DE1902376B2 - Elektronisches Musikinstrument - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Musikinstrument, versehen mit einem Generator zum gleichzeitigen Erzeugen von Tönen einer vorzugsweise nahezu wohltemperierten Tonleiter, bei dem ein Signal die Lage der Tonleiter bestimmt.

Bei einem bekannten Musiktonerzeuger zum Abstimmen der Oszillatoren in einem elektronischer

Musikinstrument bestimmt ein einziges erzeugtes Signal die Lage der Tonleiter. Aus diesem einzigen Signal kann jeweils ein anderer benötigter Ton durch einfache entsprechende Teilung erhalten werden. Dabei kann jedoch nur eine Teilung im Binärsystem erfolgen, und es läßt sich nicht jeder beliebige Intervall mit jeder verlangten Genauigkeit erzeugen.

Bei einem aus der amerikanischen Patentschrift 2 486 039 bekannten Verfahren wird von frei schwingenden Oszillatoren ausgegangen, deren Anzahl gleich der Anzahl Halbtöne einer Oktave ist und die auf je einen anderen Ton der Tonleiter abgestimmt sind, wobei die eine oder mehrere Oktave(n) niedriger liegenden Töne mittels Zweiteilern aus den zwölf Halbtönen, die die Oszillatoren erzeugen, abgeleitet werden.

Es dürfte einleuchten, daß eine Verstimmung eines oder mehrerer dieser Oszillatoren auch eine Verstimmung eines oder mehrerer abgeleiteter Töne und letzthin des Instrumentes zur Folge hat.

Dieser Nachteil wird bei einem elektronischen Musikinstrument nach der Erfindung dadurch vermieden, daß der Ausgang eines Hauptoszillators gegebenenfalls über einen Impulsformer, der Impulse mit einer Impulsbreite von nahezu 50^u _o abgibt, mit einer Kette von Tei'ern verbunden ist, wobei ein erster Ausgang jedes Teilers mit dem Hingang des nächstfolgenden Teilers verbunden ist, welche Teiler mindestens an einem zweiten Ausgang, gegebenenfalls über einen Impulsbreitewandler, Impulse liefern, deren absolute Breite gleich der der Impulse am Eingang des ersten Teilers ist, während für jeden Ton der Tonleiter eine Addierschaltung vorgesehen ist, deren Eingänge je verbunden sind mit dem zweiten Ausgang derjenigen Teiler, die zur Bildung der Signale des betreffenden Tones notwendig sind und deren Ausgang jeweils zu einem «Teiler führt, wobei η mindestens 2^S ist und dessen Ausgangssignal die Frequenz eines Tones der höchsten gewünschten Oktave hat.

Unter dem Ausdruck »Frequenz« ist in dieser Anmeldung die Impulswiederholungsfrequenz zu verstehen, die ihrerseits die Anzahl Impulse pro Sekunde bedeutet. Dabei wird nicht mehr an eine völlig regelmäßige Impulsreihe gedacht. Es ist von der Größe der Änderung des Impulsabstandes abhängig, ob diese Impulsreihe subjektiv als annehmbarer Ton empfunden wird.

Jedes beliebige Intervall läßt sich mit jeder verlangten Genauigkeit erzeugen; z. B. kann das Intervall einer Moll-Sekunde einer wohltemperierten Tonleiter, das gleichst = 1,059,463 ist, dadmch aufgebaut werden, daß von den beiden Tönen des Intervalls von dem Ton mit der niedrigsten Frequenz unter Verwendung einer Frequenzteilerkette aus Zehnteiler Impulsreihen mit den Frequenzen von 10 ^l, 10 ⁸, 10~³, 10 *, 10~⁶ und 10 · abgeleitet und ζυ den Impulsreihen der niedrigsten Frequenz von je zehn Impulsen jeweils null Impulse von 10 ', fünf Impulse von 10-*, neun Impulse von 1O^-3, vier Impulse von 10 ⁴, sechs Impulse von 10-' und drei Impulse von 10~· über einen Addierschaltkreis hinzugefügt werden.

Hierbei wird von dem Oktaventon der niedrigsten Frequenz ausgegangen und aus dieser Frequenz durch Zweiteilung der Grundton mit der niedrigsten Frequenz gebildet. Naturgemäß kann auch von dem Oktaventon der höchsten Frequenz ausgegangen werden, wobei die niedrigeren Töne dadurch erhalten werden, daß von der höchsten Frequenz die geeigneten Impulsreihen über einen Addierschaltkreis subtrahiert werden, oder auch eine Kombination von Addition und Subtraktion angewandt werden kann. Dabei ist unter dem Ausdruck »Subtrahieren« das Addieren einer negativen Zahl zu verstehen.

Auf gleiche Weise kann jede beliebige Tonleiter aus einer einzigen Grundfrequenz abgeleitet werden, indem statt des dezimalen Systems ein anderes Zahlensystem, z. B. das ternäre System, verwendet wird, wobei die

ίο benötigte Frequenz aus dem an den Atisgängen ein.-Frequenzteilerkette von Dreiteilern auftretenden Impulsreihen aufgebaut werden kann.

