DE1797161C3

DE1797161C3 - Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Steuerspannung für ein elektronisches Musikinstrument

Info

Publication number: DE1797161C3
Application number: DE1797161A
Authority: DE
Inventors: Popko Reinder Bilthoven Dijksterhuis (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1967-09-15
Filing date: 1968-08-23
Publication date: 1980-01-24
Also published as: IE32331L; IE32331B1; AT296733B; ES357958A1; FR1580690A; NL160960C; BE720879A; CH494443A; NL6712682A; DE1797161A1; US3567839A; SE361963B; GB1203162A; NL160960B; DE1797161B2

Description

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erfüllt worin L die Induktivität der Reihenschaltung der Spulen (St, S₂) bedeutet

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Kondensator durch eine Reihenschaltung zweier Kondensatoren ersetzt ist von denen der eine von dem Bauelement überbrückt ist, dessen Widerstandswert mit abnehmender Spannung zunimmt und von denen der andere durch einen Widerstand überbrückt ist, dessen Widerstandswert derart niedrig bemessen ist daß sich der zugehörige Kondensator beim Anfang jeden nachfolgenden Anschlags bereits größtenteils entladen hat

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Zeitkonstante des Entladekreises anfangs zwischen 0,1 und 0,2 see liegt und nach einer halben Sekunde auf das Zwei- oder Vierfache des ursprünglichen Wertes angestiegen ist während die Ausgangsspannung auf das 0,1- bis 0,3fache des Anfangswertes beim stärksten Anschlag abgesunken ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Steuerspannung für ein elektronisches Musikinstrument, in dem von Tongeneratoren erzeugte Schwingungen einem Übertra-S gungsglied zugeführt werden, das diese Schwingungen nur durchläßt, wenn ihm durch Anschlagen einer Taste die Steuerspannung überlagert wird, wobei die Steuerspannung einem Kondensator entnommen wird, dessen Ladespannung von der Anschlagstärke abhängig ist

■o und der Kondensator durch einen Entladewiderstand überbrückt ist

Bei einem Instrument, bekannt au? der US-PS 32 31661, insbesondere Fig.6, in der das Übertragungsglied von einer Diode 25 gebildet wird, wird die

•5 Steuerspannung einer Reihenschaltung von zwei Kondensatoren entnommen, wobei der eine Kondensator 32, der mittels einer Spule 65 über die Diode 64 beim Anschlag geladen wird, von einem Widerstand 41 überbrückt ist so daß die Zeitkonstante dieser Parallelschaltung von Kondensator 32 und Widerstand 41 einschließlich des Belastungswiderstandes des Entladekrcises klein ist in bezug auf die Zeitkonstante der Reihenschaltung, die außer dieser Parallelschaltung aus dem Kondensator U besteht der ebenfalls beim Anschlag über den Transistor 31 von der Spule 10 aufgeladen wird.

Wenn die beiden Zeitkonstanten derart gewählt werden, daß sowohl die schnellen wiederholten Anschläge hörbar sind, wie auch die Abklingzeit des Tones

to nach jedem Anschlag genügend lang ist entsteht am Übergang zwischen den beiden Entladekennlinien ein scharfer Knick, der sich störend bemerkbar macht

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Abklingverhalten der Töne von Saiteninstrumenten nach Art von Klavizimbeln. Klavieren u.dgl. möglichst naturgetreu nachzubilden.

Dazu ist nach der Erfindung der Entladewiderstand ein Bauelement dessen Widerstandswert mit abnehmender Spannung zunimmt.

