mit sehr hoher Frequenz aufweisen. Diese Leckströme, die bislang praktisch noch keine Beachtung und schon gar keine Bekämpfung gefunden haben, führen im Endergebnis auch dann zu einer Tonerzeugung, wenn die den einzelnen Tastenschaltern zugeordneten Bauteile des elektronischen Musikinstruments überhaupt nicht bespielt werden sollen. Dies ergibt naturgemäß eine störende Verfälschung der für das Spiel des elektronischen Musikinstruments gewünschten Tonqualität und kann sogar zur Folge haben, daß das elektronische Musikinstrument Töne abgibt, ohne daß es überhaupt gespielt wird.five switches of this type are described in ύύί USA. -Patent 3 141 1 JI 1 ). Other electronic switches for operating musical instruments as a replacement for the mechanical switches previously used are also known from the '.'SA. Patents 2 4X6 20s and 3 247 30ft or the German Auslegeschrift I ISI 1) 30. The main shortcoming of all these known switches is that, even when the key switch is in the A1'S position, a small part of the applied pulse signal is via parasitic capacitances such as those between the collector and the base of a transistor. Means that the supplied pulse signals have a high proportion of harmonic components with a very high frequency. These leakage currents, which so far have received practically no attention and certainly not combated, ultimately lead to a sound generation even if the components of the electronic musical instrument assigned to the individual key switches are not to be played at at all. This naturally results in a disruptive falsification of the sound quality desired for playing the electronic musical instrument and can even result in the electronic musical instrument emitting sounds without it being played at all.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schalter der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß bei in AUS-Stellung befindlichem Tastenschaller unabhängig von der frequenzmäßigen Zusammensetzung der zugel'ührten Impuissignale keinerlei Strom durch den gesamten Schalter Hießen kann.The invention is therefore based on the object of designing a switch of the type mentioned at the outset in such a way that that when the key sounder is in the OFF position, regardless of the frequency composition the supplied pulse signals can not mean any current through the entire switch.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Impulsgenerator und die Basis des Transistors eine Diode eingefügt ist.This object is achieved in that between the pulse generator and the A diode is inserted into the base of the transistor.
Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Schalter erfolgt die Zuführung der Impulssignale zur Transistorbasis über die Diode, die bei in AUS-Stellung befindlichem Tastenschalter in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist, so daß keine harmonischen Komponenten der Impulssignale übertragen werden, da die Diode in diesem Zeitpunkt eine hohe Impedanz aufweist. Neben der so erreichbaren völligen Vermeidung unerwünschter Leckströme bei ausgeschaltetem Schalter bietet die Erfindung noch den weiteren Vorteil, daß sich für den Bau des Schalters Transistoren mit einem Emitter-Basis-pn-Übergang mit relativ niedriger Durchbruchsspannung verwenden lassen, da die Impulssignale de,· Transistorbasii nicht unmittelbar zugeführt werden, sondern über die Diode dorthin gelangen und diese eine sehr hohe Impedanz aufweist, während der Tastenschalter sich in seiner AUS-Stellung befindet.In the case of the switch designed according to the invention, the pulse signals are fed to the transistor base via the diode, which in reverse direction when the key switch is in the OFF position is biased so that no harmonic components of the pulse signals are transmitted because the Diode has a high impedance at this point in time. In addition to the total avoidance that can be achieved in this way undesired leakage currents when the switch is switched off, the invention offers the further advantage that for the construction of the switch transistors with an emitter-base-pn-junction with relative Use lower breakdown voltage, since the pulse signals de, · Transistorbasii are not immediate but get there via the diode and this has a very high impedance while the key switch is in its OFF position.
Für die weitere Erläuterung der Erfindung wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen; in dieser zeigtFor the further explanation of the invention, reference is now made to the drawing; in this shows
Fig. fein Schaltbild für eine übliche Schalteranordnung für elektronische Musikinstrumente,Fig. Fine circuit diagram for a conventional switch arrangement for electronic musical instruments,
Fig. 2Viπ Schahbild für eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schalteranordnung für elektronische Musikinstrumente undFig. 2Viπ Schahbild for a first embodiment of a switch arrangement according to the invention for electronic musical instruments and
Fig. 3 ein Sch-iltbild für eine zweite Ausführungsforrn einer erfindungsgemäßen Schalteranordnung für eicktronische Musikinstrumente.3 shows a schematic diagram for a second embodiment a switch arrangement according to the invention for electronic musical instruments.