Ein besonders vorteilhafter Aufbau wird dadurch erhalten, daß jede folgende Impulsreihe aus der voran-

IS gehenden Impulsreihe durch Zweiteilung abgeleitet wird. Zu diesem Zweck werden die Dezimalwerte der benötigten Intervalle in die des binären Systems umgewandelt. In der nachstehenden Tabelle sind die dezimalen Zahlen für die Töne der reinen Stimmung

»o und die zugehörigen umgewandelten binären Werte angegeben, wobei die Frequenz des C auf einen Bezugswert von 1,000 000 0 festgelegt wurde.

C = 1,000 000 0

Des = 1,066 666 6

D = 1,125,000 0

Es = 1,200 000 0

E = 1,250 000 0

F = 1,333 333 3

Fis = 1.406 250 0

G =-- 1,500 000 0

As 1,600 000 0

A 1,666 666 6

Bes = 1,800 000 0

B = 1,875 000 0

C =2,000000 0

1,000 000 000 0

1.000 100 010 0

1.001 010 000 0 1,001 100 110 I 1,010 000 000 0

1.010 101 010 1

1.011 010 000 0 1,100 000 000 0

1.100 110 0110

1.101 010 101 1 1,110 011001 1 1,111000 000 0

10,000 000 000 0

Ein Oszillator führt einem ersten Zweiteiler Impulse mit der Frequenz C zu, wobei am Ausgang des ersten Zweiteilers auf übliche Weise die zu C gehörige Frequenz auftritt. Das »Des« wird nun dadurch aufgebaut,

daß die Impulsreihen, die einem Ausgang des ersten, des fünften und des neunten Zweiteilers entnommen werden, summiert werden. Auf gleiche Weise können die übrigen Töne erhalten werden. Auch kann das »Des« statt durch die oben beschriebene Addition von Impulsreihen dadurch aus der C'-Impulsreihe abgeleitet werden, daß die Zahl 0,1110111100 von 10,0000000000 subtrahiert wird. Das heißt, daß durch jeden der am Ausgang des ersten, zweiten, dritten, vierten, sechsten, siebten, achten und neunten Zweiteilers auftretenden

6c Impulse ein Impuls aus der ursprünglichen Impulsreihe unterdrückt wird. Auch kann es günstig sein, eine Kombination von Addition und Subtraktion anzuwenden. Auf analoge Weise können die übrigen Töne der Tonleiter gebildet werden. Dies trifft auch für

andere Stimmvorgänge, z. B. für den Zwischentonstimmvorgang, zu, dessen Intervalle in der nachstehenden Tabelle in dezimalen und binären Werter angegeben sind.

C= 1,000 000 0

Des = 1,070 000 0

D = 1,118 065 7

Es = 1,196 296 0

E = 1,250 000 0

F = 1,337 537 6

Fis = 1,397 582 2

G = 1,495 370 0

As = 1,600 000 0

A = 1,671 921 9

Bes = 1,788 905 2

B = 1,869 212 5

C = 2,000 000 0

1,000 000 000 0 1,000 1001000

1.000 111 100 1

1.001 100 100 1

1.010 000 000 0 1,0.10 101 101 0

1.011 001 OU 1 1,011 111 101 1

1.100 110011 0

1.101 Oil 000 0 1,110 010 100 0 1,110 111 101 O

10,000 000 000 O

Auf diese Weise kann auch die 31 tönige Tonleiter mit einem Stufenintervall gleichN^ 1,022 6115 oder die allgemein gebräuchliche wohltemperierte Tonleiter, deren Stufenintervall gleich\*J"ist, gebildet werden. Die in der nachstehenden Tabelle aufgeführten Tonhöhen sind in ihrer Frequenz auf C= 1,000 000 bezogen und sämtliche Intervalle innerhalb der Oktave sind gleich groß und betragen ^M ₂.

C= 1,000 000	1 1,000 000 000 0
Des -- 1,059 463	Vf 1,000 011 110 1
D = 1,122 462	\£* 1,000 111110 1
Es= 1,189 207	\^~ä 1,001 100 001 0
E = 1,259 921	\*£* 1,010 000 1010
F =-- 1,334 840	\^ 1,010 1010111
Ges = 1,414 214	\^ΓΤ 1,011010 100 0
G = 1,498 307	\zp~ ι,οπ in in ο
As = 1,587 401	S*/{T 1,100 101 101 0
A 1,681 793	\ζ» 1,101 011 1010
Bes =- 1,781 797	\/£™ 1,110 010 000 1
B - 1,887 749	NK" 1,111000 110 1
C = 2,000 000	\vf" lo.oooooooooo

Je nach Größe der zulässigen Abweichungen der in obenstehender Tabelle für die .ungegebenen Werte, braucht nur die Anzahl Zweiteiler entsprechend vergrößert bzw. verringert zu werden. Von der benötigten Anzahl Zweiteiler werden die Ausgänge mit der Addierschaltung verbunden, wodurch die geförderte Genauigkeit erzielt wird.