Ein derartiges Bauelement k«ün z. B. aus einem spannungsabhängigen Widerstand, einem Gleichrichter mit gegebenenfalls einem Längswiderstand usw. bestehen. Dadurch ändert sich die Zeitkonstante des Entladekreises allmählich und nimmt mit abnehmender

4$ Kondensatorspannung zu, so daß der scharfe Knick beim Übergang zwischen den beiden Entladegebieten und das sich daraus ergebende Knacken unterdrückt werden. Obwohl diese Schaltungsanordnung durch das Verschwinden des Übergangsknackens im Vergleich zu der bekannten Schaltungsanordnung wesentliche Vorteile aufweist tritt hierbei die Schwierigkeit auf, die Spannung des Kondensators nach einem starken Anschlag derart schnell absinken zu lassen, daß der schwächste darauf erfolgende Anschlag noch hörbar ist Teilweise unter Beibehaltung des Vorteils der Einsparung von Einzelteilen kann dieser Nachteil dadurch beseitigt werden, daß nach einer weiteren Ausführungsform eines Musikinstrumentes nach der Erfindung, bei dem der Kondensator über ein Gleichrichterelement von einer Spule aufgeladen wird, in der beim Anschlagen einer Taste ein mit dieser verbundener Magnet durch Eindrücken in die Spule eine Spannung induziert, der zum Bauelement parallelliegende Kondensator außerdem über ein weiteres Gleichrichterelement und einen mit diesem in Reihe geschalteten Widerstand von einer zweiten Spule gleichfalls aufgeladen wird. Letztere Spule kann nun derart bemessen werden, daß selbst beim schwächsten Anschlag, der

unmittelbar nach einem starken Anschlag folgt, die Spannung genügend hoch ist, um den Kondensator wieder aufzuladen, so daß schnell aufeinanderfolgende Anschläge hörbar werden.

Bei einer vorteilhaften Ausfuhrungsform sind die beiden Spulen in Reihe geschaltet, und es ist nur ein Magnet vorgesehen.

Bei einer Weiterbildung erfüllt der mit dem Gleichrichterelement in Reihe geschaltete Widerstand die Beziehung

R_s = IO

worin R_s der besagte Widerstand, L die Induktivität der Reihenschaltung der Spulen und Q der zum Bauelement parallelliegende Kondensator bedeutet Dadurch wird erreicht, daß die Beziehung zwischen der Stärke des Anschlags und der Kondensatorspannung mehr oder weniger linear verläuft.

Bei einer anderen Ausführungsfonn ist der Kondensator durch eine Reihenschaltung zweier Kondensatoren ersetzt, von denen der eine von dem Bauelement überbrückt ist, dessen Widerstandswert mit abnehmender Spannung zunimmt, und von denen der andere durch einen Widerstand überbrückt ist, dessen Widerstandswert derart niedrig bemessen ist, daß sich der zugehörige Kondensator beim Anfang jeden nachfolgenden Anschlags bereits größtenteils entladen hat

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung liegt die Zeitkonstante des Entladekreises anfangs zwischen 0,1 und 0,2 see und ist nach einer halben Sekunde auf das Zweibis Vierfache des ursprünglichen Wertes angestiegen, während die Ausgangsspannung auf das 0,1 - bis 03fache des Anfangswertes beim starken Anschlag abgesunken ist

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

Fig. la eine bekannte Schaltungsanordnung mit aufgeteiltem Kondensator,

F i g. Ib die Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 a als Funktion der Zeit,

Fig.2a eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit spannungsabhängigen Widerstandselementen,

F i g. 2b die Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung nach F i g. 2a als Funktion der Zeit,

F i g. 3 eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit einem einzigen Kondensator,

Fig.4a eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit einem Kondensator und zwei Aufladekreisen und

F i g. 4b die Abhängigkeit der Kondensatorspannung von der Anschlagstärke für die Schaltungsanordnung nach Fig.4a.

F i g. 1 zeigt die bekannte Schaltungsanordnung, bei der der Ladekondensator in zwei Teile aufgeteilt ist und somit aus der Reihenschaltung der Kondensatoren G und Ci besteht Die Taste ist mit Magneten M\ und Mi gekuppelt, die beim Anschlagen der Taste in die Spulen Si und Si gedruckt werden. Die Kondensatoren werden beim Anschlagen der zugehörigen Taste über die Gleichrichter D\ bzw. Di von einer in den Spulen S\ bzw. Si induzierten Spannung aufgeladen.

