DE1902376C3

DE1902376C3 - Elektronisches Musikinstrument

Info

Publication number: DE1902376C3
Application number: DE19691902376
Authority: DE
Inventors: Nico Valentinus Franssen; Cornelis Johannes Peet; Willem Ruiterkamp
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-02-15
Filing date: 1969-01-18
Publication date: 1974-07-04
Also published as: DE1902376A1; NL6802134A; GB1264143A; NL142804B; DE1902376B2; CH497015A; BE728378A; FR2001996A1

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 clic I acc der Tonleiter b.-stimmt.

Hei einem bekannten MusiktoniT/cuger zum Abstimmen der Oszillatoren in einem elektronischen

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, Pabei 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% 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 Fingang 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 // 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 gleich NJ^ =- 1,059,463 ist, dadurch aufgebaut werden, daß von den beiden Tönen des Intervalls von dem Ton mit der niedrigsten Frequenz unter Verwendung einer Frequenzteilerkette aus Zchntciler Impulsreihen mit den Frequenzen von 10 ', 10 -, 10 ³, 10 ', 10 ⁵ und 10 "abgeleitet und zu den Impulsreihen der niedrigsten Frequenz von je /elin Impulsen jeweils null Impulse von 10 ', fünf Impulse von 10 ². neun Impulse von 10 ³, vier Impulse von 10 ', sechs Impulse von 10 ⁵ und drei Impulse von 10 ^β über einen Addicrschaltkreis hinzugefügt werden.

Hierbei wird von dom 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 Tine dadurch erhalten werden, daß von der höchsten Frequenz die geeigneten Impulsreihen über einen Addi'ersehaltkreis subtrahiert werden, oder auch eine Kombination von Addition und Subtraktion angewandt werden kann. Dabei ist unter dem Ausdruck »Subtrahieren« das Addieren einer negativen ZahJ 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 benötigte Frequenz aus dem an den Ausgängen einer Frequenzteilerkette von Dreiteilern auftretenden Impulsreihen aufgebaut werden kann.

Ein besonders vorteilhafter Aufbau wird dadurch erhalten, daß jede folgende Impulsreihe aus der vorangehenden 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 und die zugehörigen umgewandelten binären Werte angegeben, wobei au· Frequenz des C auf einen Bezugs wert von 1,000 uQO 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 = 2,000 000 0

1,000 000 000 0

1.000 100 010 0

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

1.010 101 010 1

1.011 010 000 0
1,100 000 000 0
1,100 110 011 0
LlOl 010 101 1

1.110 011 001 1

1.111 000 000 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 »De;," statt durch die oben beschriebene Addition von Impulsreihen dadurch aus der C'-Impulsreihe abgeleitet werden,daßdieZahl0,111011 llOOvon 10,00000000OC subl.ahiert wird. Das heißt, daß durch jeden der am Ausgang des ersten, zweiten, dritten, vierten, sechsten, siebten, achten und neunten Zweiteilers auftretenden 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 füt andere Slimmvorgänge, z. B. für den Zwischentonstimnnorgiing, zu, dessen Intervalle in der nachstellenden T'ibcllc in dezimalen und binären Werter angegeben sind.

C = 1,000(XKHJ

Des =- l,07G OCXJ 0

D -■= 1,118 065 7

Fs = 1,196 296 0

E 1,250 000 0

F -- 1,337 537 6

Hs - 1.397 582 2

G 1,495 370 0

As - 1,WXJOOfJO

Λ =r 1,671 921 9

Bcs - 1,788 905 2

B - 1,869 212 5

C - 2.(XXJ fXKJ 0

000 (XXJ f ι 1.000 KX) KXJ 0

1.000 IiI KXJ 1

1.001 100 100 1 1.010 000 000 0

1.010 KJi 10! 0

1.011 00" Oil i !.Oil 111 101 1 1,KX) ΠΟΟΠ η

ι,ιοι on oooo

1.110 010 100 0

ι,no in ιοί ο

10.OCXJ(JO(JfXXIf)

Auf diese Weise kann auch die 31tönige Tonleiter mit einem Stufenintervall gleichst - 1.022 Ol 1 5 oder die allgemein gebräuchliche wohltemperierte Tonleiter, deren Stufcnintervall gleichXJ'fist. gebildet werden. Die in der nachstehenden Tabelle aufgeführten Tonhöhen sind in !ihrer Frequenz auf C l.OOOOOO bezogen und sämtliche Intervalle innerhalb der Oktave sind gleich groß und betragen ^I2 ..