Es muß vermieden werden, daß die an den Ausgängen der Zweiteiler auftretenden Impulse und gegebenenfalls die Impulse des Signals des Hauptgenerators zusammenfallen. Zn diesem Zweck werden die Frequenzen aus Impulsreihen aufgebaut, deren Impulse jeweils wenigstens annähernd halbwegs zwischen den Impulsen des vorangehenden Zweiteilers liegen. Wenn der angewandte Zweiteiler aus einem bistabilen Multivibrator besteht, läßt sich dies dadurch cr/ielen, daß einem Ausgang die Steuerimpuls- und dem anderen Ausgang die gewünschte Impulsreihe abgenommen werden.

Aus der USA.-Patentschrift 3 297 953 ist ein Generator bekannt, der zur Bildung der gewünschten Frequenz die Frequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators nach Mischung mit der Frequenz eines Kristall-5 Oszillators verwendet. Die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators wird bestimmt durch die Frequenz am Ausgang einer Schaltung einer Teilerkette und einem Gatter, dessen Ausgang mit einer Phasenvergleichsstufc verbunden ist, an deren zweiten

ίο Eingang die Frequenz des spannungsgesieuerten Oszillators zugeführt und mittels des Signals am Ausgang der Phasenvergleichsslufe in der Frequenz nachgeregelt wird.

In einer Ausführungsform eines elektronischen Musikinstruments gemäß der Eriindung sind die Teiler der Teilerkette Zweiteiler, an deren zweiten Ausgang Impulse auftreten mit einer absoluten Impulsbreite, die wenigstens nahezu gleich der absoluten Impulsbreite der Impulse am Eingang des ersten Teilers ist

ao und sind die Addierschaltungen als Oder-Gatter ausgebildet.

Bei einer anderen Ausführungsform eines elektronischen Musikinstrumentes nach der Erfindung sind die Teiler der Teilerkette Zweiteiler, an deren zweiten Ausgang Impulse auftreten mit einer absoluten Impulsbreite, die kleiner als 150",, der Periode und größer als oder gleich der absoluten Impulsbreite der Impulse am Eingang des ersten Teilers ist und sind die Addierschaltungen als Und-Gatter ausgebildet.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung bestehen die Zweiteilcr aus logischen Schaltungen, die mit je einer Anzahl Eingänge und einem Ausgang versehen sind, an welchem eine Spannung mit zwei Pegeln auftreten kann, wobei die Spannung mit dem ersten Pegel auftritt, wenn mindestens eine der Spannungen an den Ausgängen einen ersten Wert hat, während die Spannung mit dem zweiten Pegel auftritt, wenn die Spannungen an den Eingängen alle einen zweiten Wert aufweisen, wobei das Eingangssignal einem ersten Eingang sowohl einer ersten wie auch einer zweiten logischen Schaltung zugeführt wird und wobei die Ausgänge der ersten und der zweiten logischen Schaltung mit einem ersten Ausgang einer dritten bzw. einer vierten logischen Schaltung verbunden sind, deren Ausgänge mit einem ersten Eingang einer fünften bzw. einer sechsten logischen Schaltung verbunden sind, deren Ausgänge einerseits mit einer ersten bzw. einer zweiten Ausgangsklemme und andererseits mit einem zweiten Eingang der ersten bzw. der zweiten logischen Schaltung verbunden sind, während die Ausgänge der ersten und der zweiten logischen Schaltung außerdem einerseits mit einem dritten Eingang der zweiten bzw. der ersten logischen Schaltung und andererseits mit einem zweiten Eingang der fünften bzw. der sechsten logischen Schaltung und die Ausgänge der dritten und der vierten logischen Schaltung mit einem zweiten Eingang der vierten bzw. der dritten logischen Schaltung verbunden sind. Aul diese Weise werden Impulse mit einer absoluten Impulsbreite erhalten; die nahezu gleich der der Impulse des Eingangssignals ist.

Wenn die Zweiteiler Impulse mit einer Impulsbreite von 50°,, abgeben, ist es erforderlich, daß die absolute Impulsbreite auf die der Impulse am Eingang bzw am Ausgang des ersten Zweiteilers über einen Impuls· brcitcwandlcr herabgesetzt wird.
Bei einer anderen Ausführungsform eines elektro

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nischen Musikinstrumentes nach der Erfindung besteht F i g. 8 einen aus einer logischen Schaltung beder Impulsbreitewandler aus einer logischen Schaltung, stehenden Impulsbreitewandler, die mit einer Anzahl Eingänge und einem Ausgang F i g. 9 die zu dieser Schaltung gehörigen Impulsversehen ist, an dem eine Spannung mit zwei Pegeln reihen,

auftreten kann, wobei die Spannung mit dem ersten S F i g. 10 einen aus einem bistabilen Element bePegel auftritt, wenn mindestens eine der Spannungen stehenden Impulsbreitewandler, an den Eingängen einen ersten Wert hat, während die F i g. 11 die darin auftretenden Impulsreihen und Spannung mit dem zweiten Pegel auftritt, wenn die F i g. 12 die Herabsetzung der Unregelmäßigkeiten Spannungen an den Eingängen alle einen zweiten in der Impulsverteilung nach dem Durchlaufen dreier Wert aufweisen, wobei ein .erster Eingang dieser io Zweiteiler.

