DE1916000A1

DE1916000A1 - Elektronisches Geraet an Musikinstrumenten

Info

Publication number: DE1916000A1
Application number: DE19691916000
Authority: DE
Inventors: Cutler Royce L
Original assignee: CUTLER ROYCE L
Current assignee: CUTLER ROYCE L
Priority date: 1968-03-28
Filing date: 1969-03-28
Publication date: 1969-10-02
Also published as: US3591699A

Description

Rudolf Busselmeier
Patentanwalt Augsburg, den 26. März I969 ·

Augsburg 3 · Rehllngenstr«ße 8 Postfach242 Priorität: USA Puttditdckonto: MUnchin Nr. 74S3» 28. MKrZ I968

Nr. 716.964 5316/01 Gr/Em

Pat entanmeldung

Royce L. Cutler.

0/0 Wilson, Gunn & Ellis, ß7 Market Street, Manchester Ml IWQ, Großbritannien

Elektronisches Gerät an Musikinstrumenten.

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät zum Erzeugen.bestimmter musikalischer Stimmungen bzw. Effekte, welches zusammen mit einem als Tonquelle dienenden übli'chen Musikinstrument verwendbar ist, wobei die Tonquelle eine Grundschwingung mit vermischten Oberschwingungen unterschiedlicher Amplituden und Phasen aufweist.

Die Erfindung betrifft ferner elektronische Musikinstrumente, insbesondere Verbesserungen an elektronischen Saiteninstrumenten oder dgl., die *** ein solches elektronisches Gerät zum Erzeugen reiner Grundtöne und damit musikalischer Stimmungen und Effekte für die Widergabe mittels Lautsprecher, aufweisen.

Die Erfindung geht aus von elektronischen Musikinstrumenten mit Tonquellen wie Saiteninstrumenten, Blasinstrumenten, beispielsweise Hörner, und sogar menschlichen Stemmen, wobei das Musikinstrument einen großen Bereich musikalischer Stimmungen bzw. Klangeffekte erzeugt. Das Erzeugen

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bestimmter musikalischer Effekte und Töne bzw. Klänge schließt eine Steuerung des Gehalts an Oberschwingungen eines Grundtones mit ein; die- Oberschwingungen sind Mischungen aus "Schwingungen mit unterschiedlichen Amplituden- und Phasenwerten. Bei Verwendung einer instrumentalen Tonquelle liefert diese Quelle ^: selten, wenn überhaupt, einen reinen Grundton, wie er beispielsweise von einer Stimmgabel erhältlich ist. Es ist stets so, daß verschiedene Oberschwingungen ■· mit der Grundschw'ingung bzw. dem Grundton der Tonquelle vermischt sind. Ferner spielt im Zusammenhang mit diesem Problem die Tatsache eine Rolle, daß augenscheinlich identische Musikinstrumente sich in ihrer musikalischen Qualität und damit im Gehalt ihrer Oberschwingungen, die von der Konstruktion abhängt, unterscheiden. Auch wenn dieselbe Note auf demselben Instrument angeschlagen wird, dann kann der Gehalt an ' Oberschwingungen unterschiedlich sein, wenn dieses Anschlagen unterschiedlich erfolgt. Wenn beispielsweise ein Saiteninstrument in einem bestimmten Punkt zwischen dem Steg und dem Sattel gezupft wird, dann kann es durchaus in verschiedener Weise zum Schwingen gebracht werden. Wenn es genau senkrecht zum Griffbrett gezupft wird, dann schwingt es in anderer Weise als wenn es horizontal gezupft wird. In allen Fällen · variiert der Prozentsatz der Oberschwingungen beim ^Spielen von Note zu Note und auch abhängig von der Zeit, da die Oberschwingungen zu verschiedenen Zeiten nach ihrer Entstehung abklingen. Auch b'ei einer unverkürzten Saite, wird sich die Zusammensetzung der Oberschwingungen verändern, wenn man diese unter verschiedenen Winkeln und in verschiedenen Punkten ihrer Länge zupft, und zwar zu allen Zeiten, nachdem eine Note gespielt ist. Wenn man diese Tatsachen ins Auge . faßt, so erkennt man, daß die Phasenwinkel, Amplituden, Schwingungsdauern und Zeitfunktionen der Oberschwingungen in einer unvorhereehbaren Weiee variieren. D-ies

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gilt für alle Saiteninstrumente, gleichgültig ob sie gezupft oder gestrichen werden und ist vergleichweise in hohem Grade anwendbar auf alle anderen Instrumental- oder Tonquellen, einschließlich der menschlichen

Stimme.

Da bei der elektronischen Stimmgebung bzw. durch die elektronische Stimmung zur Erzeugung einer Musiknote mit einer bestimmten Qualität Oberschwingungen zu einem Grundton addiert werden, ist es sehr wertvoll, wenn man eine genaue Vorkenntnis der Oberschwingungen besitzt, die die Tonquelle hergibt. Wenn die Grundschwingung eine reine Sinusschwingung ist (z.B. bei der Stimmgabel), dann kann diese.Vorkenntnis durch das Gerat zum Erzeugen der Stimmung entsprechend berücksichtigt werden. Reine Tonquellen lassen sich jedoch schwerlich durch musikalische Instrumente dar- ««stellen. Die Verwendung von Musikinstrumenten widerspricht gerade dem Wunsch nach Schaf fung Teiner (Sinus-) Tonquellen, da es in der Natur der Musikinstrumente liegt, daß diese alle wenigstens die Eigenschaft haben, daß sie eine variable Mischung von Oberschwingungen aufweisen.

Im Zusammenhang mit dem Problem der Vorkenntnis von Oberschwingungen sind bereits Anstrengungen unter- nommen worden.

Beispielsweise offenbart die US-Patentschrift 3 OO6 228 eine Mehrzahl von Frequenzteilern, die auf ein Eingangssignal aus gemischten Frequenzen ansprechen; Die Frequenzteiler bilden Sinusschwingungen, die durch ein- und auspchaltbare Torschaltungen gemischt werden. Ferner zeigen die US-Patentschriften 3 325 579 und 3 213 180 Modifikationen konventioneller Instrumente mit dem Ziel, Oberschwingungen für verschiedene

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Töne zu eliminieren. Schließlich ist ein in spezieller Weise modifiziertes, konventionelles Saiteninstrument in der US-Patentschrift 2 455 575 gezeigt.

In einigen bekannten Vorrichtungen sind jedoch keine Vorkehrungen getroffen, die die Variationen des Gehalts an Oberschwingungen berücksichtigen_t -wobei also die Stimmung des vom Instrument kommenden

■ Eingangssignals die musikalische Eigenschaft bzw. Qualität des Ausgangstones nicht steuert.' Beispielsweise zeigt die US-Patentschrift 3 213 I80 einen Schaltkreis, in iirelchem die von der Tonquelle kommenden, mit der Grundschwingung vermischten Oberschwingungen lediglich (und z.B. unverändert) dem Aus.gang zugeführt werden. Die Patentschriften lassen den Mangel des Standes der Technik erkennen, Mittel zum · Anpassen eines konventionellen und unveränderten Saiteninstruments, Horns oder dgl. für die Verwendung als Tonquelle, die mit Stimmung bzw. Klangeffekte erzeugenden Mitteln zusammenwirkt, vorzusehen. Wegen dieses Mangels des Standes der Technik . ist gegenwärtig kein elektronisches Musikinstrument erhältlich, das von einer konventionellen Tonquelle, wie z.B. einem Saiteninstrument oder einem Blasinstrument, betätigt wird, und das· die Erzeugung einer solchen Stimmung ermöglicht, die geeignet ist, einen

^weiten Bereich instrumentaler Töne, Klangfarben und dgl. zu simulieren. ·

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Musikinstrument bzw. ein Gerät an Musikinstrumenten herzustellen, welches zum Erzeugen von Stimmungen eines von einem konventionellen, unverändertem Musikinstrument kommenden Tones geeignet ist und welches neue und verbesserte Mittel zum Reduzieren des Gehalts an Oberschwingungen eines Tones

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zum Erzielen eines im wesentlichen reinen Grundtones vorsieht und das eine Abtasteinrichtung umfaßt, die sich auf einfache Weise an konventionellen Saiteninstrumenten anbringen und wieder entfernen läßt.