C -- 1,000(XK)

Des ■-., 1,059 463

D - 1,122 462

Fs -■=-- 1,189 207

I. .::■ 1,259 921

I ,:.- 1,334 840

fies ::= 1,414 2!4

G ,, 1,498 307

As - 1,387 401

A ■-■■■-- 1,681 793

Bcs == 1,781 797

B == 1,887 749

C - 2,000 000

1,000(XXJO(X)O 1.(JOOOIl 110 1

1.000 111 110 1

1.001 KJOOOl 0

1.010 000 101 0

l.oio ιοί on ι

1.011 OKJ KXJO 1.011 111 111 0 UOO 101 101 0 1.101 011 101 0 1.110010000 ] 1.111 000 110 1 10,000 000 000 0

Je nach Größe der zulässigen Abweichungen der in obenstellender Tabelle für die angegebenen Werte, braucht nur die Anzahl Zweiteiler entsprechend vergrößert bzw. verringert zu werden. Von der benötigten Anzahl 2^r.weiteiler 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 Hauptgeneraton, zusammenfallen. Zu diesem Zweck werden die Frwnjienzen aus Impulsreihen aufgebaut, deren Impulse jitweils wenigstens annähernd halbwegs zwi-Jcheft d\itt Impulsen des vorangehenden Zweiteilers ■liege»* Wenn der angewandte Zweiteiler aus einem bistabile)» Multivibrator besteht, läßt sich dies dadurch erzielen, daß «teem Aasgang die Steuerimpuls- und $em anderen Ausgang die gewünschte Impulsreihe abgenofffinen werden.

Au- der L SA -Patentschrift } 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 osziliators verwendet. Die Frequenz des spannung^ gesteuerten Oszillators wird bestimmt durch die Frequenz am Ausgang einer Schaltung einer Teilerkette und einem Gatter, de-^en Ausgang mit einer Phasen* erg'eichsstufe verbunden ist. an deren zweiter

ίο Eingang die Frequenz des spannungsgesteuerter Oszillators zugeführt und mittels des Signals am Ausgang der f'lia>>emergleichsstufe in der Frequenz nachgeregelt wird.

In einer Ausführungsform eines elektronischer Musikinstruments gemäß der Erfindung sind die Teilei der Teilerkette Zweiteiler, an deren zweiten Ausgans; Impulse auftreten mit einer absoluten Impulsbreite, die wenigstens nahezu gleich der absoluten Impulsbreite der Impulse am Eingang des ersten Teilers isl

ίο und sind die Addierschaltungen als Oder-Gatter ausgebildet.

Bei einer anderen Ausfuhrungsform eines elektronischen Musikinstrumentes nach der Erfindung sind die Teiler der Teilerkette Zweiteiler. an deren zweiten

as 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 det Erfindung bestehen die Zweiteiler aus logischen Schaltungen, die mit je einer Anzahl Eingänge und einem Ausgang versehen sind, an welchem eint 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

*o Eingängen alle einen zweiten Wert aufweisen, wobei das Eingangssignal einem ersten Eingang sowohl einet 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 erster Eingang einer fünften bzw. einer sechsten logischer Schaltung verbunden sind, deren Ausgänge einerseits mit einer ersten bzw. einer zweiten Ausgangsklemm« und andererseits mit einem zweiten Eingang der erster bzw. der zweiten logischen Schaltung verbunden sind während die Ausgänge der ersten und der zweiter logischen Schaltung außerdem einerseits mit cinerr dritten Eingang der zweiten bzw. der ersten logischer Schaltung und andererseits mit einem zweiten Einganf der fünften bzw. der sechsten logischen Schaltung unc die Ausgänge der dritten und der vierten logischer Schaltung mit einem zweiten Eingang der vierten bzw der dritten logischen Schaltung verbunden sind. Aul