Schaltung mit dem Eingang bzw. dem Ausgang des In F i g. 1 bezeichnet /„ die Impulsreihe am Eingang ersten Zweiteilers und ein zweiter Eingang mit dem eines ersten Zweiteilers, /, die Impulsreihe am zweiten ersten Ausgang dieses Zweiteilers verbunden ist, an Ausgang des ersten Zweiteilers, f_t die Impulsreihe dem Impulse auftreten, deren Impulsbreite um- am zweiten Ausgang des zweiten Zweiteilers, /_a die gewandelt werden muß, während die übrigen Eingänge 15 Impulsreihe am zweiten Ausgang des dritten Zweider logischen Schaltung mit den Ausgängen der vor- teilers, f, die Impulsreihe am zweiten Ausgang des angehenden logischen Schaltungen verbunden sind. vierten Zweiteilers und f_B die Impulsreihe am zweiten

Bei einem anderen elektronischen Musikinstrument Ausgang des fünften Zweiteilers.

nach der Erfindung besteht der Impulsbreitewandler Die unterste Reihe veranschaulicht, wie die mit der

aus einem bistabilen Element mit zwei Eingängen, das ao Zahl 1,1010 bezeichnete Frequenz durch Addition

von einem Signal am ersten Eingang in einen ersten der Impulsreihen /„ /_s und /₄ aufgebaut werden

Zustand und von einem Signal am zweiten Eingang kann. Diese Impulsreihe läßt sich jedoch auch dadurch

in einen zweiten Zustand geführt wird, wobei der erste erzielen, daß die Impulsreihen /₃ und /₅ von der Im-

Eingang gegebenenfalls unter Zwischenfügung einer pulsreihe /₀ subtrahiert werden. Es ist klar ersichtlich, Umkehrstufe mit dem Eingang des ersten Zweiteilers 35 daß die Impulse einer nächstfolgenden Impulsreihe

und der zweite Eingang mit einem zweiten Ausgang jeweils wenigstens nahezu halbwegs zwischen den

dieses Zweiteilers verbunden ist, an dem Impulse auf- Impulsen des vorangehenden Zweiteilers liegen,

treten, deren Impulsbreite umgewandelt werden muß. F i g. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung, mit der die

Bei Verwendung dieser Schaltungsanordnung wird die verschiedenen Töne durch Addition der verschiedenen

benötigte Verdrahtung vereinfacht. 30 Impulsreihen erhalten werden. Die Wirkungsweise ist

Die an den Ausgängen auftretenden Impulse der folgende: Die Impulsreihe am Ausgang des Haupt-Impulsreihen sind nicht regelmäßig verteilt, was auf Oszillators O mit einer Frequenz /„. die auf das Ohr einen sehr unangenehmen Eindruck macht. 10,000 000 000 0 im binären System normiert ist, wird Diese Verteilung kann dadurch regelmäßiger gemacht dem Eingang eines ersten Zweiteilers O₁ zugeführt, werden, daß jede der Eingangsklemmen mit einem 35 von dem ein erster Ausgang wieder mit dem Eingang η-Teiler verbunden wird, wobei η mindestens 2^B ist des folgenden Zweiteilers d, verbunden ist usw. bis und wobei die Ausgangssignale dieses η-Teilers den Z)₁₁. Anden Ausgängen dieser Zweiteiler treten Impuls-Tönen der höchsten gewünschten Oktave entsprechen, reinen auf, die an den Ausgängen von D₁ eine Frequenz wodurch die erwähnten Unregelmäßigkeiten auf einen von 2°, an den Ausgängen von D₁ eine Frequenz von für einen Hörer akzeptablen Pegel herabgesetzt sind. 40 2 ', an den Ausgängen von D₃ eine Frequenz von 2 ^s.

Da die Frequenzen der Oktaventöne eindeutig durch an den Ausgängen von Z)₄ eine Frequenz von 2 ^a die Frequenz des Hauptoszillators bedingt sind, wird haben usw. bis zu den Ausgängen von D_n, an denen nach einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform eine Frequenz von 2 ¹⁰ auftritt. Die Töne werden nun der Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens dadurch aufgebaut, daß die Ausgänge derjenigen nach der Erfindung der Hauptoszillator kontinuierlich 45 Zweiteiler, bei denen die Potenz von 2 in der binären oder stufenweise verstisnmbar ausgebildet. Dadurch Zahl des Tones mit einer 1 bezeichnet ist, mit je einem kann die Tonhöhe eines mit diesen Oszillatoren ver- Eingang einer Addierschaltung in Form eines »Oder«- sehenen Instruments der Tonhöhe anderer Instrumente Gatters A_n verbunden werden, an dessen Ausgang der angepaßt oder transponiert werden. Auch schafft die Tonhöhe der gewünschten Töne entsprechende Imkontinuierliche Verstimmung die Möglichkeit, be- 50 pulsreihen auftreten. Dies ist in der Figur für die sondere Effekte, z. B. das Nachahmen einer Hawaii- Töne »Des«, »D« unduBes« in der temperierten Stirn-Gitarre, zu erzielen. Die niedrigeren Oktaventöne mung dargestellt, deren Frequenzen in bezug auf das C werden jeweils aus den Tönen der nächsthöheren im binären System nacheinander gleich 1,000011 1101, Oktave durch Zweiteiler abgeleitet 1 000 111 110 1 und 1,110 010 000 1 sind. Der Deut-