Diö''Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß das elektronische Gerät der eingangs erwähnten Art eine Abtasteinrichtung zum Erzeugen eines elektri-. sehen Signals entsprechend einer am Musikinstrument > gespielten Note, welches eine Grund- und verschiedene Oberschwingungen erfaßt, ferner eine elektronische Schaltanordnung zum Abwächen bzw. Dämpfen bzw. Sperren der verschiedenen Oberschwingungen des von der Abtasteinrichtung kommenden Signals relativ zur Grundschwingung, und schließlich eine weitere elektronische Schaltanordnung zum Erzeugen verschiedener Stimmungen der in der vorgenannten Schaltanordnung erzeugten Grundschwingung, umfaßt.

Ferner sieht das erfindungsgemäße Gerät ein Tiefpaßfilter^ vor , welches derart abgestimmt ist, daß die-Frequenz der Grundschwingung annähernd gleich oder größer ist als die Frequenz, weiche das obere Ende des Tiefpaßbands definiert. '

Schließlich schlägt die Erfindung vor, daß die Schaltanordnungen derart abgestimmt sind, daß sie eine Mittenfrequenz, die etwa gleich der Frequenz der Grundschwingung ist, aufweisen.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung bildet die Schaltanordnung zum Erzeugen verschiedener Stimmungen ein Signal in Form einer Rechteckwelle, wobei di'e Frequenz dieses Signals gleich derjenigen der Grundschwingung des Musikinstruments sein kann oder gleich der halben Frquenz der Grundschwingung des Musikinstruments ein kann.

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Dabei sind zum B.egrenzen des Umfangs bzw. der Hüllkurve des Rechteckwellensignals in der Weise, daß das Signal abklingt geeignet ausgebildete Schaltelemente am erfindungsgemäßen Gerät vorgesehen, so daß eine tonale Simulation mit besonderer Qualität . erzielb'är ist.

Schließlich schlägt die Erfindung eine Abtasteinrichtung zu Verwendung an einem erfindungsgemäßen Gerät gemäß der oben aufgezeigten Lösung vor, die ein oder mehrere Induktionsspulen umfaßt, die zum Aufspüren der Bewegung der Saiten magnetisch mit den Saiten verbunden sind, und daß Ausgangsmittel vorgesehen sind, die mit den Induktionsspulen elektrisch verbunden sind.

Die Induktionsspulen können in einem Halteblock derart zwischen den Saiten und dem Instrumentenkörper aufgenommen sein, daß sich die. Saiten, wenn sie, z.B.. durch Niederdrücken mit den Fingern, verkürzt werden An ihrer .Ruhestellung.näher dem Spulenkern befinden als in ihrer nicht verkürzten Stellung.

Eine solche Einrichtung ermöglicht es beispielsweise, den Grundton innerhalb zweier Oktaven zu variieren und stets einen reinen, im wesentlichen von Ober-' schwingungen ifreien Ton zu erzeugen.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen individuellen Abtastmittel, die'benachbart einzelner Saiten eines Instruments angeordnet sind, eignen sich in besonders vorteilhafter. Weise zum Auffinden bzw. Demodulieren des komplexen Signals der Saiten und zum Erzeugen eines reinen Grundtons.

.Mit dem erfindungsgemäßen Gerät können Stimmungen für vier, acht und sechzehn Fuß-Tonhöhen mit Flöten-■ oder hellen Tönen für Instrumente wie Flöte, Kontrabaß,

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Fagott, Baßgitarre, Baßklarinette, Soprangitarre, Klarinette, Oboe, Horn, Zither oder ähnliche erzeugt werden·

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind der folgenden Beschreibung Und der Zeichnung zu entnehmen. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Abtasteinrichtung an einer

Gitarre, als eine für die vorliegende Erfindung geeignete Tonquelle,

Fig. IA eine vergrößerte Teilansicht der Abtasteinrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. IB eine vergrößerte Teilansicht der Abtasteinrichtung und deren Anordnung relativ zu einer Saite,

Fig. 2A,

2B, 2C jeweils Diagramme der Ausgangsspannung

übe,r der Frequenz yon Teilen der ■■ - Schaltung,

Fig. 3 ein Schaltdiagramm für 4, 8 und l6-Fuß-"Tonhöhen,

Fig. 4A,

kB eine Schaltanordnung zum Erzeugen von

Stimmungen gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 zusätzliche Schaltmittel zum Erzeugen von Stimmungen gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Gitarre 8. Die erfindungsgemäße Einrichtung, die hier an einer Gitarre gezeigt ist, kann selbstverständlich auch an anderen Saiteninstrumenten, Hörnern und ausgewählten Tonquellen verwendet werden. Die Gitarre 8 umfaßt'ein Griff-

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brett 10, welches sich am Gitarrenhals bis zu Ein- ■ stellmittel 11 hin erstreckt, die zum Einstellen der Grundfrequenz einer Saite 12 auf dem Hals 10 dienen. Der Hals 10 hat die Bünde 13 und einen Sattel 15 zum Einstellen der Länge der Saite 12. Die Saite 12 ist über einen Steg lk an der oberen Seite der Gitarre 8 gespannt. Die Saite 12 wird in ihrem mittleren Bereich gezupft und schwingt zwischen dem Sattel 15 und dem Steg Ik. Durch Fingerdruck auf einen bestimmten Bund 13 wird die Länge der schwingenden Saite festgelegt. Da die mit dem Finger angedrückte Saite kürzer ist als die freischwingende Saite, hat die Grundschwingung eine höhere Frequenz.

Bei der üblichen Benutzung der Gitarre 8 oder irgendeines anderen Instruments dieser Art wird die Saite gezupft, mit dem Bogen überstrichen oder auf andere Weise in Schwingungen um ihren am¹Steg I^ endenden Längenabschnitt versetzt. Die Schwingungsbewegung ist sehr komplex, und umfaßt immer eine Grundschwingung und vielleicht acht oder mehr Oberschwingungen von signifikanter Amplitude. Die jeweiligen Amplituden der Oberjschwingungen variieren in Abhängigkeit von dem Punkt, in welchem die Saite' gezupft wird. Wenn z.B. die Saite genau in ihrem Mittelpunkt gezupft wird, dann wird dies dazu führen, daß die Amplitude der geradzahligen Oberschwingungen unterdrückt oder reduziert wird; diese Schwingungen werden jedoch nicht zu Null reduziert. Darüberhinaus gilt, da es unmöglich ist, einen vollkommen starren Aufbau an den beiden Endpunkten der Saite, welche der Steg lk und den Sattel I5 umfassen, herzustellen, daß die durch das Instrument vom Steg und vom Sattel übertragenen Schwingungen die Amplitude und Phase der Oberschwingungen in der Weise abändern, daß Noten erklingen, die eine Funktion der Zeit sind, während der die Saite (bereits) vibriert". Ein solches Ver-

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halten kann selbstverständlich nicht zur Kritik an Musikinstrumenten Anlaß geben, sondern allenfalls dazu dienen, die mannigfaltigen Charakteristika, die jedem Instrument seinen einzigartigen und of herrli- , chen Klang verleihen, zu beschreiben; dabei bestätigen sich di«. oben aufgezeigten Schwierigkeiten, die darin bestehen, daß die für die Klangfarbe bzw. Stimmung hinzukommenden Oberschwingungen gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung gesteuert werden müssen.

Die Abtasteinrichtung l6 ist am Musikinstrument 8 befestigt. Die Einrichtung l6 ist in Fig. IA vergrößert dargestellt und umfaßt, einen Halteblock 17, der temporär am Körper der Gitarre befestigbar ist und in dem die verschiedenen Abtastspulen aufgenommen sind. In Fig. IA ist eine einzelne Spule l8 gezeigt,' die vorzugsweise einen Spulenkörper mit einer Anzahl von Windungen umfaßt, in welcher das Signal über.ein Paar von Leitern I9 einer noch zu beschreibenden Schaltung zugeführt wird. Die Spule l8 umgibt einen Spulenkern 20, der vorzugsweise magnetisiert ist und in der Spule auf die Schwingungen der Saite 12 ansprechend angeordnet ist. In einer bevorzugten Anordnung überträgt der Kern 20 Magnetflußveränderungen zur Spule l8, wenn die Saite 12·schwingt. Wenn die Saite 12 in un-. mittelbare Nähe des Kerns 20 bewegt wird, verändert ' ^p sich der Magnetkreis und damit das in der βρμίβ l8 induzierte Signal. Wenn sich die Saite zurückbewegt indem sie sich von der oberen Oberfläche des Kerns 20 entfernt, wird in der Spule l8 ein entsprechendes.Signal induziert. t

Da die Bewegung der Saite 12 über dem Kern 20 ent-• sprechend den von der Saite 12 erzeugten Grund- und Oberschwingungen geführt ist, induziert die Saite 12 (infolge ihrer Bewegung) den Tönen entsprechende Signale in der Spule l8 (bzw. eine" den Tönen entsprechenden elektrischen Strom).