In F ig. 1 ist eine übliche Schalteranordnung bisheriger Bauart dargestellt, wobei die Bezugszahl 1 einen Tongeneraior. die Bezugszahl 2 einen Transistor, die Bezugszahlen 5 und 6 Vorspannungswiderstände. die Bezugszahl 7 einen Lastwiderstand und die Bezugszahl 3 einen Emitterwiderstand bezeichnen. Außerdem ist zur Beeinflussung des Ausschwingvcrhaltens des Ausgangssignals ein Schaltkreis 4 vorgesehen, tier aus einem Widerstand 9 und einem kondensator 10 besteht. Mit r V1 ist eine Spannungsqucllc für den Betrieb des Transistors 2 und mit ' V., eine Spannungsquelle bezeichnet, die dem Emitter des Transistors 2 eine Rückwärtsvorspannung zuführt. Die Bezugszah' 3 bezeichnet einen Tastenschalter, der durch Niederdrücken der Taste geschlossen werden kann. Mit der Bezugszahl 11 ist ein Widerstand und mit der Bezugszahl 12 eine Ausgangsklemme bezeichnet. Uißerdcm liegt üblicherweise zwischen dem Tongenerator 1 und dem Knotenpunkt 13 ein Widerstand, der jedoch in Fig. I nicht dargestellt ist.In Fig. 1 shows a conventional switch arrangement of the previous type, the reference number 1 denoting a tone generator. reference numeral 2 a transistor; reference numerals 5 and 6 bias resistors. reference numeral 7 denotes a load resistor and reference numeral 3 denotes an emitter resistor. In addition, a circuit 4 is provided for influencing the decay behavior of the output signal, which consists of a resistor 9 and a capacitor 10. With r V 1 is a voltage source for the operation of the transistor 2 and with ' V., a voltage source which supplies the emitter of the transistor 2 with a reverse bias voltage. Numeral 3 denotes a key switch which can be closed by depressing the key. Reference number 11 denotes a resistor and reference number 12 denotes an output terminal. Usually there is a resistor between the tone generator 1 and the node 13, but this is not shown in FIG.
Beim Betriebe wird zunächst die Emitter-Basis-Sperrsehicht des Transistors 2 durch die Spannungsquelle : V., stark in Rückwärtsrichtung vorgespannt, wobei sich" der Tastenschalter 3 in seiner offenen Stellung befindet.During operation, the emitter-base blocking layer of the transistor 2 is first strongly biased in the reverse direction by the voltage source: V. With the key switch 3 in its open position.
Auf diese Weise bleibt der Transistor 2 auch dann, wenn ihm von dem Tongenerator 1 eine Eingangssignalspannung £, zugeführt wird, für diese Eingangssignalspannung nichtleitend, so daß diese Eingangssignalspannung £, im wesentlichen nicht an die Ausgangsquelle 12 weitergegeben wird. Jedoch tritt an der Ausgangsklemme 12 ein schwaches Lecksignal auf. Dieses Lecksignal entsteht wahrscheinlich dadurch, daß die Eingangssignalspannung £s über die Sperrschichtkapazität 14 zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors 2 bis zu der Ausgangsklemme 12 gelangt. In this way, the transistor 2 remains non-conductive for this input signal voltage even when it is supplied with an input signal voltage £ 1 from the tone generator 1 , so that this input signal voltage £ 1 is essentially not passed on to the output source 12 . However, a weak leakage signal occurs at the output terminal 12. This leakage signal is likely arises from the fact that the input signal voltage £ s passes through the junction capacitance 14 between the collector and the base of transistor 2 to the output terminal 12th
Wird nun anschließend der Tastenschalter 3 geschlossen, so wird die Emitter-Basis-Sperrschicht des Transistors 2 leicht in Vorwärtsrichtung vorgespannt, und der Transistor 2 kann seine normale Schalterfunktioii übernehmen und also die Eingangssignalspannung Es an die Ausgangsklemme 12 weiterleiten.If the key switch 3 is then closed, the emitter-base junction of the transistor 2 is biased slightly in the forward direction, and the transistor 2 can take over its normal switch function and thus forward the input signal voltage E s to the output terminal 12.