So diese Weise werden Impulse mit einer absoluter 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 absolut« Impulsbreite auf die der Impulse am Eingang bzw am Ausgang des ersten Zweiteilers über einen Impuls breitewandler herabgesetzt wird. ·

Bei einer anderen Am^rührungsform eines elektro

nischen Musikinstrumentes nach der Erfindung besteht der Impulsbreitewandler aus einer logischen Schaltung, die mit einer Anzahl Eingänge und einem Ausgang versehen ist, an dem eine Spannung mit zwei 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 Spai/nung mit dem zweiten Pegel aultritt, wenn die Spannungen an den Eingängen alle einen zweiten Wert aufweisen, wobei ein erster Eingang dieser Schaltung mit dem Eingang bzw. dem Ausgang des trsten Zweiteilers und ein zweiter Eingang mit dem •rsten Ausgang dieses Zweiieilers verbunden ist, an dem Impulse auftreten, deren Impulsbreite umgewandelt werden muß, während die übrigen Eingänge 4er logischen Schaltung mit den Ausgängen der vorangehenden logischen Schaltungen verbunden sind.

Bei einem anderen elektronischen Musikinstrument ■ach der Erfindung besteht der Impulsbreitewandler ■us einem bistabilen Element mit zwei Eingängen, das von einem Signal am ersten Eingang in einen ersten Zustand und von einem Signal am zweiten Eingang ki einen zweiten Zustand geführt wird, wobei der erste Eingang gegebenenfalls unter Zwischenfügung einer Umkehrstufe mit dem Eingang des ersten Zweiteilers ■nd der zweite Eingang mit einem zweiten Ausgang dieses Zweiteilers verbunden ist, an dem Impulse auftreten, deren Impulsbreite umgewandelt werden muß. Bei Verwendung dieser Schaltungsanordnung wird die benötigte Verdrahtung vereinfacht.

Die an den Ausgängen auftretenden Impulse der Impuilsreihen sind nicht regelmäßig verteilt, was auf das Ohr einen sehr unangenehmen Eindruck macht. Diese Verteilung kann dadurch regelmäßiger gemacht werden, daß jede der Eingangsklemmen mit einem Λ-Teiler verbunden wird, wobei η mindestens 2⁶ ist und wobei die Ausgangssignale dieses η-Teilers den Tönen der höchsten gewünschten Oktave entsprechen, wodurch die erwähnten Unregelmäßigkeiten auf einen for einen Hörer akzeptablen Pegel herabgesetzt sind.

Da die Frequenzen der Oktaventöne eindeutig durch die Frequenz des Hauptoszillators bedingt sind, wird ■ach einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ■ach der Erfindung der Hauptoszillator kontinuierlich •der stufenweise verstimmbar ausgebildet. Dadurch ■ann die Tonhöhe eines mit diesen Oszillatoren ver-•ehenen Instruments der Tönhöhe anderer Instrumente angepaßt oder transponiert werden. Auch schafft die kontinuierliche Verstimmung die Möglichkeit, besondere Effekte, z. B. das Nachahmen einer Hawaii-Gitarre, zu erzielen. Die niedrigeren Oktaventöne werden jeweils aus den Tönen der nächsthöheren Oktave durch Zweiteiler abgeleitet

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Weise, auf die aus verschiedenen Impulsreihen, ein Ton einer bestimmten Frequenz aufgebaut wrden kann,

F i g. 2 eine Schaltungsanordnung zum Erhalten der gewünschten Frequenzen durch Addition, ' F i g. 3 einige darin auftretende Impulsreihen,

F i g. 4 eine Schaltungsanordnung, bei der die Frequenzen durch Subtraktion erhalten werden,

F i g. 5 einige darin auftretende Impulsreihen,

F i g. 6 einen aus logischen Schaltungen aufgebauten Zweiteiler,

F i g. 7 die darin auftretenden Impulsreihen,

F i g. 8 einen aus einer logischen Schaltung bestehenden Impulsbreitewandler,

F i g. 9 die zu dieser Schaltung gehörigen Impulsreihen,

Fig. 10 einen aus einem bistabilen Element bestehenden Impulsbreitewandler,

F i g. 11 die darin auftretenden Impulsreihen und F i g. 12 die Herabsetzung der Unregelmäßigkeiten in der Impulsverteilung nach dem Durchlaufen dreier

ίο Zweiteiler.