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Der Kern 20 fühlt nur die Saite 12 und nicht die benachbarten Saiten des Instruments 8 ab. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Entfernung zwischen dem Kern 20 und der Saite 12 vorzugsweise etwa I/16 Zoll (ca» l6 mm),ggfs. auch 1/32 Zoll (ca. 8 mm). Dabei kömmt es nicht zu einer Berührung, infolge der Bewegung der Saite, da deren Bewegungsamplituden an oder nahe dem Steg geringer sind als die genannte Entfernung. Bei Einhaltung der oben beschriebenen Entfernung werden große Signale von den benachbarten Saiten nicht aufgenommen. Unterhalb jeder Saite ist eine einzige Abtastspule im Halteblock I7 gemäß Fig. IA angeordnet, und es sind für jede bestimmte Saite speziell gefertigte Abtasteinrichtungen vorgesehen. Wenn das Instrument beispielsweise sechs Saiten umfaßt, dann sind vorzugsweise sechs einzelne Abtastorgane individuell quer zur Verspannung der Saiten angeordnet, die.jeweils einen Magnetkern aufweisen, der· unmittelbar unterhalb jeder der Saiten angeordnet ist. Eine größere Anzahl von Saiten erfordert die Verwendung von zusätzlichen Abtastorganen, wobei wiederum ein Organ pro Saite vorzuziehen ist.

Während vorstehend eine Abtasteinrichtung an einem Saiteninstrument beschrieben ist, läßt sich die erfindungsgemäße Einrichtung auch an andere Arten von Abtasteinrichtungen anpassen. Beispielsweise kann anstelle der magnetischen Induktionsspule ein übliches Mikrofon verwendet werden. Andere bekannte schwingungsempfindliche Abtasteinrichtungen können an Hörnern, Schlaginstrumenten oder ähnlichen angebracht sein, und es können ferner die menschliche Stimme wiedergebende übliche Mikrofone verwendet werden. Es genügt zu sagen, daß die vorstehende Beschreibung lediglich das bevorzugte Ausführunepbeispiel einer erfindungsgemäßen Abtasteinrichtung an Saiteninstrumenten betrifft, wie sie,im folgenden im Detail beschrieben wird

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In Fig. 3 sind die von der magnetischen Abtasteinrichtung l6 wegführenden elektrischen Leiter durch das Bezugszeichen 19 angezeigt. Eine Seite ist geerdet und der andere Leite!" ist über einen Kupplungskondensator 2k mit der Basis des Transistors 25 verbunden. Die Transistorstufe bewirkt eine Verstärkung, wobei ,ein Ausgangssignal beim Durchgang'durch einen Kollektorwilderstand 26 entwickelt wird. Der Transistor umfaßt einen üblichen Emitterwiderstand 27, der geerdet ist,und die Basis erhält eine geeignete Vorspannung durch den Widerstand 26. Das verstärkte Signal wird zu den Serienwiderständen 29 und 30 weitergeleitet und teilweise durch einen Kondensator 31 geerdet. Diese Stromkreisbausteine bilden zusammen mit dem Kondensator 32 ein Tiefpaßfilter· Die Daten der Bausteine sind so gewählt, daß die Grundschwingung der freischwingenden (unverkürzten) Saite ein Frequenzsignal ergibt, welches dem Abfall- bzw.^^eitelpunkt in der Filterkurve entspricht bzw. ^etwas höher als dieser Punkt der Kurve, in welchem höhere Frequenzen gesperrt werden, zu liegen kommt. D.h., daß die Grundfrequenz der freischwingenden Saite, also die niedrigste Frequenz, die durch die individuelle Saite 12 erzeugbar ist, gleichgemacht wird mit der oder etwas größer ist al.s_: die Frequenz, bei welcher

der Ausgang des Filters mit dem Verändern der Oberem

schwingungen beginnt. Hierzu wird auf Fig. 2A verwiesen, welche die Filtercharakteristika in Abhänigkeit von der Frequenz zeigt.

Der oben beschriebene Filterkreis ist verbunden mit einem Transistor 3^1 der als Folge-Emitter arbeitet und ein Ausgangssignal aufweist, welches im Emitter-Widerstand 35 entstanden ist. Das Au^;angssignal wird über einen Vorwiderstand 36 mit einem Oszillatorschwingkreis aus dem Kondensator 37 und dem Induktor 38 verbunden. Vorzugsweise ist der Oszillatorschwingkreis

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mit seiner im optimalen Impedanz auf die Grundfrequenz der frei schwingenden Saite abgestimmt. Höhere Frequenzen der Saite werden auf diese Weise sehr rasch mit dem Ansteigen der Frequenz gedämpft. Das Q (die Ladung) des Oszillatorschwingkreises muß nicht extrem' hoch sein, aber es sollte im wesentlichen so s,ein, daß die in Fig. 2B gezeigten Charakteristika erreicht wer-" den. ' '

Die Übertragungsfunktion des oben beschriebenen Oszillatorschwingkreises und des diesem vorgeschalteten Tiefpaßfilters sollten beachtet werden. Beim Zupfen der freischwingenden, d.h. an keiner Stelle mit dem Finger verkürzten Saite 12, ist die Grundfrequenz der niedrigst mögliche Ton, der von der Saite 12 erzeugt werden kann. Das Niederfrequenzsieb' und der Oszillatorschwingkreis arbeiten zum leichten Dämpfen dieser Grundschwingung zusammen. Es werden jedoch alle Oberschwingungen der frei schwingenden Saite im wesentlichen gesperrt, so daß das Ausgangssignal aus dem Oszillatorschwingkreis eine im wesentlichen reine Sinus-Schwingung ist. In einem typischen, Beispiel mag die zweite' Oberschwingung der Saite 12 eine Amplitude haben, die etwa 50% oder mehr der Amplitude der Grundschwingung beträgt. Durch die Verwendung der oben beschriebenen Schaltung wird die zweite *"*Oberschwingung im wesentlichen eliminiert durch Reduktion des Signals um mehrere db, verglichen mit der Grundschwingung. Fig. 2C zeigt die kombinierten Charakteristika der zwei Kreise. Die dritte, vierte und weitere Oberschwingungen werden gleichsam reduziert.

Im folgenden werden die Auswirkungen des FiIter- und des Schwingkreises auf die Grundschwingung und verschiedene Oberschwingungen von Tönen, die durch

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Verkürzen der Saite 12 entstehen, dargelegt. .Wenn die Saite durch Niederdrücken mit dem Finger an einem Bund 13 verkürzt wird, ist die Grundschwingung der gekürzten Saite wesentlich höher im Ton.

Gemäß der zusammengesetzten Kurve für das Tiefpaßfilter und den Oszillatorschwingkreis (Fig. 2C) wird also die Grundschwingung gedämpft. Da die Oberschwingungen der höheren Grundschwingung im wesent- ' .. liehen gedämpft werden, wird eine relative Reduktion in der Größenordnung von mehreren db's noch erreicht. Darüberhinaus ist die absolute Amplitude des Grundtoris der verkürzten Saite durchaus vergleichbar mit der Amplitude der Grundschwingung der unverkürzten Saite, trotz der Dämpfung durch den Oszillatorschwingkreis und das Tiefpaßfilter, wie in Fig. IB gezeigt; der

Grund hierfür ist der, daß die Saite 12 näher an die magnetischen Abtastorgane 20 herangebracht wird, <wenn die Saite verkürzt ist. Da die Kupplung eine quadratische Funktion (des Abstands) ist, werden die kleineren Grundschwingungen der verkürzten Saite noch mit genügender Amplitude durch die Abtastorgane wahrgenommen, und das gedämpfte Ausgangssignal aus dem Oszillatorschwingkreis ist immer noch reichlich groß bzw. stark.