Bei der oben beschriebenen Schalteranordnung wird also die Kollcktor-Emitter-Strecke des Transistors 2 durch Öffnen oder Schließen des Tastenschalters 3 nichtleitend oder leitend und vermag gegenüber dem Ausgangssignal des Tongenerators 1 ii! der oben beschriebenen Weise als Schalter zu wirken. Eine derartige übliche Schalteranordnung hatIn the case of the switch arrangement described above, the collector-emitter path of the transistor is used 2 by opening or closing the key switch 3 non-conductive or conductive and capable compared to the output signal of the tone generator 1 ii! to act as a switch in the manner described above. Such a common switch arrangement has
■ -Joch bei ihrem Einbau in ein elektronisches Musikinstrument, das wie z. B. eine Elektronenorgel eine■ yoke when installed in an electronic musical instrument, that like z. B. an electron organ
\ ielzahl von Tasten aufweist, den Nachteil, daß mithas the disadvantage that with
.her Wahrscheinlichkeit auch dann ein Tonsignal \:.n dem Tongenerator 1 hörbar wird, wenn keine 1.Vr Tasten gedrückt ist, da das Offen-Geschlossen- - ,rhältnis (d. h. das Verhältnis Stin'Sllu^ zwischen ..:..η Spannungsniveau Scln des Ausgangssignals, das ;■ , geschlossenem Tastenschalter 3 an der Ausgangs-.■mrac 12 auftritt, zu dem Spannungsniveau -S',,,, . Lecksignals bei offenem Tastenschalter 3 an eier • 'seungsklemmc 12) zu gering ist.It is more likely that a tone signal \ :. n will be audible in tone generator 1 even if no 1.Vr keys are pressed, since the open-close ratio (ie the ratio S tin 'S llu ^ between ..:. .η voltage level S cln of the output signal that occurs; ■, closed key switch 3 at the output. ■ mrac 12, to the voltage level -S ',,,,. leakage signal with open key switch 3 at egg •' seungsklemmc 12) too low is.
Xußerdem wird dem Knotenpunkt 13 von demIn addition, the node 13 of the
!generator 1 ständig eine Signalspannung /·,'. zu-! generator 1 always has a signal voltage / ·, '. to-
iuhrt. die, da die Emitter-Ba.is-Durchbruchs-.iiinung des Transistors 2 nicht sehr groß ist.iuhrt. the, as the emitter-base breakdown .iiinung of transistor 2 is not very large.
11 Durchbruch der Emittersperrschicht führen11 Break through the emitter barrier layer
■ J)Il.■ J) Il.
Mit tier Erfindung sollen nun diese Nachteile der »liehen Schalteranordnung beseitigt werden. Bei .■iiier Ausführungsform der Erfindung ist in den !)jsiszvvcig des Transistors ein unsymmetrisches Bau-Ament. wie z.B. eine Diode, eingefügt, wobei Mitij vorgesehen sind, die synchron /u dem offenen "der geschlossenen Zustand eines Schalters, wie beispielsweise eines Tastenschalters, der Diode eine \ 01 spannung in Rückwärtsrichtung oder in Vorv. utsrichtung zuführen. Auf diese Weise stellt die Diode dann, wenn der Tastenschalter sich in seinem !■lienen Zustand befindet, eine hohe Impedanz dar, wodurch ein an die Anode der Diode angelegtes Signal nur stark abgeschwächt an die Basis des Transistors gelangt. Eine solche Signalschwäclumg führt dann zu einer Steigerung des Offen-Cieschlossen- \ erhältnisses und zu einer Verminderung der Schwierigkeiten in Verbindung mit Emitter-Sperrschicht-Durchbrüchen. With the invention, these disadvantages of the borrowed switch arrangement are now to be eliminated. at One embodiment of the invention is shown in FIGS !) jsiszvvcig of the transistor an asymmetrical construction ament. such as a diode, inserted, with Mitij being provided, which are synchronous / u the open "the closed state of a switch, such as a key switch, the diode a voltage in reverse direction or in forward direction. feed direction. In this way, the diode turns on when the key switch is in its ! ■ in a lien state represents a high impedance, whereby a signal applied to the anode of the diode is only greatly attenuated to the base of the transistor got. Such a signal weakness then leads to an increase in the open-ended \ gain and reduce the difficulties associated with emitter-junction breakdowns.