In F i g. 1 bezeichnet /₀ die Impulsreihe am Eingang eines ersten Zweiteilers, /, die Impulsreihe am zweiten Ausgang des ersten Zweiteilers, /_t die Impulsreihe am zweiten Ausgang des zweiten Zweiteilers, /, die Impulsreihe am zweiten Ausgang des dritten Zweiteilers, /₄ die Impulsreihe am zweiten Ausgang des vierten Zweiteilers und /₆ die Impulsreihe am zweiten Ausgang des fünften Zweiteilers. Die unterste Reihe veranschaulicht, wie die mit der

»0 Zahl 1, 1010 bezeichnete Frequenz durch Addition der Impulsreihen /„ /₂ und /₄ aufgebaut werden kann. Diese Impulsreihe läßt sich jedoch auch dadurch erzielen, daß die Impulsreihen /₃ und /, von der Impulsreihe /₀ subtrahiert werden. Es ist klar ersichtlich,

»5 daß die Impulse einer nächstfolgenden Impulsreihe jeweils wenigstens nahezu halbwegs zwischen den Impulsen des vorangehenden Zweiteilers liegen.

F i g. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung, mit der die verschiedenen Töne durch Addition der verschiedenen Impulsreihen erhalten werden. Die Wirkungsweise ist folgende: Die Impulsreihe am Ausgang des Hauptoszillators O mt einer Frequenz /₀, die auf 10,000 000 000 0 im binären System normiert ist, wird dem Eingang eines ersten Zweiteilers </, zugeführt, von dem ein erster Ausgang wieder mit dem Eingang des folgenden Zweiteilers d_t verbunden ist usw. bis D_n. An den Ausgängen dieser Zweiteiler treten Impulsreihen auf, die an den Ausgängen von D₁ eine Frequenz von 2°, an den Ausgängen von D_t eine Frequenz von 2"¹, an den Ausgängen von D₃ eine Frequenz von 2~^s, an den Ausgängen von D₄ eine Frequenz von 2~^a haben usw. bis zu den Ausgängen von D_11n an denen eine Frequenz von 2 ^I0 auftritt. Die Töne werden nun dadurch aufgebaut, daß die Ausgänge derjenigen Zweiteiler, bei denen die Potenz von 2 in der binären Zahl des Tones mit einer 1 bezeichnet ist, mit je einem Eingang einer Addierschaltung in Form eines »Oder«- Gatters A_n verbunden werden, an dessen Ausgang der Tonhöhe der gewünschten Töne entsprechende Im pulsreihen auftreten. Dies ist in der Figur für die Töne »Dest, »D« und»Bes« in der temperierten Stimmung dargestellt, deren Frequenzen in bezug auf das C im binären System nacheinander gleich 1,000 011 1101, 1000 1111101 und 1,110 010 0001 sind. Der Deut lichkeit halber sind die Verbindungen und »Oder«- Gatter für die übrigen Töne fortgelassen. In F i g. 3 sind die am Eingang des ersten Zweiteilers D₁ und an den Ausgängen der vier ersten Zweiteiler D₁, D_t, D₃ und D₁ auftretenden Impulsreihen dargestellt Die Impulse /„ f_b /_a und f_t werden jeweils zum Steuern des nächstfolgenden Zweiteilers verwendet. Einem zweiten Ausgang eines Zweiteilers werd<ai die Signale /1'. /1'. /3 und /«' entnommen, die eine absolute Impulsbreite gleich der des Signals /„ am Eingang des ersten Zweiteilers D₁ haben. In der untersten Reihe ist ein Summensignal mit einer Frequenz/, gleich 1,011 dargestellt. Fig. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der die gewünschten Frequenzen