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der SS iichkeit halber sind die Verbindungen und »Oder«- Zeichnungen näher erläutert Es zeigt Gatter für die übrigen Töne fortgelassen. In F i g. 3 F i g. 1 die Weise, auf die aus verschiedenen Impuls- sind die am Eingang des ersten Zweiteilers Z)₁ und

reihen, ein Ton einer bestimmten Frequenz aufgebaut an den Ausgängen der vier ersten Zweiteiler D₁, Z)₁, Z)₈

werden kann, und Z)₄ auftretenden Impulsreihen dargestellt Die

F j g. 2 eine Schaltungsanordnung zum Erhalten 60 Impulse /„ /_t, Λ and /₄ werden jeweils zum Steuern

der gewünschten Frequenzen durch Addition, des nächstfolgenden Zweiteilers verwendet. Einem

F i g. 3 einige darin auftretende Impulsreihen, zweiten Ausgang eines Zweiteilers werden die Signale Fig.4 eine Schaltungsanordnung, bei der die /,', /,', /,' und /₄' entnommen, die eine absolute Frequenzen durch Subtraktion erhalten werden, Impulsbreite gleich der des Signals /₀ am Eingang des F i g. 5 einige darin auftretende Impulsreihen, 65 ersten Zweiteilers Z)₁ haben. In der untersten Reihe F t g. 6 einen aus logischen Schaltungen aufgebauten ist ein Summensignal mit einer Frequenz f, gleich Zweiteiler, 1,011 dargestellt. Fig. 4 zeigt eine Schaltungs- F i g. 7 die darin auftretenden Impulsreihen, anordnung, bei der die gewünschten Frequenzen

κ	A	B	C	D	E	F
O	1	1	1	O	O	1
1	1	O	O	1	1	1
O	1	1	O	1	1	O
1	O	1	1	O	1	1
O	1	1	1	O	O	I

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dadurch erhalten werden, daß von der am Eingang zugeführt wird und wobei der Ausgang A bzw. B der des ersten Zweiteilerc D₁ auftretende»: Impulsreihe ersten bzw. der zweiten logischen Schaltung L₁ bzw. L_t Impulsreihen subtrahiert werden. Die Schaltungs- mit einem ersten Eingang einer dritten bzw. einer vierten anordnung besteht wieder aus einem Hauptoszillator O, logischen Schaltung L, bzw. L₄ verbunden ist, deren der gegebenenfalls einen Impulsformer enthalten kann, S Ausgang C bzw. D einem ersten Eingang einer fünften wobei das Signal dieses HauptosziMators O einem Ein- bzw. einer sechsten logischen Schaltung L₅ bzw L, gang des ersten Zweiteilers D₁ zugeführt wird, von verbunden ist, deren Ausgang E bzw. F einerseits dem ein erster Ausgang mit einem Eingang des zweiten mit einer ersten bzw. einer zweiten Ausgangsklemme E Zweiteilers D₁ verbunden ist, der seinerseits über einen und F und andererseits mit einem zweiten Eingang der ersten Ausgang einem dritten Zweiteiler D₃ ein Steuer- io ersten bzw. zweiten logischen Schaltung L bzw L. signal zuführt. Dieser Vorgang wiederholt sich bis zum verbunden ist, während der Ausgang / bzw B der letzten Zweiteiler D₁₁ Das Signal/₀ am Eingang des ersten bzw. zweiten logischen Schaltung L₁ bzw L, ersten Zweiteilers D₁ wird außerdem jeweils einem außerdem einerseits mit einem dritten Eingang der Eingang von elf Addierschaltungen in Form von /weiten bzw. der ersten logischen Schaltung L. bzw. »Und«-Gattern A zugeführt, wobei jedes »Und*-Gat- 15 L₁ und andererseits mit einem zweiten Eingang der terA einem Ton aus Jw. zz badenden Oktave ent- fünften bzw. der sechsten logischen Schaltung L₆ bzw. spricht. Die zweiten Ausgange der Zweiteiler D_t bis L, und der Ausgang C bzw. D der dritten bzw vierten D₁₁ sind mit je einem Eingang derjenigen »Und«- bzw. der dritten logischen Schaltung L. bzw L verGatter A verbunden, die zu einem Ton gehören, der bunden ist.

aus den l· requenzen aufgebaut ist, die aus Impulsreihen ao Zu der Schaltungsanordnung geLört folgende Wahr-

zusammengesetzt sind, welche der zu den betreffenden heitstabelle: ⁸ Zweiteilern gehörigen Potenz von 2 entsprechen. Dies
ist in der Figur für die Töne »Ges«, »G« und »A« dargestellt, die aus den Frequenzen 10-0,100101 100 0,

10-0, 100 000 001 0 bzw. 10-0, 011 010 011 0 aufgebaut as
sind. F i g. 5 zeigt die Impulsreihen am Eingang des
ersten Zweiteilers D₁ und an den Ausgängen der vier
ersten Zweiteiler sowie das Differenzsignal /, der

Impulsreihe /„ am Hingang des ersten Zweiteilers D₁ ⁰IIlOOl usw.

und an den zweiten Ausgängen des zweiten und des 30
vierten Zweiteilers D₈ und D₄ mit einer Frequenz 1,011.