In F i g. 2 ist eine solche erste Ausführungsform tier Erfindung veranschaulicht, wobei die Bezugszahl 21 einen Tongenerator, der ein rechleckförmiges Ausgangssignal erzeugt, die Bezugszahl 32 eine mit dem Tongenerator 21 verbundene pn-Sperrschichtdiode, die Bezugszahl 22 einen npn-Transistor, dessen Basis das Ausgangssignal des Tongenerators 21 über die Diode 32 zugeführt wird, und die Bezugs.-zahl 27 einen Lastwiderstand bezeichnen, dessen eines Ende mit einer positiven Spannungsquelle -t- K, und dessen anderes Ende einerseits mit dem Kollektor des Transistors 22 und andererseits mit einer Ausgangsklemme 33 verbunden ist. Die Bezugszahl 24 bezeichnet einen Schaltkreis zur Erzeugung1 einer Hüllkurve, der aus einem Widerstand 28 und einem Kondensator 29 besteht und mit dem Emitter des Transistors 22 über einen Emitterwiderstand 31 verbunden ist. Die Bezugszahl 23 bezeichnet einen mit dem Emitter des Transistors 22 über Widerstände 30 und 31 verbundenen Tastenschalter zur Steuerung der Voirspannungiiiustände für den Transistor 22 und für die Diode 32. Die Bezugszahlen 25 und 26 be zeichnen Vorspannungswiderstände für den Transistor 22, und mit f K4 ist eine Spannungsquelle für den Betrieb des Schaltkreises 24 zur Hüllkurvenbildung und zur Vorspannung der Diode 32 in Rückwärtsrichtung über den Widerstand 25 und einen weiteren Widerstand 28 bei geöffnetem Tastenschalter 23 bezeichnet.In Fig. 2 such a first embodiment of the invention is illustrated, wherein the reference number 21 a tone generator which generates a square-wave output signal, the reference number 32 a pn junction diode connected to the tone generator 21, the reference number 22 an npn transistor, the base of which is the output signal of the tone generator 21 is fed through the diode 32, and the reference number 27 denotes a load resistor, one end of which is connected to a positive voltage source -t- K, and the other end of which is connected on the one hand to the collector of the transistor 22 and on the other hand to an output terminal 33 . Reference number 24 denotes a circuit for generating 1 an envelope curve, which circuit consists of a resistor 28 and a capacitor 29 and is connected to the emitter of the transistor 22 via an emitter resistor 31. The reference number 23 denotes a key switch connected to the emitter of the transistor 22 via resistors 30 and 31 for controlling the voltage states for the transistor 22 and for the diode 32. The reference numbers 25 and 26 denote bias resistors for the transistor 22, and with f K 4 denotes a voltage source for operating the circuit 24 for envelope curve formation and for biasing the diode 32 in the reverse direction via the resistor 25 and a further resistor 28 when the key switch 23 is open.
Als nächstes sei auf die Arbeitsweise der oben beschriebenen Schalteranordnung bzw. des Haltekreises eingegangen. Anfänglich wird die Diode 32 bei geöffnetem Tastenschalter 23 über die Widerstände 25 und 28 von der Spannungsquelle r K4. deren positives Potential größer gewählt ist als der Scheitelwert der Eingangssignalspannup.g, in Sperrichtung vorgespannt. Auch der Kondensator 29 wird bis etwa aut die Spannung ■ K, aufgeladen, und ebenso ist das Potential an dem Knotenpunkt 35 im wesentlichen gleich 1K1. Das Potential - K1 ist gleich dem Potential - K1 oder kleiner gewählt. Das bedeutet, daß der Transistor 22 so vorgespannt ist, daß er im Rest-Ntninigebiei oder bei geringem Strom in dessen Nachbarschaft arbeitet und d;·' :r seme Verstärkung im wesentlichen zu Null wird. Ap den mit der Basis des Transistors 22 verbundenen Knotenpunkt 34 gelangt ein Signal, das durch die hohe Impedanz der in Rückwürtsrichtung vorgespannten Diode 32 ge-.iämpft wird, da die Impedanz zwischen dem Knotenpunkt 34 und dem Erdpotential bzw. dem Bezugspoteniial kleiner ist als die Rückwärtsimpedan/ der Diode 32. Das so gedämpfte Signal kann auf diese Weise einerseits keinen Durchbruch der Emitter-Sperrschicht des Transistors 22 bewirken, und andererseits anders als bei der üblichen Schaltung an die Ausgangsklemme 33 im wesentlichen nicht weitergeleitet werden.Next, the mode of operation of the switch arrangement or the hold circuit described above will be discussed. Initially, when the key switch 23 is open, the diode 32 is supplied by the voltage source r K 4 via the resistors 25 and 28. whose positive potential is selected to be greater than the peak value of the input signal voltage, biased in the reverse direction. The capacitor 29 is also charged to approximately the voltage ■ K, and the potential at the node 35 is also essentially equal to 1 K 1 . The potential - K 1 is selected to be equal to the potential - K 1 or less. This means that the transistor 22 is biased in such a way that it operates in the residual low range or in the vicinity thereof when the current is low and that its gain becomes essentially zero. Ap the node 34 connected to the base of the transistor 22 arrives at a signal that is damped by the high impedance of the reverse biased diode 32, since the impedance between the node 34 and the ground potential or the reference potential is smaller than the Reverse impedance / of the diode 32. The signal attenuated in this way cannot cause a breakdown of the emitter junction of the transistor 22 on the one hand, and on the other hand, unlike in the usual circuit, can essentially not be passed on to the output terminal 33.