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ίο

dadurch erhalten werden, daß von der am Eingang des ersten Zweiteilers D₁ auftretenden Impulsreihe Impulsreihen subtrahiert werden. Die Schaltungsanordnung besteht wieder aus einem Hauptoszillator O, der gegebenenfalls einen Impulsformer enthalten kann, wobei das Signal dieses Hauptoszillators O einem Eingang des ersten Zweiteilers D_x zugeführt wird, von dem ein erster Ausgang mit einem Eingang des zweiten Zweiteilers D₁ verbunden ist, der seinerseits über einen ersten Ausgang einem dritten Zweiteiler D₃ ein Steuersignal zuführt. Dieser Vorgang wiederholt sich bis zum letzten Zweiteiler Z)_n. Das Signal /₀ am Eingang des ersten Zweiteilers Dj wird außerdem jeweils einem Eingang von elf Addierschaltungen in Form von »Und«-Gattern A zugeführt, wobei jedes »Und«-Gatter A einem Ton aus der zu bildenden Oktave entspricht. Die zweiten Ausgänge der Zweiteiler D₂ bis D_n sind mit je einem Eingang derjenigen »Und«- Gatter A verbunden, die zu einem Ton gehören, der aus den Frequenzen aufgebaut ist, die aus Impulsreihen zusammengesetzt sind, welche der zu den betreffenden Zweiteilern gehörigen Potenz von 2 entsprechen. Dies ist in der Figur für die Töne »Ges«, »G« und »A« dargestellt, die aus den Frequenzen 10-0,100 101 100 0, 10-0,100 000 001 0 bzw. 10-0, 011 010 011 0 aufgebaut 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 /₀ am Eingang des ersten Zweiteilers D_x und an den zweiten Ausgängen des zweiten und des vierten Zweiteilers D₂ und D₄ mit einer Frequenz 1,011. Da diese Signale einem »Und«-Gatter zugeführt werden, besteht die Möglichkeit, das infolge der Verzögerung der Impulsreihen am Ausgang eines Zweiteilers in bezug auf die Impulsreihen am Eingang dieses Zweiteilers diese Impulsreihen /₀ weitergeschoben werden. Dies hat zur Folge, daß die Impulse /₀ nicht völlig unterdrückt werden, so daß eine schmale Nadel übrigbleibt, wie die« gestrichelt dargestellt ist. Die schmale Nadel N_x wird durch die noch geringe Verschiebung der Impulse /₂\ und die etwas breitere Nadel N₂ wird durch die Verschiebung der Impulse/,' herbeigeführt. Vorzugsweise wjrd daher das Signal /₀ über eine Umkehrstufe Z zu f₀ invertiert, so daß die höchstzulässige Verzögerungszeit der Impulse an den Ausgängen der Zweiteiler gleich der Impulsbreite b des Signals /„ ist. Das sich daraus ergebende Differenzsignal ist mit /₂ bezeichnet. Es ist einleuchtend, daß bei diesen Schaltungsanordnungen die absolute Impulsbreite der Signale /,' bis /,„' bei einer Verzögerungszeit gleich Null höchstens 150°/ der Impulswiederholungsfrequenz von /₀ und mindestens gleich dieser Wiederholungsfrequenz sein muß.

In den obenerwähnten Schaltungsanordnungen werden Zweiteiler angewandt, die einen Ausgangsimpuls mit einer absoluten Impulsbreite gleich der des Eingangsimpulses liefern.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist in F i g. 6 dargestellt und besteht aus logischen Schaltungen mit je einer Anzahl Eingänge und einem Ausgang, an dem eine Spannung in zwei Pegeln auftreten kann, woöei die Spannung im ersten Pegel auftriti, wenn mindestens eine der Spannungen an den Ausgängen einen ersten Wert 'bat, während die Spannung im zweiten Pegel auftritt, wenn die Spannungen an den Eingängen alle einen zweiten Wert haben, wobei das Eingangssignal einem ersten Eingang K sowohl einer ersten wie auch einer zweiten logischen Schaltung L_x bzw. L,, zugeführt wird und wobei der Ausgang A bzw. B der ersten bzw. der zweiten logischen Schaltung L_x bzw. L₂ mit einem ersten Eingang einer dritten bzw. einer vierten logischen Schaltung L₃ bzw. L₄ verbunden ist, deren Ausgang C bzw. D einem ersten Eingang einer fünften bzw. einer sechsten logischen Schaltung L₅ bzw. L_e verbunden ist, deren Ausgang E bzw. F einerseits mit einer ersten bzw. einer zweiten Ausgangsklemme £ und Fund andererseits mit einem zweiten Eingang der