⁰^ Eine weitere Betrachtung der Verstärkerschaltung gemäß Fig. 3 ergibt, daß der Oszillatorschwingkreis ein Eingangssignal in den Kondensator 4o für die Basis des Transistors 4l erzeugt. Der Transistor 4l hat einen üblichen Belastungswiderstand 42, und zwei Emitter-Widerstände 43 und 39. Die Verbindung des Widerstands 39 ist so, daß eine Lautstärkenregelung gegeben ist ·

Ein Ausgangswiderstand 44 verbindet das verstärkte Signal mit einer noch zu beschreibenden Schaltung,

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•wobei das als Signal am besten als Sinus-Schwingung der 8-Fuß-Tonhöhe (8-Fuß-Ton) beschrieben ist.

Zu der bislang "beschriebenen Schaltung ist noch zu ergänzen, daß jede der Saiten des Instruments 8 einen Gfundton abgibt, der durch Niederdrücken mit dem Finger bzw. Verkürzen der Saite variiert werden kann. Wie bereits festgestellt, ist die Grundschwingung jeweils mit zahlreichen Oberschwingungen vermischt j die beschriebene Schaltung eliminiert im wesentlichen die Oberschwingungen und bildet den 8-Fuß-Ton_r die. eine im wesentlichen reine Sinus-Schwingung ist. Die Verwen- · dung der Sinus-Schwingung zur Herstellung anderer Schwingungsformen wird nachfolgend beschrieben unter Bezugnahme auf die Schaltung zum Erzeugen von musikalischen Stimmungen.

Ein Kupplungskondensator 45 verbindet den 8-Fuß-Ton mit einem Transistor 46. Die Basisspannung des Transitors ist festgelegt durch einen Spannungsteiler, der die Widerstände kj und 48 umfaßt. Der Transistor 46 ist ein Phasenspalter und hat aus diesem Grund gleichwertige Kollektor- und Emitterwiderstände 49 und 50. Die Kupplungskondensatoren 5I und 52 verbinden die entgegengesetzten Phasensignale mit einem Paar von Gleichrichterdioden 53 und 5k. Die anodenpotentiale "der Dioden sind festgelegt durch ein Widerstandsnetz, welches die gleichen Widerstände 55 und 56 umfaßt. Die Widerstände 55 und 56 sind über einen Spannungsteiler mit den Serienwiderständen 57 und 58 in einem bestimmten gewählten Punkt miteinander verbunden. Die gleichgerichteten positiven Impulse von¹ den Dioden 53 und 54 entwickeln eine Schwingungsform über einen geerdeten Widerstand 59. Das .4-Fuß-Tonhöhensignal bildet ein Ausgangssignal nach Durchgang durch einen Widerstand 6O.

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Der Phasenspalter k6 bildet phasenverschobene Signale von der 8-Fuß-Tonstuf e. Die Dioden 53 und 5'i werden nur von den positiven Halbzyklen der den Dioden zugeführten Wellenform durchlaufen, die dann im Widerstand 59 summiert werden. Die Summation ergibt die ^-Fuß—Tonstufe bei einer Frequenz, die das doppelte . derjenigen der 8-Fuß-Tonstufe beträgt. Die Funktionsweise und Verwendung der ^-Fuß-Tonstufe wird im fol-, genden genau beschrieben.

Zunächst ist der Widerstand 6h vorgesehen (Fig.3), der die 8-Fuß-Tonstufe mit dem Kondensator 65 verbindet. Der Kupplungskondensator 65 ist mit einer geerdeten Diode 66 verbunden, die den Durchgang von nur der positiven Hälfte der Wellenimpulse zur Basis des Transistors 67 gestattet. Der Transistor 67 umfaßt einen konventionellen Kollektorwiderstand 68, und durch den Widerstand 69 wird eine geeignete Basisvorspannung erzeugt. Ein Kupplungskondensator 70 erzeugt ein übersteuertes Sinuswellensignal von dem Transistor 67 eine nahezu rechteckige Wellenform. Der Transistor 67 dreht die Form der Welle um, die dann zum vollständigen Rechteckigmachen der (ursprünglich) sinusförmigen Wellenform einer weiteren Schaltanordnung zugeführt wird. Das Rechtecksignal wird in einem geerdeten Widerstand 71 erzeugt und durch eine Diode 72, welche den Eingang zur Basis des Transistors 73 bildet, geschickt. Die Basisspannung wird gesteuert durch einen Widerstand 7^, der mit der B+ Versorgungsleitung verbunden ist. Das Sprungsignal (Rechtecksignal) wird in einen Kollektorbelastungswiderstand 75 entwickelt. Die weitere Verwendung der Rechteckwelle läßt sich besser anhand des Teils der oben beschriebenen Schaltung,der eine Frequenz besitzt, wie die 8-Fuß-Tonstufe, erklären«

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Ein Leiter 77 leitet eine Rechteckwelle zur Diode 78. Mehr über die Diode 78 ist weiter unten zu entnehmen. Der Leiter 77 ist auch mit einer FLIP-FLOP-Schaltung 80 verbunden. Es 1st nicht notwendig, die einzelnen Bauteile der FLIP-FLOF-Scnaltung 80 näher zu-erläutern, da es sich hierbei um den an sich bekannten Schaltkreis handelt. Es ist bemerkenswert, daß das Signal in der Leitung 77 die 8-Fuß-Tonstufe aufweist. Die FLIP-FLOP-Schaltung 8O bildet eine Rechteckwe-lle mit halber Frequenz oder mit der l6-Fuß-Tonstufe. Der Leiter 77 ist mit dem Eingang der FLIP-FLOP-Schaltung 80 verbunden und betätigt diese mit der 8-Fuß-Tonstufe. Das Ausgangssignal trägt der Leiter Öl, der mit einer Diode 82 verbunden ist, die weiter unten im Zusammenhang mit der Betätigung der Diode 78 beschrieben wird.

Weiter zu Fig. 3 ist die 4-Fuß-Tonstufe zu beachten, die am Phasenspaltertransistor 46 gebildet wird. Während ein Ausgang über den Kupplungswiderstand 60 verläuft, wird ein weiterer Ausgang über einen Widerstand 8*f geleitet, der mit dem Eingang der Basis des Transistors 85 verbunden ist. Der Arbeitspunkt des Transistors wird gesteuert durch die Basisspannungswiderstände 86 und 87· Der Verstärkungsgrad des Transistors 85 wird gesteuert durch den "variablen Emitterwiderstand 88, während das Ausgangssignal im Kollektorwiderstand 89 gej/bldet wird. Dabei ist die Polarität des Ausgangssignals zu beachten. Die Gleichrichterdioden 53 und 5*4 bilden einen positiven Eingangswert zur Basis des Transistors 85. Das Signal wird durch den Transistor 85 umgedreht. Hochfrequenzkomponenten des Ausgangssignals werden durch den Kondensator 90 geerdet, wobei die Gleichspannungskomponente des verstärkten Signals mit dem Eingang eines Transistors 92 über einen Basiswiderstand 93 verbunden ist. Verwendet man einen PNP-Transistor zum Umkehren

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der Wellenform von NPN-Transistor 85, dann wird das verstärkte Signal vom Transistor 92 im Kollektorbelastungswiderstand 9^ gebildet, und es werden wiederum Hochfrequenzkomponenten des Signals durch einen Kondensator 95 geerde.t· Der Emitter des Transistors ·ist mit der Versorgungsleitung über einen Widerstand 96 verbunden. Die Wellenform*am Ausgang entsteht am Kollektor des Transistors 92. Das Basissignal schaltet den Transistor erheblich stark ein, * wenn eine Musiknote zum ersten Mal erklingt und dabei den Transistor von einem nicht leitenden Zustand auf einem stark leitenden Zustand schaltet. Dadurch vergrößert sich der Spannungsabfall im Widerstand 9^ vom Potential bei Erdung auf etwa die Hälfte des Potentials der Versorgungsleitung. Da der Transistor 92 einen Gleichspannungswert liefert, der den Durchschnitt des vom Musikinstrument 8 kommenden Tons repräsentiert, baut sich die Amplitude schnell zu einem Berg bzw. Scheitelwert auf und fällt für ein Zeitintervall ab. In ähnlicher ^eise vergrößert sich das (Spannungs-)Signal vom Transistor 92 schnell auf einen Scheitelwert und fällt während desselben Zeitintervalls ab. Dieses Ausgangssignal kommt vom Kollektor des Transistors und wird in der folgenden Weise verwendet. ,"

Das Kollektorsignal ist über die Widerstände 96a bzw. 97 mit den Anoden der oben erwähnten Dioden 78 und 82 verbunden. Der Wellenverlauf der Spannung' dient als begrenzende Hüllkurve für die Rechteckwellen, welche die Dioden 78 und 82 durchlaufen, um eine geeignete Wellenform zu erheben, die in der richtigen Weise abfällt. Die Diode 78 ist mit einem Widerstand 98 verbunden und ergibt das notwendige Ausgangesingal. Ähnlich ergibt die Diode 82 ein Ausgangssignal über einen Widerstand 99, welches be-

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grenzend eingehüllt wird durch das Signal im Widerstand 97. Die zwei Signale werden als 8-Fuß- und lö-Fuß-Rechtecks-Wellen bezeichnet.