Der Kondensator Ci ist mit einem Widerstand Ri überbrückt, der einen derartigen Wert aufweist daß die Zeitkonstante τι einschließlich des Belastungswiderstandes R, bezogen auf die Zeitkonstante ti der ganzen Schaltungsanordnung, WIiin ist Um schnell aufeinanderfolgende schwache Anschläge nach einem starken Anschlag zu ermöglichen, muß die Spannung der Reihenschaltung der Kondensatoren C\ und Ci in einer möglichst kurzen Wiederholungszeit der Anschläge der gleichen Taste auf etwa die Hälfte abgesunken sein, dann aber ziemlich langsam abnehmen, so daß sich der Kondensator Ci innerhalb dieser Wiederholungszeit nahezu völlig entladen hat

Dies ist in Fig. !b veranschaulicht, in der die

ίο Spannung als Funktion der Zeit aufgetragen ist Der Übergang zwischen den beiden Entladegeschwindigkeiten zeigt einen scharfen Knick und macht sich deshalb störend merkbar. Dieser Nachteil ist in der Schaltungsanordnung nach F i g. 2a dadurch beseitigt, daß parallel

• 5 zum Kondensator Cx ein spannungsabhängiges Widerstandselement geschaltet wird, das aus der Reihenschaltung einer Diode Di mit einem Widerstand R\ besteht Die Anfangszeitkonstante des Entladekreises ist wieder nahezu gleich vi und liegt zwischen 0,1 und 0,2 Sek. Nach dieser Zeil ist Ci nahezu völlig entladen und nimmt Vc infolge der Entladung von Ci über ό.ζ Diode Di und den Widerstand R\ weiter ab. Anfänglich wLd die Zeitkonstante der Schaltungsanordnung im wesentlichen durch die Kapazität von C\ und den Wert des Widerstandes R\

*5 bestimmt, d. h. solange wie die Spannung über der Diode Di die Kniespannung übersteigt Dann wird die Diode b.ngsam gesperrt, der Wert des Widerstandes wird größer, und damit nimmt die Zeitkonstante τζ allmählich zu, bis der Reihenwiderstand der Diode Di und der Widerstand Rt sich dem Wert Unendlich nähern. Der Widerstand Ri und die Diode Di sind derart bemessen, daß nach einer halben Sekunde die Ausgangsspannung auf das 0,!- bis O^fache des Anfangswertes beim stärksten Anschlag abgesunken ist Wenn die Diode Di

JS gesperrt ist, ist die Zeitkonstante wieder gleich der Zeitkonstante τι in Fig. 1, die sich aus dem Wert des Belastungswiderstandes R und der Kapazität des Kondensators Cergibt Es dürfte einleuchten, daß statt der Reihenschaltung

der Diode Di und des Widerstandes R\ jedes beliebige Element dessen Widerstand mit abnehmender Spannung zunimmt, wie z. B. ein spannungsabhängiger Widerstand, angewandt werden kann.

F i g. 3 zeigt die Schaltungsanordnung nach F i g. 2,

bei der jedoch der Aufladekreis, der aus der Spule Si, der Diode Di, dem Kondensator Ci und dem Widerstand Ri besteht, nicht benötigt wird und dadurch die Werte des Kondensators O und des Widerstandes R) etwas von den Werten in der Schaltungsanordnung

so nach F i g. 2 abweichen.

Dadurch wird eine erhebliche Einsparung von Einzelteilen erzielt; aber wenn mit den zur Verfügung stehenden Einzelteilen die Anfangszeitkonstante nicht penC'jeiid niedrig gemacht werden kann, so daß die

S3 Spannung nach 0,1 bis 0,2 Sek. nicht genügend abgenommen hat am schnelle schwache Annchlagsfolgen nach dem stärksten Anschlag zu ermöglichen, schafft die Schaltungsanordnung nach F i g. 4a, teilweise unter Beibehaltung des Vorteiles der Einsparung von Einzelteilen, eine Lösung, die darin besteht, daß in Reihe mit Si eine zweite Spule 5; geschaltet wird, in der beim Anschlagen der zugehörigen Taste von einem mit der Taste verbundenen Magneten durch Eindiücken desselben in die Spule Si auch eine Spannung erzeugt wird, die