ίο ersten bzw. /weiten logischen Schaltung L₁ bzw. L₂ verbunden ist, während der Ausgang A bzw. B der ersten bzw. zweiten logischen Schaltung L_x bzw. L₁ außerdem einerseits mit einem dritten Eingang dei zweiten bzw. der ersten logischen Schaltung L₂ bzw.

L_x und andererseits mit einem zweiten Eingang der fünften bzw. der sechsten logischen Schaltung L₅ bzw. L₆ und der Ausgang C bzw. D der dritten bzw. vierter bzw. der dritten logischen Schaltung L₄ bzw. L₃ verbunden ist.

Zu der Schaltungsanordnung gehört folgende Wahrheitstabelle:

0	1	1	1	0	0	I
1	1	0	0	1	1	1
0	1	1	0	1	1	0
1	0	1	1	0	1	1
0	1	1	1	0	0	1 usw

F i g. 7 zeigt die an den unterschiedlichen Punkter dieser Schaltungsanordnung auftretenden Spannungen und es ist ersichtlich, daß die Impulsreihen E und /

die gleiche absolute Impulsbreite wie die des Eingangs signals haben.

Da jedoch nicht alle Arten Zweiteiler derartige Ausgangsimpulse, wohl aber !mpuLe mit einer Impuls breite von 50% liefern können, kann es notwendig sein die Impulsbreite, bevor die Signale den Addier schaltungen zugeführt werden, auf die der Impulse am Eingang des ersten Zweiteilers mittels eines Impuls breitewandlers herabzusetzen.

F i g. 8 zeigt einen derartigen Impulsbreitewandler

der aus einer logischen Schaltung L mit einer Anzah Eingänge und einem Ausgang besteht, an dem eine Spannung mit zwei verschiedenen Pegeln auftreter kann, wobei die Spannung des ersten Pegels auftritt wenn mindestens eine der Spannungen an den Ein gangen einen ersten Wert hat, während die Spannunj des zweiten Pegels auftritt, wenn alle Spannung« an den Eingängen einen zweiten Wert haben, wöbe ein erster Eingang dieser Schaltung mit dem Eingan] des ersten Zweiteilers D_x und ein zweiter Eingang mi

dem ersten Ausgang desjenigen Teilers verbünden ist an dem Impulse auftreten, deren Impulsbreite um gewandelt werden muß (z. B. D₄), während die übrigei Eingänge der logischen Schaltung mit den Ausgängei der vorangehenden logischen Schaltungen verbünde!

sind, die die Zweiteiler (D₄ und D₃) bilden, an denei Impulse auftreten, deren Impulsbreite umgewandel werden muß.

F i g. 9 zeigt nacheinander die am Eingang de ersten Zweiteilers D₁ auftretende Impulsreihe /„, dii

an dem ersten Ausgang der Zweiteiler D₁, D₂, D₃ und D auftretenden Impulsreihen /„ f_t, f_a bzw. /₄ und dii in der logischen Schaltung L₁ gebildete Impulsreihe /, sowie die Impulsreihen /,' und /,' mit der Frequen;