In Fig. kB bezeichnet das Bezugszeichen 100 allgemein ,.die Verstärkermittel der erfindungsgemäßen Einrichtung, welche die verschiedenartig gestimmten Töne in geeigneter Weise einem Ausgangsverstärker üblicher Bauweise für einen Ausgangslautsprecher anpaßt. Die Funktion des Verstärkers 1Ö0 wird noch näher erläutert werden, nach der Beschreibung der eigentlichen, Stimmung erzeugenden Schaltung, wobei die Höhen (Soprantöne) allgemein zusammengesetzt werden durch die in Fig. 5 dargestellte Schaltung und wobei die Tiefen (Baßtöne) durch die in Fig. ^A dargestellte Schaltung erzeugt werden.

Bezugszeichen 110 (Fig. 4a) zeigt die Schaltanordnung zum Erzeugen der Stimmung. Mit 111 ist ,die Leitung für die hohen Töne, mit Bezugszeichen 112 die Leitung für den Eingang der tiefen Töne bezeichnet. Wenn die erfindungsgemäße Einrichtung an einer Gitarre mit den üblichen sechs Seiten angebracht werden soll, dann werden nach der musikalischen Nomenklatur die zwei längeren Saiten als Baßsaiten und die restlichen Saiten als Sopransaiten bezeichnet. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung an einem anderen Instrument als einer Gitarre wird man bei vielen Instrumenten eine entsprechende Unterteilung der Tastatur bzw. des Griffbretts feststellen, so daß eine Gruppierung in Baß- und Soprantönen durchaus gebräuchlich ist. Für die Gitarre und in Übereinstimmung mit den obigen Ausführungen ist die Schaltanordnung 22 gemäß Fig. 3 für jede Saite pro Abtasteinrichtung l6, wie oben beschrieben, entsprechend vorhanden. Wenn man weiter am gewählten Beispiel der Gitarre festhält,

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dann werden die vier Sopransaiten jeweils mit einer Schaltung 22 verbunden, und jede der vier Schaltungen hat ihren Ausgang über den Widerstand kk (vgl. Fig. 3)1 der die Leitung 111 mit der 8-Fuß-Welle bzw. Tonhöhe versorgt. In ähnlicher Weise ist die Leitung 112 mit den verschiedenen Daßtonschaltungen, ebenfalls für die 8-Fuß-Welle verbunden.

Bei Betrachtung zunächst der gemeinsamen Schaltung bedeutet das Bezugszeichen 113 eine Leitung, die eine positive Schaltspannung zum Ein- und Ausschalten ' der verschiedenen zu beschreibenden Stimmungskreisläufe darstellt. Bezugszeichen ll*t bezeichnet einen Leiter von einer negativen Energieversorungsquelle, und vorzugsweise haben die negative und die positive Versorgungsleitung den gleichen Wert, bezogen auf das Potential bei Erdung. Bezugszeichen llj? bezeichnet den Leiter, in welchem die Stimmungssignale für den Eingang in den Verstärker HO summiert werden, wobei der Leiter 115 mit der Schaltung gemäß Fig. 5 verbunden ist, die eine zusätzliche,' Stimmung erzeugende Schaltung darstellt. Die Leitung 117 liegt an einer geeigneten Spannung an, die mittels eines Potentiometers geregelt ist und zur Steuerung des Geräte-Tons bzw. Klangs dient. Wie noch beschrieben wird, führt der Kreislauf für die Tonsteuerung zur Erdung gewisser ^!·- hoher Frequenzsignale, um die Eigenschaft des Signals zu ändern. Dezugszeichen II8 bezeichnet einen Leiter für 16-Fuß-Rechteckswellen-Baßtöne, wobei diese Töne vom niedrig-tonigen Teil de,s Saiteninstruments, der Tastatur oder anderer Musikquellen stammen. Bezugszeichen 119 bezeichnet die Zuleitung von der l6-Fuß-Hochtonwelle wie sie durch verschiedene Stimmungsschaltungen verwendet wird.

Der Leiter 111 ist über einen Widerstand 125 mit dem Eingang eines FET-Schalters "126 verbunden. Ein

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Schalter 127, vorzugsweise für den Musiker bequem , angeordnet, verbindet eine po&itive Spannung über einen Megaohm-Widerstand 128 mit der Torschaltung des FET 126, Für die Betätigung des Sqhalters 127 wird eine geeignete Vorspannung an der Torschaltung . angelegt, zum Einschalten des Transistors 126, Bei seinem üblichen Betrieb wird die Vorspannung aufge-• hoben durch ein negatives Potential, das durch einen Widerstand 129 an der Torschaltung angelegt wird. Um : eine sprunghafte Arbeitsweise zu vermeiden» werden Hochfrequenzsignale an der Torschaltung geerdet über einen Kondensator 13Ο. Dadurch wird die Spannung an der Basis im wesentlichen auf einem Gleichspannungswert gehalten und nur beim Schließen des Schalters 127 geändert· Wenn der Schalter geöffnet ist, wird -': die Torschaltung von der Vorspannung befreit und es ^: können keine Signale hindurch. Wenn der Sehalter 127 geschlossen ist, werden die Stromquelle und der Abfluß (des Transistors) miteinander verbunden, wobei die' 8-Fuß-Tonwelle dem Leiter II5 zugeführt wird, welcher der allgemeine Weg bzw. die Sammelleitung zum Verstärker 100 ist, " :.

Als nächstes ist diejenige Stimmung zu beschreiben, die über den Schalter· 13^ gesteuert wird. Der Schalter 13^ ermöglicht das Erzeugen der Kontrabaß» '** Stimmung. Der Schalter 13^ liefert ein Vorspannungs- . signal durch einen Widerstand 135 zu einem FET-Sehal^ ter 136» Der FET-Schalter wird über einen Widerstand 137 von der Vorspannung befreit, wobei der Widerstand mit der negativen Stromquelle ilh verbunden ißt. Wechselstromimpulse bzw» »signale an der Torschaltwng werden Über den Kondensator 138 geerdet« Per iieiter ttg liefert das Eingangssignal über einen stand J39 verbunden, während ein© i6«Fuß Über einen Widerstand tkQ sgug»führt Wird* Di© zwei

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Eingänge werden mit Hochfrequenzen, die über einen Kondensator l4l geerdet sind, summiert. Die summierten Eingangssignale sind über einen Widerstand 142 mit dem FET-Schalter 146 verbunden. Wenn an dem Schalter eine Vorspannung am Tor (Torschaltung) anliegt, dann gelangen" "Öle Signale über die Sammelleitung II5 zu dem Vorverstärker 100.