Da diese Signale einem »Und«-Gatter zugeführt F i g 7 zeigt dfe an den unterschiedlichen Punkten

werden, besteht die Möglichkeit, das infolge der Ver- dieser Schaltungsanordnung auftretenden Spannungen

zögerung der Impulsreihen am Ausgang eines Zwei- und es ist ersichtlich, daß die Impulsreihen E und F

teilers in bezug auf die Impulsreihen am Eingang dienes 35 ^d'c gleiche absolute Impulsbreite wie die des Eingangs-

Zweiteilers diese Impulsreihen /„ weitergeschoben signals haben.

werden. Dies hat zur Folge, daß die Impulse /„ nicht Da jedoch nicht alle Arten Zweiteiler derartige völlig unterdrückt werden, so daß eine schmale Nadel Ausgangsimpulse, wohl aber Impulse mit einer Impulsübrigbleibt, wie dies gestrichelt dargestellt ist. Die breite von 50 "/,liefern können, kann es notwendig sein schmale Nadel N₁ wird durch die noch geringe Ver- 40 die Impulsbreite, bevor die Signale den Addierschiebung der Impulse /,', und die etwas breitere schaltungen zugeführt werden, auf die der Impuls Nadel N_t wird durch die Verschiebung der Impulse/«' am Eingang des ersten Zweiteilers mittels eines Impulsherbeigeführt. Vorzugsweise w[rd daher das Signal /₀ breitewandlers herabzusetzen.

über eine Umkehrstufe / zu f₀ invertiert, so daß die F i g. 8 zeigt einen derartigen Impulsbreitewandler höchstzulässige Verzögerungszeit der Impulse an den 45 der aus einer logischen Schaltung L mit einer Anzahl Ausgängen der Zweiteiler gleich der Impulsbreite h Eingänge und einem Ausgane besteht an dem eine des Signals/, ist. Das sich daraus ergebende Differenz Spannung mit zwei verschiedenen Pegeln auftreten signal ist mit /, bezeichnet. Es ist einleuchtend, daß bei kann, wobei die Spannung des ersten Pegels auftritt diesen Schaltungsanordnungen die absolute Impuls- wenn mindestens eine der Spannungen an den Einbreite der Signale Λ' bis /,„' bei einer Verzögerungszeit 50 gangen einen ersten Wert hat, während die Spannung gle>ch Null höchstens 150°_o der Impulswiederholungs- des zweiten Pegels auftritt wenn alle Spannungen frequenz von /„ und mindestens gleich dieser Wieder- an den Eingängen eilten zweiten Wert haben wobei faoluagsfrequenz sein muß. ein erster Eingang dieser Schaltung mit dem Eingang In den obenerwähnten Schaltungsanordnungen wer- des ersten Zweiteilers D₁ und ein zweiter Eingang mit den Zweiteiler angewandt, die einen Ausgangsimpuls 55 dem ersten Ausgang desjenigen Teilers verbunden ist mit einer absoluten Impulsbreite gleich der des Ein- an dem Impulse auftreten, deren Impulsbreite umgangsimpulses liefern. gewandelt werden muß {z. B. DA während die übrijien Eine derartige Schaltungsanordnung ist in F i g. 6 Eingänge der logischen Schaltung lait den Ausgängen dargestellt und besteht aus logischen Schaltungen mit der vorangehenden logischen Schaltuneen verbunden je einer Anzahl Eingänge und einem Ausgang, an dem 60 sind, die die ZweiteBer (ö. und D.\ bilden an denen eine Spannung in zwei Pegeln auftreten kann, wobei Impulse auftreten, deren Impulsbreite umeewandelt die Spannung im ersten Pegel auftritt, wenn min- werden muß. i«·»«««« umgcwanucn destens eine der Spannungen an den Ausgingen einen Fig.9 zeigt nacheinander die am Einaane des ersten Wert hat, während die Spannung im zweiten ersten Zweiteilers D₁ auftretende ImoidsreineT die Pegel auftritt, wenn die Spannungen an den Eingängen 6j an dem traten Ausgang der Zweiteiler D D D und D alle einen zweiten Wert haben, wobei das Eingangs- auftretenden Impulsreihen /, /„ / bzw *7 und die signal einem ersten Eingang K sowohl einer ersten indei iogistAenSchjdtuBgi-iaüdetelmoulsreihe/,' wie auch einer zweiten logischen Schaltung L_x bzw. L₁ sowie die Impulsreihen ffladK mit der Frequenz