Wird anschließend der Tastenschalter 23 geschlossen, so wird das Potential an dem Knotenpunkt 35 innerhalb einer kurzen Zeitdauer, die von dem Produkt aus der Kapazität des Kondensators 29 und dem Wert des gegenüber Widerstand 28 sehr kleinen Widerstandes 30 abhängt, gleich dem Erdpotential. In diesem Augenblick wird die Diode 32 in Vorwärtsrichtung vorgespannt, und der Arbeitspunkt des Transistors 22 gerät ir. dessen aktiven Bereich, so daß der Transistor 22 mit einer vorgegebenen Verstärkung als Verstärker zu arbeiten beginnt und das Ausgangssignal des Tongenerators 21 zu der Ausgangsklemme 33 gelangt. Da die Diode 32 wie oben erwähnt in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist. steht sie einer derartigen Signalübertragung in keinei Weise entgegen.If the key switch 23 is then closed, so the potential at the node 35 becomes within a short period of time that of the product of the capacitance of the capacitor 29 and the value of the resistor 28 very much small resistance 30 depends, equal to the earth potential. At that moment the diode becomes 32 forward biased, and the operating point of transistor 22 is ir. its active area, so that the transistor 22 begins to operate as an amplifier with a predetermined gain and the output of the tone generator 21 is supplied to the output terminal 33. Since the diode 32 is like mentioned above is biased in the forward direction. it does not stand in such a signal transmission in any way Way against.
Als nächstes wird der Tastenschalter 23 wieder in seinen offenen Zustand überführt. In diesem Zeitpunkt kehrt das Potential an dem Knotenpunkt 35 nicht augenblicklich auf seinen Anfangswert von im wesentlichen f K4 zurück. Vielmehr nimmt dieses Potential an dem Knotenpunkt 35 nur allmählich und entsprechend der Ladecharakteristik des Kondensators 29 ab, die im wesentlichen von der Zeitkonstante RC aus dem Wert R des Widerstandes 28 und der Kapazität C des Kondensators 29 abhängt. Sobald das Potential an dem Knotenpunkt 35 schließlich den Wert + K4 wieder erreicht, befinden sich sowohl die Diode 32 als auch der Transistor 22 wieder in ihrem ursprünglichen Vorspannungszustand, und damit wird eine Weitergabe des Ausgangssignals des Tongenerators 21 an die Ausgangsklemme 33 verhindert.Next, the key switch 23 is returned to its open state. At this point in time, the potential at the node 35 does not return immediately to its initial value of essentially f K 4 . Rather, this potential at the node 35 decreases only gradually and in accordance with the charging characteristic of the capacitor 29, which essentially depends on the time constant RC from the value R of the resistor 28 and the capacitance C of the capacitor 29. As soon as the potential at the node 35 finally reaches the value + K 4 again, both the diode 32 and the transistor 22 are again in their original bias state, thus preventing the output signal of the tone generator 21 from being passed on to the output terminal 33.