Der Schalter l43 dient.zum Erzeugen der Stimmung der Baßgeige. Der Schalter 1^3 liefert eine Torspannung über den Widerstand lkk, der mit dem Eingang eines FET-Schalters 1^5 verbunden ist. Der FET-Schalter 1^5 verbindet geeignet gefilterte Signale von den Leitern 112 und 118 mit der Sammelleitung 115· Im Ruhezustand wird der FET-Schalter offengehalten durch das negative Potential an der Torschaltung, welches durch den Widerstand ike erzeugt wird. Wechselstromsignale an der Torschaltung werden wiederum über einen Kondensator l47 geerdet. Wenn der Schalter 1^3 geschlossen ist, ' ist der FET-Schalter 1^5 leitend und verbindet die entsprechenden Signale mit der Verstärkerzuführung 115·

Das nächste zu beachtende Instrument ist das Fagott, dessen Stimmung beim Schließen des Schalters 150 erzeugt werden kann. Der Schalter I50 bewirkt eine geeignete Vorspannung über einen Widerstand I5I am Tor (bzw. an der Torschaltung) eines FET-Schalters I52. Der FET-Schalter wird in der Aufstellung gehalten durch die am Tor über den Widerstand 153 angelegte Spannung, welcher Widerstand mit der negativen Versorgungsleitung Il4 verbunden ist. Die Eigenschaft bzw. der Wert des Vorspannungspotentials wird über den geerdeten Kondensator 15^a aufrechterhalten. Das' Fagott-Signal wird erhalten aus der l6-Fuß-Tonwelle in der Leitung 119· Die Fagott-Stimmung umfaßt die.. .^ folgenden Schaltelemente: Einen Doppel-T-Filter ,·* der'. die Widerstände15^, 155, 156, 157 und I58 umfaßt

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und am Eingang des FET-Schalters I52 aufgeschaltet ist. Ein Dein des Filters umfaßt einen geerdeten Kondensator 159» der eine gewis.se Phasenvoreilung erzeugt. Das andere Dein des Filters umfaßt einen geerdeten Kondensator I60, der ebenfalls" eine Phasen- ■ = verschiebung nach vorne bewirkt. Dieses Bein umfaßt ferner einen geerdeten. Oszillator-Schwingkreis mit dem indutor 16I und dem Kondensator l62. Der charakteristische Klang des Fagotts wird zum Teil erreicht durch den Resonanzschwingkreis,.der die Eigenschaften des pulsierenden Klangs der Holzblasinstrumente erzielt.

Die Baßgitarre wird beim Schließen eines Schalters 166 simuliert. Beim Schließen des Schalters wird eine Spannung in einem Widerstand I67 .erzeugt, die am FET-Schalter I68 anliegt. In der Normalstellung ist der FET-Schalter offen gehalten über einen Widerstand 169» der mit einer negativen Stromquelle verbunden ist. Auch hier ist die Torschaltung über einen Kondensator I70 geerdet, um die Wechselstromsignale von der Torschaltung zu entfernen. Die Baßgitarren-Signale werden erhalten aus der'l6-Fuß-Tonwelle in der Leitung 119· I?ine geeignete Hochfrequenzerdung · wird erzielt durch die Schaltung, welche die in Serien-Widerstände 171f I72 und 173 und die Hochfrequenzerdungskondensatoren 17^ und 175 umfaßt.

Bezugszeichen 177 bezeichnet den Schalter, der die Stimmung für die Baßklarinette schafft. Der Schalter 177 arbeitet über einen Widerstand 17Ö zum Ein- und Ausschalten eines FET-Schalters 179. Der FET-Schalter 179 wird normalerweise offen gehalten über einen Widerstand I80, der mit der negativen Stromquelle über die Leitung Il4 verbunden ist. Wechselstromsignale an der Basis werden durch den

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Kondensator 181 geerdet# Auch hier erfolgt die Zufuhr zum FET-Schalter 179 über die Leitung 119* Die Leitung 119 liefert das Eingangs signal für die i** Serien« Widerstände 182 und l83» Durch den Kondensator l&k wird eine gewisse ,Weehseistromerdung erreicht. Die Erdung »i*st nicht so wesentlich als die durch φΐβ Kondensatoren 17^. und 175 bewirkte, wenn man berüek«- siehtigt, daß die Baßklarinette einen größeren Anteil an Tönen mit hoher Frequenz aufweist als die Baßgi·- tarre« ,

oben genannten Töne sind Eingangssignale für die Leitung H5» die zum Vorverstärker 100 führt. Die Leitung II7 für die Tonsteuermittel spricht auf eine geeignete Spannung eines für den Musiker bequem angeordneten Reglers an und ist dem Eingang zur Basis des Transistors 188 aufgeschaltet. Die Basis umfaßt einen Vorwiderstand 187» Der Transistor I88 wird als ein Schalter zum Variieren der Leistung des Kondensators 189 verwendet, der zwischen dem Signalleiter 115 und der Erde eingeschaltet ist, Wechselstromsignale an der Basis des Transistors 188 werden mittels eines Kondensators 190 geerdet» Wenn der Transistor abgeschaltet ist, dann ist die Verbindung zwischen dem Kondensator 189 und der Erde gelöst. Wenn jedoch der Transistor 188 leitend ist, dient er als Schalter, in

einem variierenden Grad gesteuert durch das Basis«- signal, wobei der Kondensator 189 teilweise oder vollständig geerdet ist* Je na©h Steuerung ist also die Menge oder das Maß der Hoehfrequenzsignaie, die durch die Transistorschaltung geerdet werden, unterschiedlieh»

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einem Spannungsteiler mit den Widerständen 202 und 203· Das Ausgangssignal entsteht in einem Emitter-Widerstand 2Ok, Die Ausgangssignale sind über einen Kupplungskondensator 205 mit weiteren Schaltmitteln verbunden. Die nächste Stufe des Verstärkers' umfaßt einen verstärkenden Transistor 2O6. Die Basisspannung wird festgelegt durch einen Widerstand 207» der mit dem Kollektor verbunden ist, und der Transitor umfaßt übliche Kollektor- und Emitter-Widerstände 208 und 209· Das Ausgangssignal wird im Kollektor-Belastungswiderstand 208 und im Emitter-Widerstand 209 erzeugt. Das Ausgangssignal im Kollektorbelastungswiderstand 208 wird über einen Kondensator 210 mit weiteren Schaltmitteln verbunden.

Die Lautstärkenregelung des Vorverstärkers 100 wird bewirkt durch einen üblichen Regelwiderstand, der für die Bedienung durch den Musiker geeignet angeordnet ist. Ein Blick auf die Schaltung ergibt, daß die Widerstände 211 und 212 eine geringe Erdung des Signals parallel zu dem Widerstand 213 bewirken. Der Widerstand 213 ist geerdet nach Maßgabe des Transistors 2Xk. Der Transistor 2Xk erhält seine Basisspannung durch einen Vorwiderstand 215, der mit einer variablen Spannungsquelle der Leitung 2l6 verbunden ist, welche für die Lautstärkenregelung die Verbindung mit dem Musiker herstellt. Dadurch, daß der Musiker eine geeignete Basisspannung für den Transistor 2l4 auswählt, variiert der Grad des Aufdrehens oder Abdrehens des Transistors den Widerstand im Kreis. Wechselstrom- brummen wird durch einen Kondensator 217 verhindert, der mit der Basis des Transistors 214 verbunden und geerdet ist. ■

Ein Kupplungskondensator 220 überträgt das Signal nach der Einstellung der Lautstärke; eine.

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weitere Verstärkung wird erzielt durch den Transistorverstärker 222. Der Verstärker 222 umfaßt eine Basisverbindung zum Kollektor-Widerstand 221 in der Megaohm-Größenordnung. Der Transistor hat einen üblichen Kollektorwiderstand 223 und einen geerdeten Emitterwiderstand 224. Die Ausgangssignale werden im Kollektor-Belast.ungswiderstand 223 erzeugt. Ein Kupplungskondensator 225 erzeugt ein Ausgangssignal im Bereich der Horfrquenzen in der Leitung 226. Um eine Anhäufung von Ladung am Kondensator 225 zu vermeiden, ist ein im wesentlichen großer Widerstand 227 geerdet an der Ausgangsseite der Leitung 226 vorgesehen.

Die obigen Ausführungen betreffen den Vorverstärker 100, von welchem die gestimmten Signale (musikalische Tone) zu einem geeigneten Verstärkerund Lautsprechersystem weitergeleitet werden. Die in Fig. 4a gezeigte Leitung II5 ist auch in Fig. 5 in Verbindung mit weiteren stimmungserzeugenden Mitteln zu erkennen. Die durch die in Fig. 5 gezeigte Schaltanordnung erzielbare Stimmung wird allgemein als Sopranstimmung bezeichnet, obwohl mit dieser Bezeichnung in der vorliegenden Beschreibung keine bestimmte Klassifizierung" gemacht werden soll.