des Ausgangssignals der Zweiteiler D₂ und D₃. Am Ausgang der logischen, Schaltung L₁ tritt dann das gewünschte Signal /V auf. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Schaltungsanordnung ist der, daß die Impulse der Impulsreihen f₂', /₃' usw. keine Zeitverzögerungen aufweisen, weil die Vorderfianke dieser Impulse durch das Signal am Eingang des ersten Zwciteilers 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 B₁, mit zwei Eingängen 1 und 2 besieht, 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 Zweiteilers D₁ und der zweite Eingang 2 mit einem zweiten Au -gang desjenigen Zweiteilers (z. B. D₂) verbunden 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 de^c ersten Zweiteilers D₁, die Impulsreine f₀ am Ausgang der Umkehrstufe / und somit am ersten Eingang der bistabilen Elemente B_x, B₂ und ß₃ und die Impulsreihen an den Ausgängen der Zweizeiler D₁, D₂ und D₃ und an den zweiten Eingängen 2 der bistabilen Elemente O₁, B₂ und B₃ sowie die Ausgangssignale /,'. /₂' und /₃' dieser bistabilen Elemente. Die Rückflanke des Ausgangssignals 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 Addierschaltungen 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 p. 12 dargestellt ist. In dieser Figur ist mit /, eine Impulsreihe bezeichnet, wie sie in Wirklichkeit auftreten kann, z. B. das Summensignal/, der F i g. 3. Die Impulsreihe /V₂ zeigt die Impulsreihe /, nach dem Durchlaufen eines ersten Zweiteilers, die Impulsreihe f,\_K nach dem Durchlaufen eines zweiten Zweiteilers und die Fmpulsreihe/,_s nach dem Durchlaufen eines dritten Zweiteilers. Daraus ist ersichtlich, daß die Unregelmäßigkeiten stark verringert sind; das Impulsbreiteverhältnis in der Impulsreihe /,, 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

Patentansprüche:

1. 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, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Hauptoszillators, gegebenenfalls über einen Impulsformer, der Impulse mit einer Impulsbreite von nahezu 50% abgibt, mit einer Kette von Teilern verbunden ist, wobei ein erster Ausgang jedes Teilers mit dem Eingang des nächstfolgenden Teilers verbunden ist, weiche 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, »vährend 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 /; mindestens 2⁵ ist und dessen Ausgangssignal die Frequenz eines Tones der höchsten gewünschten Oktave hat.

2. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teiler der Teüerkette Zweiteüer sind, 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, und die Addierschaltungen als Oder-Galter ausgebildet sind.

3. Eelektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teiler der Teüerkette Zweiteiler sind, an deren zweiten Ausgang Impulse auftreten mit einer absoluten Impulsbreite, die kleiner als 150",, der Periode jnd größer als ooer gleich der absoluten Impulsbreite der Impulse 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 ersten 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 (/., bzw. L₂) zu geführt wird, und wobei die Ausgänge (Λ bzw. B) der ersten und der zweiten logischen Schaltun!; (Z,, bzw. L₂) mit einem ersten Eingang einer dritten bzw. einer vierten logischen Schaltung (L, bzw. L₁) verbunden sind, deren Ausgänge (C bzw. D) mit einem ersten Eingang einer fünften bzw. einer sechsten logischen Schaltung (L, bzw. /.,-,) vcrbunden sind, deren Ausgang einerseits mit einer ersten bzw. einer zweiten Ausgangsklemme (L bzw. F) und andererseits mit einem zweiten Hingang der ersten bzw. der zweiten logiseben Schaltung (Z., bzw, I₈) verbunden ist, während die Ausgänge (A bzw. B) der ersten und der zweiten logischen Schaltung (L₁ bzw. L_t) außerdem einerseits mit einem dritten Eingang der zweiten bzw. der ersten logischen Schaltung (L₂ bzw. L_x) und andererseits mit einem zweiten Eingang der fünften bzw. der sechsten logischen Schaltung (/-5 bzw. L₆) und die Ausgänge (C bzw. D) der dri'.ien und der vierten logischen Schaltung (L₃ bzw. I₄) 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 lo gischen 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 (D_;;) während die übrigen Eingänge mit den Ausgängen der vorangehenden logischen Schaltungen (D₁ bis D_n^) verbunder sind.

6. Elektronisches Musikinstrument nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsbreitewandler (Fig. 10) aus einem bistabilen Element B_n mit zivei Eingängen besteht (1 bzw. 2), wobei das Element von einem Signal am ersten Eingang (i> in einen erster, 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 Zweitcilers (D₁) und der zweite Eingang(2) mit einem zweiten Ausgang desjenigen Zweiteilers (D,,) 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 Hauptos/illatorfO) kontinuierlich und'oder stufenweise verstimmbar ausgebildet ist.

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