Der Transistor 22 gelangt also nicht sofort beim Öffnen des Tastenschalters 23 in seinen Ursprung- The transistor 22 does not return to its original position immediately when the key switch 23 is opened.
lichen Vorspannungszustand. Das bedeutet, daß sich der Vorspannungszustand für den Transistor 22 beim ÖITncn des Tastenschalters 23 allmählich von dem Zustand, der ihm bei geschlossenem Schalter 23 aufgeprägt ist, zu dem Dauerzustand bei geöffnetem Schalter 23 verändert, so daß an der Ausgangsklemme 33 auch bei geöffnetem Schalter 23 noch für eine vorgcbbarc Zeitdauer ein Ausgangssignal vorhanden ist. Die Amplitude des auf diese Weise aufrechterhaltenen Ausgangssignals nimmt im wesentlichen exponentiell mit der Zeitkonstante des für die Hüllkurvenbildung maßgebenden Gliedes 24 ab, so daß sich in dem Ausgangssignal eine sogenannte Hüllkurve ausbildet. Eine derartige Hüllkurve im Signal ist für die Erzeugung eines natürlichen Klanges bei jedem elektronischen Musikinstrument von großer Bedeutung, weswegen man sich, wie oben erwähnt, einer Kombination aus einem Tastenschalter mit einem elektronischen Vcrstärkerelemcnt und einer Schaltung für die Hüllkurvenbildung an Stelle eines Tastenschalters allein bedient.normal preload condition. This means that the bias condition for transistor 22 is at ÖITncn of the key switch 23 gradually changes from the state impressed on it when the switch 23 is closed is changed to the steady state with the switch 23 open, so that at the output terminal 33 still provides an output signal for a predetermined period of time even when the switch 23 is open is available. The amplitude of the output signal thus maintained increases substantially exponentially with the time constant of the element 24, which is decisive for the envelope curve formation, see above that a so-called envelope curve is formed in the output signal. Such an envelope in the Signal is designed to produce a natural sound in any electronic musical instrument of great importance, which is why, as mentioned above, a combination of a key switch with an electronic amplifier element and a circuit for the envelope curve formation in place operated by a key switch alone.
Die Ursache für die Zunahme des Offcn-Gcschlossen-Verhältnisscs läßt sich folgendermaßen darlegen: Die Kapazität zwischen den Elektroden der Diode 32 und die Impedanz zwischen dem Knotenpunkt 34 und dem Erdungspunkt wirken im gesperrten Zustand der Diode als eine Art Hochpaßfilter, so daß die niederen Harmonisehen entsprechenden Anteile in dem rechteckigen Ausgangssignal des Tongencrators 22 weggefiltert werden, während die höheren Harmonischen durch dieses Filter hindurchgehen. Die auf diese Weise durchgelassenen höheren harmonischen Anteile des Tongeneratorsignals werden anschließend in einen weiteren Hochpaßfilter aus der Kollektor-Spcrrschicht-Kapazität des Transistors 22 und der Impedanz zwischen der Ausgangsklemme 33 und dem Erdungspunkt erneut gefiltert, bevor sie die Ausgangsklemme 33 erreichen. Auf diese Weise erscheint an der Ausgangsklcmme 33 lediglich ein kleiner, aus extrem hohen Harmonischen bestehender Anteil des Ausgangssignals des Tongenerators 21. Ein solches aus hohen harmonischen Anteilen bestehendes Signal hat jedoch selbst dann, wenn es in nachfolgenden Schaltstufen verstärkt wird, keine zum Betriebe eines Lautsprechers ausreichende Leistung. Außerdem ist das menschliche Ohr selbst dann, wenn der Lautsprecher durch ein solches Signal in Gang gesetzt werden sollte, für diese höher harmonischen Komponenten des ursprünglichen Tonsignals nicht empfindlich.The cause of the increase in the open / closed ratio can be stated as follows: the capacitance between the electrodes of the diode 32 and the impedance between the node 34 and the grounding point act as a kind of high-pass filter when the diode is blocked, so that the lower harmonics see corresponding components in the rectangular output of the Tongencrators 22 are filtered away while the higher harmonics pass through this filter. The higher harmonic components of the tone generator signal that are let through in this way then into a further high-pass filter from the collector-spacer capacitance of the transistor 22 and the impedance between the output terminal 33 and the ground point filtered again, before they reach output terminal 33. In this way appears at the output terminal 33 only a small portion of the output signal of the, consisting of extremely high harmonics Tone generator 21. However, such a signal consisting of high harmonic components has itself then, if it is amplified in subsequent switching stages, none for operating a loudspeaker adequate performance. Plus, the human ear is even when the speaker is through such a signal should be set in motion for these higher harmonic components of the original Sound signal not sensitive.