Die Bezugszeichen 111, 112, II8 und 11° bezeichnen· Eingangsleitungen. Außerdem ist die Unterteilung in Baß- und Soprant'öne für andere Töne in gleicher Weise in Fig. 5 durchgeführt. Die Bezugszeichen 23O und 231 bedeuten die Baß- und Sorpantöne der 8-Faß-Rechteckswelle. In gleicher Weise bedeuten die Bezugszeichen 232 und 2 33 die Baß- bzw. Soprantöne der k-Fuß-Eingangswelle in die Schaltung kommend von verschiedenartigen Tongeneratoren 22, wie oben beschrieben. Es sollte nochmals, betont werden, daß die Baß- .-. und Soprananordnungen, wie sie hier benutzt werden,

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eine unterteilte Tastatur oder andere unterteilte Stimmerzeuger wie die Gitarre 8 unterstellen. Bei anderen Instrumenten kann diese Unterteilung variiert werden und kann sogar eliminiert werden, sofern dies, notwendig ist.

Zur Arbeitsweise der in Fig. 5 gezeigten Schaltung ist zu" sagen, daß die Baß- und Soprantöne die Eingangssignale für Schaltkreise darstellen, die beide Signale addieren oder aufheben bzw. verschmelzen. Z.B. ist der Leiter 233 der Eingang für die 4-Fuß-Soprantöne. Der Leiter 233 ist mit der Stromquelle eines FET-Verstärkers 2 40 verbunden. Der Leiter 232 für die Baßtöne dient als Eingang in den Abfluß desselben Transistors. Der Transistor 24θ ist normalerweise ohne Vorspannung durch Verbinden eines Widerstandes 24l mit der negativen Stromquelle 114. Zusätzlich ist ein Widerstand 242 über einen Schalter 243 verbunden mit einer positiven Stromquelle II3 zum Einschalten des FET-Verstärkers 2%0. In der Ruhestellung

ist der FET-Verstärker im wesentlichen ohne Vorspannung, bis der Schalter 243 geschlossen ist» Wenn der Schalter geschlossen ist", dann ist der Kanal leitend und verbindet die Quelle und den Abfluß. Die Quelle und der Abfluß sind also über die Widerstände 244 und 245 mit der Erde verbunden.

Eine ähnliche Schaltung ist vorgesehen für die Leiter 111 und 112, für die 8-Fuß-Sopran- und -Baß-· töne. In gleicher Weise umfaßt der FET-Verstärker die Widerstände 247 und 248, die ebenfalls mit" der Erde verbunden sind. Der FET-Verstärker 246 hat eine gemeinsame Basisverbindung mit dem FET-Verstärker 2 und verwendet den Schalter 243 in der gleichen Weise«

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Die Leiter 230 und 231 dienen beide als Eingang für den FET 250. Auch hier sind Quelle und Abfluß mit der Erde über die Widerstände 251 und 252 verbunden. Die Torschaltung der FET 25Ο 1st mit den Torschaltungen der vorgenannten Transistoren verbunden und erhält die Schaltspannung in derselben Weise. Schließlich sind noch die Leiter IIS und II9 Eingänge in einen FET 254, der mit den Widerständen 255 und verbunden ist. Der FET 254 funktioniert in der gleichen Weise wie die oben beschriebenen FET's, und seine .Torschaltung ist verbunden mit den Widerständen 2 4l und 242, die die Steuerspannung erzeugen. Edn Kondensator 257 erdet die Hochfrequenzsignale, die in den Torschaltungen der verschiedenen Transistoren aufgefangen werden, um eine Modulation der Schalttransistoren zu verhindern. · ■

Was die Stimmüngserzeugung gemäß der· in Fig. 5 gezeigten Schaltung betrifft, so ist zunächst ein FET 264 zu beachten, der als Schalter für die Stimmung der Gitarre dient. Ein Schalter 2651 der mit einem Widerstand 266 verbunden ist, schaltet den FET 264 ein. Der FET 264 ist normalerweise ausgeschaltet durch Verbinden eines Widerstandes 267 mit der negativen Stromquelle. Auch hier werden Wechselstromsignale an der Basis durch den Kondensator 268 geerdet. Der FET "•264 summiert zwei Eingangssignale, von denen eines über einen Widerstand 269 direkt zu den summierten 8-Fuß-Sopran- und -Baß-Tönen geleitet wird. Der andere Eingang ist der Eingang für die 4-Fuß-Töne über den Widerstand 27Ο, den geerdeten Kondensator 272 und den zusätzlichen Widerstand 271, der dem Signal eine gewisse Phasenverschiebung verleiht. Der Transistor ist mit dem Leiter II5 verbunden, der den Signaleingangsweg zum Vorverstärker 100 wie oben in Fig. 3 beschrieben, darstellt.

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Die Stimmung für eine Sorpangitarre wird betätigt durch Schließen eines Schalters 275. Der Schalter bewirkt eine Steuerspannung durch einen Widerstand 276 im FET 277. Normalerw·ine int dor FET 277 ftuHÄ·- schaltet durch Verbinden eines Widerstands 278 mit der neg,a£iven Stromquelle, während wiederum Wechselstromsignale an der Torschaltung, durch einen Kondensator 279 geerdet sind. Das einzige Eingangssignal in den Kreis der Sorpangitarrenstimmung besteht aus den ^-Fuß-Tönen. Das Eingangssignal wird hergeleitet überVorwiderstände 281 und 282 mit einem geerdeten Kondensator 283t der ein Abrollen bei höheren Frequenzen vorsieht.

Die Klarinettenstimmung wird erzeugt durch Betätigen des Schalters 285· Eine ausreichende Spannung» zum Anschalten, eines FET-Transistors 287 wird durch den Widerstand 286 der Torschaltung zugeführt. Die Torschaltung umfaßt Verbindungen über den Widerstand

288 zu einer Vorspannungsquelle, während, Wechselstromsignale an der· Torschaltung durch einen Kondensator '

289 geerdet sind. DieKlarinettenstimmung verwendet die 8-Fuß-Rechteckswelle. Die Signale sind Eingangssignale über Vorschaltwiederstände 290 und 291, wobei etwas vom Hochfrequenzgehalt der" Rechteckswellen durch einen Kondensator 292 geerdet wird.

Die Oboenstimmung wird eingeleitet durch Schließen des Schalters 295. Der Schalter 295 schaltet einen FET-Transistor 296 an, durch Anlegen einer Spannung über den Widerstand 297 an die Torschaltung. Die Torschaltung ist normalerweise abgeschlat-et durch einen Transistor 298, der mit einer negativen Stromquelle verbunden ist, während Wechselstromsignale durch einen Kondensator 299 geerdet werden.

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Die Oboenstimmung ist hergeleitet aus der 8-Fiiß-Rechteckswelle, und zwar sowohl für Baß- als auch Soprantöne. Der Transistor 296 ist mit einem Summen-Eingangssignal versehen, wobei die Rechteckswelle über Vorwiderstände 300 und 301 verbunden ist.. Der Wid-erstandskreislauf liefert die Rechteckswelle zu einem Schwingkreis,der einen Kondensator 302 und · einen Indutor 303 umfaßt. Das Eingangssignal in Form einer Rechteckswelle veranlaßt den Schwingkreis zum, Anklingen, wobei die rauhen Hochfrequenztöne zum Rechteckswellen-Eingangssignal in den FET 296 hinzuaddiert werden. Der Überschuß der Schwingerwelle wird reduziert durch Vorwiderstände 3O4 und 305 und geerdet durch den Kondensator 306, der die Überschwingungsamplitude reduziert und den Abfall des Rechteckswelleneingangssignals zum Transistor 296 modifiziert.

Ein Schalter 310 bewirkt die Hornstimmung. und dessen Schließen setzt einen- FET 312 über einen Widerstand 31I unter Vorspannung. Der FET 312 wird offengehalten durch einen Widerstand 313» der mit einer negativen Stromquelle verbunden ist, und Hochfrequenzsignale an der Torschaltung werden über den Kondensator 31^ geerdet. Auch hier wird zum Erzeugen der Hornstimmung das Rechteckswellen-Eingangssignal, verwendet. Das Signal ist Eingangssignal über die Vorwiderstände 315 und 316. Auch hier ist wieder ein Schwingkreis vorgesehen, der einen Kondensator 319 und einen Induktor 318 umfaßt, und der über einen Widerstand 317 mit dem Widerstand 316 verbunden ist. Durch das Anklingen des Resonanzkreises wird der Rechteckswelle der Klangcharakter des Horns auf ge- _; ^; prägt. . .