6s über einen Reihenwiderstand Rs und ein Gleichrichterelement Di gleichfalls den Kondensator Ci auflädt. Wenn bei schnellen schwachen Anschlagsfolgen die Spannung über St zu niedrig ist, um den Kondensator Ci

aufzuladen, erfolgt dies über die Reihenschaltung der Spulen S\ und Si, deren Spannung genügend groß ist. Der Wert des Widerstandes Rs bestimmt das Verhältnis zwischen den Spannungen Vo₁ und Vd₂ über den Dioden Dt und Di und somit das Verhältnis zwischen den Strömen /ι durch die Diode Di und h durch die Diode Di.

Es hat sich gezeigt, daß der Widerstandswert von Rs derart bemessen sein soll, daß der Höchstwert des Stromes h in der Größenordnung eines Viertels des Wertes des Stromes /ι liegt.

Das Verhältnis zwischen der Spannung ei und der Spannung ei wird vorzugsweise gleich 2 gewählt, damit eine schwache Anschlagfolge nach einem starken Anschlag sofort zur Wirkung kommt.

In einer bestimmten Ausführungsform der Schaltungsanordnung ist bei einem starken Anschlag die Leerlaufspannung ei über Si = 7 V und ei f ei über c,_oi ν

nahezu unabhängig von Rs. Bei einer Zeitkonstante τι = C\R\ Sek. ist die Spannung Vc nach 0,2 Sek. auf etwa 'Λ von 3 V, d. h. ungefähr 1 V gesunken. Wenn der schwächste nachfolgende Anschlag das 0,1 fache des stärksten Anschlags beträgt, wird et =0,7 V und damit die zur Verfügung stehende Ladespannung 0,7-0,6 = 0,1 V (bei Verwendung einer Siliziumdiode ist die Vorspannung 0,6 V), somit kleiner als die Restspannung von 1 V an Ci, so daß /ι zu klein ist, um einen nachfolgenden schwachen Anschlag zur Wirkung kommen zu lassen. Die Spannung ei + ei beträgt jedoch 2,1 V, und somit steht eine Spannung von 2,1—0,6—1-O^ V zur Verfügung, die groß genug ist, daß der Strom h die erwünschte Wirkung hervorruft. Rs wird vorzugsweise so bemessen, daß er etwa dem fünffachen Wert der kritischen Dämpfung, gegeben durch die Beziehung

R = 2

der aus der Reihenschaltung der Spulen Si und 52 und dem Kondensator O bestehenden Kreises entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Steuerspannung für ein elektronisches Musikinstrument, in dem von Tongeneratoren erzeugte Schwingungen einem Übertragungsglied zugeführt werden, das diese Schwingungen nur durchläßt, wenn ihm durch Anschlagen einer Taste die Steuerspannung überlagert wird, wobei die Steuerspannung einem Kondensator entnommen wird, dessen Ladespannung von der Anschlagstärke abhängig ist, und der Kondensator durch einen Entladewiderstand überbrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladewiderstand ein Bauelement ist, dessen Widerstandswert mit abnehmender Spannung zunimmt

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement aus der Reihenschaltung einer Diode (£h) und eines Widerstandes /Äi) besteht

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei dem der Kondensator über ein Gleichrichterelement von einer Spule aufgeladen wird, in der beim Anschlagen einer Taste ein mit dieser verbundener Magnet durch Eindrücken in die Spule eine Spannung induziert, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Bauelement parallellicgcndc Kondensator (Ci) außerdem über ein weiteres Gleichrichterelement (Dz) und einen mit diesem in Reihe geschalteten Widerstand (R₁) von einer zweiten Spule (Si) gleichfalls aufgeladen wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die beiden Spulen (St, S₂) in Reihe geschaltet sind und n^r ein Magnet vorgesehen ist

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet daß der Widerstand (R₁) die Beziehung