Wie oben erwähnt, treten also an dem Knotenpunkt 34 im wesentlichen keine niederen harmonischen oder hörfrequenten Anteile des Signals auf, und selbst diese sehr schwachen hörfrequenten Anteile werden bei ihrem weiteren Durchgang durch die Kollektor-Grenzschicht-Kapazität weiter gedämpft. Im Ergebnis wird also das Spannungsniveau S1111. des an der Ausgangsklemme 33 auftretenden Lecksignals sehr niedrig, und das Offen-Geschlossen-Verhältnis (Seitt/Saus) nimmt zu. Damit ist eines der Ziele der Erfindung erreicht.As mentioned above, essentially no lower harmonic or audio-frequency components of the signal occur at the node 34, and even these very weak audio-frequency components are further attenuated as they pass through the collector-boundary layer capacitance. As a result, the voltage level becomes S 1111 . of the leakage signal occurring at output terminal 33 is very low, and the open-close ratio (S eitt / S off ) increases. One of the aims of the invention is thus achieved.
Legt man nun die in der vorstehenden Beschreibung behandelte Ausführungsform der Erfindung entsprechend Fig. 2 der Zeichnung zugrunde, so zeigt es sich, daß ein befriedigender Betrieb einer solchen Anordnung möglich ist, wenn man die einzelnen Bauelemente und Spannungen in der aus der nachstehenden Tabelle 1 ersichtlichen Weise bemißt.If one now sets the embodiment of the invention dealt with in the preceding description accordingly Fig. 2 of the drawing, it can be seen that a satisfactory operation of such Arrangement is possible if one considers the individual components and voltages in the from the following Table 1 as can be seen.
Scheitelwcrt des rechteckigen
Ausgangssignals des Tongenerators 21 K)V Vertex of the rectangular
Output signal of the tone generator 21 K) V
Diode 32 1 S1473Diode 32 1 S1473
Transistor 22 npn-Silizium-Transistor 22 npn silicon
Transistor2SC45£Transistor2SC45 £
Spannungsquelle + K1 12 VVoltage source + K 1 12 V
Spannungsquelle -f VA 10 VVoltage source -f V A 10 V
Widerstand 25 20 kßResistance 25 20 kß
Widerstand 26 80 ki2Resistance 26 80 ki2
is Widerstand 27 400 Ωis resistance 27 400 Ω
Widerstand 28 50 kS2Resistance 28 50 kS2
Widerstand 30 63 UResistance 30 63 U
Widerstand 31 3,2 kS2Resistance 31 3.2 kS2
Kondensator 29 50 (iFCapacitor 29 50 ( iF
Bei einer Schaltung entsprechend Fig. 2 mit den in der obigen Tabelle 1 zusammengestellten Kcnngrößen liegt das OfFen-Gcschlossen-Vcrhältnis bei einer Signalfrcquenz von 1 kHz in einem Bereich von 80 bis 90 CQ. Dabei ist das Signalnivcau unter Bezugnahme auf Spitzc-Spitzc-Wcrt der Signalspannung gemessen. Aus dieser Messung läßt sich gleichzeitig die vorteilhafte Wirkung der Schaltung nach Fig. 2 gegenüber der Schaltung nach Fig. 1 ersehen, da sich bei dieser Schaltung bestenfalls ein Offen-Geschlossen-Verhältnis von etwa 50 dB erzielen läßt. Die in Fig. 3 veranschaulichte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schalteranordnung unterscheidet sich von der in Fig. 2 veranschaulichten Ausführungsform darin, daß ein in Kollektorschaltung ausgeführter elektronischer Schalter Verwendung findet. In ihrer grundsätzlichen Arbeitsweise sind sich die beiden Schalteranordnungcn jedoch im wesentlichen gleich.In the case of a circuit according to FIG. 2 with the parameters compiled in Table 1 above, the oven / closed ratio is in a range from 80 to 90 CQ for a signal frequency of 1 kHz. The signal level is measured with reference to Spitzc-Spitzc-Wcrt of the signal voltage. From this measurement the advantageous effect of the circuit according to FIG. 2 compared to the circuit according to FIG. 1 can be seen at the same time, since with this circuit an open-to-close ratio of about 50 dB can at best be achieved. The second embodiment of a switch arrangement according to the invention illustrated in FIG. 3 differs from the embodiment illustrated in FIG. 2 in that an electronic switch embodied in a collector circuit is used. In their basic mode of operation, however, the two switch arrangements are essentially the same.