des Ausgangssignals der Zweiteiler D₁ und D₃. Am Ausgang der logischen Schaltung L₁ tritt dann das gewünschte Signal f_t' auf. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Schaltungsanordnung ist der, daß die Impulse der Impulsreihen /,', /₃' usw. keine Zeitverzögerungen aufweisen, weil die Vorderflanke dieser Impulse durch das Signal am Eingang des ersten Zweiteilers D₁ bedingt wird. Diese Schaltungsanordnung kann den Nachteil haben, daß eine verhältnismäßig große Anzahl von Verbindungen erforderlich ist. Dies wird bei einer Vorrichtung nach F i g. 10 vermieden, bei der der Impulsbreitewandler aus einem bistabilen Element B_n mit zwei Eingängen 1 und 2 besteht, wobei das Element von einem Signal am ersten Eingang 1 in einen ersten und von einem Signal am zweiten Eingang 2 in einen zweiten Zustand geführt wird- und wobei der erste Eingang 1 unter" Zwischenfügung einer Umkehrstufe / mit dem Eingang des ersten Zweiteiiefs D₁ und der zweite Eingang! mit einem zweiten Ausgang desjenigen Zweiteilers (z. B. D_t) verbunden ao ist, an dem Impulse auftreten, deren Impulsbreite umgewandelt werden muß. F i g. 11 zeigt die in dieser Schaltungsanordnung auftretenden Impulsreihen, und zwar die Impulsreihe /„ am Eingang des ersten Zweiteilers D₁, die Impulsreihe f₀ am Ausgang der Umkehr- as stufe / und somi* am ersten Eingang der bistabilen Elemente B₁, B₁ und B₃ und die Impulsreihen an den Ausgängen der Zweiteiler D₁, D₁ und D₃ und an den zweiten Eingängen 2 der bistabilen Elemente B₁, B₂ und B₃ sowie die Ausgangssignale J₁, f_t' und /₃' dieser bistabilen Elemente. Die Rückflanke des Ausg?ngssignals der bistabilen Elemente B_n wird dabei durch die Vorderflanke des Signals /„ bedingt, so daß etwaige Zeitverzögerungen in den Teilern bis zur maximalen Impulsbreite des ursprünglichen Signals unterdrückt werden.

An den Ausgängen all dieser Addiei schaltungen treten unregelmäßige Impulsreihen auf, was auf das Ohr einen sehr unangenehmen Eindruck macht. Wenn diese Signale einer weiteren Kette von Zweiteilern zugeführt werden, wird die Regelmäßigkeit dieser Impulse stets weiter verbessert, was in F i g. 12 dargestellt ist. In dieser Figur ist mit J₁ eine Impulsreihe bezeichnet, wie sie in Wirklichkeit auftreten kann, z. B. das Summensignal /_s der F i g. 3. Die Impulsreihe /₈/₂ zeigt die Impulsreihe /_t nach dem Durchlaufen eines ersten Zweiteilers, die Impulsreihe/_s/₄ nach dem Durchlaufen eines zweiten Zweiteilers und die Impulsreihe /,/₈ nach dem Durchlaufen eines dritten Zweiteilers. Daraus ist ersichtlich, daß die Unregelniäßigkeiten stark verringert sind; das Impulsbreiteverhältnis in der Impulsreihe /_t, das sich in diesem Falle von 1: 1 zu 1: 3 ändert, ist nun auf einen Höchstwert von 1: 2 bzw. 4: 7 herabgesetzt. In den F i g. 2 und 4 sind diese Teiler mit C₁, C₂ usw. bezeichnet.

In den Schaltungsanordnungen der F i g. 2 und 4 ist der Oszillator O kontinuierlich und stufenweise verstimmbar ausgebildet. Wenn die stufenweise Verstimmung jeweils einem Halbton entspricht, kann auf einfache Weise transponiert werden. Infolge der kontinuierlichen Verstimmung kann die Tonhöhe des ganzen Apparats genau der anderer Instrumente angepaßt werden, mit denen gegebenenfalls gemeinsam gespielt wird, während außerdem, wenn diese Verstimmung jeweils beim Eindrücken der Taste über einen bestimmten Bereich stattfindet, besonders Effekte, z. B. zum Nachahmen einer Hawaii-Gitarre, erzielt werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Musikinstrument, versehen mit einem Generator zum gleichzeitigen Erzeugen von Tönen einer vorzugsweise nahezu wohltemperieiten Tonleiter bei dem ein Signal die Lage der Tonleiter bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Haupt-Oszillators, gegebenenfalls über einen impulsformer, der Impulse mit einer Impulsbreite von nahezu 50 "_u abgibt, mit einer Kette von Teilern verbunden ist, wobei ein erster Ausgang jedes Teilers mit dem Eingang des nächstfolgenden Teilers verbunden ist, welche Teiler mindestens, an einem zweiten Ausgang, gegebenenfalls über einen Impulsbreitewandler, Impulse liefern, deren absolute Breite gleich der der Impulse am Eingang des ersten Teilers ist, während für jeden Tun der Tonleiter eine Addierschaltung vorgesehen ist, deren Ein- ao eänce ie verbunden sind mit dem /weiten Ausgang derjenigen Teiler, die zur Bildung der Signale des betreffenden Tones notwendig sind und deren Ausgang jeweils zu einem η-Teiler führt, wobei »i mindestens 2⁶ i*t und dessen Ausgangssignal die Frequenz eines Tones der höchsten gewünschten Oktave hat.

2. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, dal) die Teiler der Teilerkette Zweiteiler sind, an deren zweiten Ausgang Impulse auftre'en mit einer absoluten Impulsbreite, die wenigstens nahezu gleich der absoluten Impulsbreite der Impulse am Eingang des ersten Teilers ist, und die Addierschaltungen als Oder-Gatter ausgebildet sind.

3. Eelektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teiler der Teilerkette Zweiteiler sind, an deren zweiten Ausgang Impulse auftreten mit einer absoluten Impulsbreite, die kleiner als 150°_o der Periode und größer als oder gleich der absoluten Impulsbreite der ImpuK am Eingang des ersten Teilers ist, und die Addierschaltungen als Und-Gatter ausgebildet sind.

4. Elektronisches Musikinstrument nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweiteiler (F i g. 6) aus logischen Schaltungen mit je einer Anzahl Eingänge und einem Ausgang bestehen, an dem eine Spannung mit zwei verschiedenen Pegeln auftreten kann, wobei die Spannung mit dem ersten Pegel auftritt, wenn mindestens eine der Spannungen an den Ausgängen einen ers'en Wert hat, während die Spannung mit dem zweiten Pegel auftritt, wenn alle Spannungen an den Eingängen einen zweiten Wert haben, wobei das Eingangssignal einem ersten Eingang (K) sowohl einer ersten wie auch einer zweiten logischen Schaltung (L₁ bzw. L₈) zugeführt wird, und wobei die Ausgänge (A bzw. B) der ersten und der zweiten logischen Schaltung (L₁ bzw. Lj) mit einem ersten Eingang einer dritten bzw. einer vierten logischen Schaltung (L₃ bzw. L₄) verbunden sind, deren Ausgänge (C bzw. D) mit einem ersten Eingang einer fünften bzw. einer sechsten logischen Schaltung (L₅ bzw. IL₆) verbunden sind, deren Ausgang einem its mit einer ersten bzw. einer zweiten Ausgangsklemme (E bzw. F) und andererseits mit einem zweiten Eingang der ersten bzw. der zweiten logischen Schaltung (L₁ bzw. Lg) verbunden ist, während die Ausgänge (A bzw. B) der ersten und der zweiten logischen Schaltung (L, bzw. L₂) außerdem einerseits mit einem dritten Eingang der zweiten bzw. der ersten logischen Schaltung (L₁ bzw. L₁) und andererseits mit einem zweiten Eingang der fünften bzw. der sechsten logischen Schaltung (L₅ bzw. L₆) und die Ausgänge (C bzw. D) der dritten und der vierten logischen Schaltung (L₃ bzw. L₄) mit einem zweiten Eingang der vierten bzw. der dritten logischen Schaltung (L₄ bzw. L₃) verbunden sind.

5. Elektronisches Musikinstrument nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsbreitewandler (Fig. 8) aus einer logischen Schaltung (L) besteht, die eine Anzahl Eingänge und einen Ausgang besitzt, an dem eine Spannung mit zwei verschiedenen Pegeln auftreten kann, wobei die Spannung mit dem ersten Pegel auftritt, wenn mindestens eine der Spannungen an den Eingängen einen ersten Wert hat, während die Spannung mit dem zweiten Pegel auftritt, wenn alle Spannungen an den Eingängen einen zweiten Wert haben, wobei ein erster Eingang dieser Schaltung gegebenenfalls unter Zwischenfügung einer Umkehrstufe mit dem Eingang des ersten Zweiteilers (D₁) und einer zweiter Eingang mit dem ersten Ausgang desjenigen Teilers verbunden ist, an dem Impulse auftreten, deren Impulsbreite umgewandelt werden muß (D₁₁) während die übrigen Eingänge mit den Ausgängen der vorangehenden logischen Schaltungen (D, bis D_n~t) verbunden sind.

6. Elektronisches Musikinstrument nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsbreitewandler (F i g. 10) aus einem bistabilen Element B_n mit zwei Eingängen besteht (1 bzw. 2), wobei das Element von einem Signal am ersten Eingang (1) in einen ersten Zustand und von einem Signal am zweiten Eingang (2) in einen zweiten Zustand geführt wird und wobei der erste Eingang (1) (gegebenenfalls) unter Zwischenschaltung einer Umkehrstufe (/) mit dem ersten Eingang des ersten Zweiteilers(£>,) unc¹ dei zweite Eingang(2) mit einem zweiten Ausgang desjenigen Zweiteilers (D_n) verbunden ist. an dem Impulse auftreten, deren Impulsbreite umgewandelt werden muß.

7. Elektronisches Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptoszillator (O) kontinuierlich und oder stufenweise verstimmbar ausgebildet ist.

8. Elektronisches Musikinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrigeren Oktavtöne mittels Zweiteiler aus den Tönen der höchsten Oktave abgeleitet werden.