In Fig. 3 wird der Kollektor eines Transistors 42 über einen Lastwiderstand 47 geerdet und ist als Signalqucllc ein Tongenerator 41 zwischen Erde und einer an einem Knotenpunkt 54 mit der Basis des Transistors 42 verbundenen Diode 52 angeschlossen. Mit dem Emitter des Transistors 42 ist über einen Emitterwiderstand 5! ein eine Hüllkurve bildender Schaltkreis 44 aus einem Widerstand 48 und einem Kondensator 49 verbunden. Zwischen einem Knotenpunkt 55 und einer Ausgangsklemme eines Tastenschalters 43, dessen andere Ausgangsklemme an einer Potentialquelle -K5 liegt, ist ein Widerstand 50 eingefügt. Zwischen den Knotenpunkten 54 und 55 liegt ein Vorspannungswiderstand 45. Die Übertragung des Ausgangssignals des Tongenerators 41 auf eine Ausgangsklemme 53 wird durch den Tastenschalter 43 gesteuert. Bei einer derartigen Schalteranordnung läßt sich nicht nur Jer gewünschte Halte-In FIG. 3, the collector of a transistor 42 is earthed via a load resistor 47 and a tone generator 41 is connected as a signal source between earth and a diode 52 connected to the base of the transistor 42 at a node 54. With the emitter of the transistor 42 is via an emitter resistor 5! an envelope forming circuit 44 composed of a resistor 48 and a capacitor 49 is connected. A resistor 50 is inserted between a node 55 and an output terminal of a key switch 43, the other output terminal of which is connected to a potential source -K 5. A bias resistor 45 is located between the nodes 54 and 55. The transmission of the output signal of the tone generator 41 to an output terminal 53 is controlled by the key switch 43. With such a switch arrangement, not only can the desired holding
effekt erzeugen, sondern man kommt auch zu einem befriedigenden Offen-Geschlossen-Verhältnis und kann die Gefahr eines Emitter-Sperrschicht-Durchbruchs wesentlich vermindern.create an effect, but you also come to a satisfactory open-close relationship and can significantly reduce the risk of emitter-junction breakdown.
Bei einem praktisch ausgeführten Beispiel für eine Schaltung entsprechend der F i g. 3 ließ sich eine befriedigende Arbeitsweise mit den in der nachstehenden Tabelle 2 zusammengestellten Kenngrößen erzielen.In a practical example for a circuit according to FIG. 3 got a Satisfactory mode of operation with the parameters compiled in Table 2 below achieve.
36013601
Tabclic 2Tabclic 2
Schcitclwert des rcehtcckigcn Ausgangssignals des Tongenerators 41 10 VClock value of the reverse output signal of the tone generator 41 10 V
Diode 52 J S1473Diode 52 J S1473
Transi·. or 42 npn-Silizium-Transi ·. or 42 npn silicon
Transistor2SC458Transistor2SC458
Widerstand 45 5 k£2Resistance 45 5k £ 2
Widerstand 47 200 ΩResistance 47 200 Ω
Widerstand 48 4OkQResistance 48 4OkQ
Widerstand 50 50 ΩResistance 50 50 Ω
Kondensator 49 50 |iFCapacitor 49 50 | iF
Spannungsqucllc -K, ...... 12 VVoltage source -K, ...... 12 V
Die oben beschriebenen Ausfiihmngsbeispiele für erfindungsgemäße Schalleranordnungen enthalten als Verslärkerelcmentc bipolare Transistoren, nämlich npn-Transistoren, und als unsymmetrische Bauelemente Dioden mit einem einzigen pn-übergang, jedoch liegt es für den Fachmann auf der Hand, daß man statt dessen auch unipolare Transistoren, wie z. B. Obcrflächen-Feldcffekt-Transistoren oder andere äquivalente Halbleiterbauelemente verwenden kann.The exemplary embodiments described above for Schaller arrangements according to the invention contain bipolar transistors as amplification elements, namely npn transistors and, as asymmetrical components, diodes with a single pn junction, however, it will be obvious to those skilled in the art that unipolar transistors such as z. B. surface field effect transistors or others can use equivalent semiconductor components.
ίο Außerdem ist zwar in den Beispielen ein Tongcncrator mit einem rechteckigen Ausgangssignal als Signalqueüe beschrieben und dargestellt, jedoch kann statt dessen auch ohne weiteres eine Signalquelle mit einem sinusförmigen Ausgangssignal Verwendung finden.ίο In addition, there is a tone generator in the examples described and shown with a rectangular output signal as a signal source, but can take place which also easily uses a signal source with a sinusoidal output signal Find.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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36013601
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