Ein Schalter 3²5 steuert die Stimmung für die

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Zither. Der Schalter erzeugt eine Spannung über einen Widerstand 3^6, die dem Vorspannungswiderstand 327 entgegenwirkt. Die Widerstände und ein Kondensator 328 sind mit der Torschaltung eines FET 329 verbunden. Der FET hat einen Eingang von Widerstand 330, ^: der übe*·· eine Leitung 331 mit einer am Instrument vorgesehenen und bei Gitarren üblichen Abnahmevorrichtung verbunden ist. Diese Vorrichtungen sind bekannt. Vorwiderstände 33^ und 333 speisen eine Rechteckswelle in einem Resonanzschwingkreis mit einem Kondensator . · 33^ und einem Induktor 335 ein. Der der elektrischen Gitarre aufgeprägte Oboetqn simuliert so vollkommen und in sehr realistischer Weise die Zither.

Wie bereits ausgeführt, werden alle Signalstimmungen einem Verstärker 100 gemäß Fig. ^B zugeführt. Der Ausgang wird dann weitergeleitet zu einem konventionellen Verstärker und Lautsprecher für die, für den Zuhörer vorgesehene akustische Wiedergabe. Es wird ein besonderes Gewicht auf die Steuerung des Gehalts an Oberschwingungen gelegt. Die hier beschriebenen ; Schaltkreise zum Erzeugen von Stimmungen bzw. musikalischen Effekte addieren übereinstimmende bzw. verträgliche Oberschwingungen zur Grundschwingung hinzu, und das Problem einer nicht.gemessenen und variablen ' Quantität von·Oberschwingungen ±m Eingangssignal wird durch die vorliegende Erfindung vermieden. Darüberhinaus wird die genaue Steuerung des Gehalts an Oberschwingungen auf einfache Weise mittels konventioneller Tonquellen erreicht, ohne Modifizierung durch die erfindungsgemäßen Abtastmittel, die sotrohl leicht anzubringen, als auch wieder zu entfernen sind. Auf diese Weise werden die Mangel des Standes der Technik behoben, indem die Stimmung in sehr vollkommener Weise in der Schaltung gesteuert wird, ohne' daß sie ungewohnt arm. erscheint wegen der Veränderung der Gberschwingun· gen der Tonquelle. * ·

■ ■ . - Patentansprüche -

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Claims

DIpI.-Ing. ' i

Rudolf Busselmeier ^! Jf . . 191 600O¹

Patentanwalt Augtburg 3 · Rehlingenstraße β

Poatfadi242 F*tt*chttkko«to: Mischen Nf. »«Si»

5316/01 Gr/Em Augsburg, den 26. März I969 Patentansprüche:

1. Elektronisches Gerät zum Erzeugen bestimmter musikalischer Stimmungen bzw. Effekte, welches zusammen mit einem als Tonquelle dienenden üblichen Musikinstrument verwendbar ist, wobei die Tonquelle eine Grundschwingung mit vermischten Oberschwingungen unterschiedlicher Amplituden und Phasen aufweist, welches umfaßt:

a) eine Abtasteinrichtung (l6) zum Erzev; en eines elektrischen Signals entsprechend einer am Musikinstrument (8) gespieltem Note, welches eine Grund- und verschiedene Oberschwingungen erfaßt;(Fig. 1,IA,IB);

b) eine elektronische Schaltanordnung (22,8O) zum Abschwächen bzw. Dämpfen bzw. Sperren der verschiedenen Oberschwingungen des von der Abtasteinrichtung kommenden Signals relativ zur Grundschwingung; (Fig.3);

c) eine weitere elektronische Schaltanordnung • . (1OQ110....) zum Erzeugen verschiedener

Stimmungen der in der Schaltanordnung nach b) erzeugten Grundschwingung; (Fig. ^A, *tB, 5 ).

2. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e ken in zeichnet , daß es ein Tiefpaßfilter (24...32) umfaßt, welches derart abgestimmt ist, daß die Frequenz der Grundschwingung annähernd gleich oder größer ist als die Frequenz,welche das obere Ende des Tiefpaßbands definiert.

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3· Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es abgestimmte Schaltanordnungen umfaßt, die eine Mittenfrequenz, die etwa gleich der Frequenz der Grundschwingung ist, aufweisen.

k. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1 zur Verwendungen einem Saiteninstrument, dadurch g e k β η η zeichnet , daß die Abtasteinrichtung (l6) zum Wiedergeben der Schwingungen einer Saite (12 ) geeignet angeordnet sind.

5. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schwingungen der
nicht verkürzten Saite die niedrigste Grundfrequenz bilden, und daß Grundschwingungen mit hoher Frequenz ' durch Niederdrücken oder anderweitige Verkürzung der Saite erzeugbar sind, und daß frequenzempfindliche
Schaltanordnungen vorgesehen sind, die auf die niedrigste Grundfrequenz der Saite abgestimmt sind und die
eine höhere Frequenz-Abrollcharakteristik aufweisen zum Dämpfen bzw. Sperren der Oberschwingungen gegenüber der Grundschwingung.

6. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtasteinrichtung
(l6) relativ zur Saite (12) derart anordenbar ist,

**" daß bei Grundschwingungen höherer Frequenz, d.h. beim Spielen mit verkürzter Saite, die Saite näher an der Abtasteinrichtyng schwingt.

7. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch g β , kennzeichnet, daß die Schaltanordnung

(100,110...) ein Signal bildet, dessen Welle die
doppelte Frequenz der Grundfrequenz besitzt.

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8. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch g ekennze'ic-hnet , daß die Schaltanordnung (100,110...) ein Signal bildet, dessen Welle die halbe Frequenz der Grundfrequenz besitzt.

9. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß dessen Schaltanordnun- ' ; gen zum Erzeugen eines Signals mit dem Klangcharakter ^; einer Flöte geeignet ausgebildet sind. ·

10» Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch ge- ί

kennzeichnet , daß dessen Schaltanordnun- j gen zum Erzeugen eines Signals mit dfem Klangcharakter

einer Baßgeige geeignet ausgebildet sind. ·' [

11. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch ge- ' kennzeichnet , daß dessen Schalt anordnun-r ; gen zum Erzeugen eines Signals mit dem Klangcharakter eines Fagotts geeignet-, ausgebildet sind.

12. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch ge-. ·₍ kennzeichnet , daß dessen Schaltanordnungen zum Erzeugen .eines Signals mit dem Klangcharakter

^{ö ö}ge eignet ^{β β}

einer BaßgitarreVausgebildet sind. '

13* Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet , daß dessen Schaltanordnun-. gen zum Erzeugen eines Signals mit dem Klangcharakter einer Baßklarinette geeignet ausgebildet sind.

lh. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß dessen Schaltanordnungen zum Erzeugen eines Signals mit dem Klangcharakter eines Kontrabasses geeignet "ausgebildet sind.

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i Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k ennz e ic hnet, daß dessen Schaltanordnungen zum Erzeugen eines Signale mit dem Klangcharakter einer Gitarre geeignet ausgebildet sind.

· Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß dessen Schaltanordnung- · gen zum Erzeugen eines Signals mit dem Klangcharakter einer Soprangitarre geeignet ^ausgebildet sind.

17« Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e kennz eichnet , daß dessen Schaltanordnungen zum Erzeugen eines Signals mit dem Klangcharakter einer Klarinette geeignet ausgebildet sind.

l8. Elektronisches Gerät nach Anspruch l_f dadurch' gekennzeichnet , daß dessen Schaltanordnung- ', gen zum Erzeugen eines Signals mit dem Klangcharakter einer Oboe geeignet ausgebildet sind.

19· Elektronisches Gerät, ,nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Schaltanordnungen zum Erzeugen eines Signals mit dem Klangcharakter eines Horns geeignet.ausgebildet sind.

20. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß dessen Schaltanordnungen zum Erzeugen eines Signals mit dem Klangcharakter einer Zither geeigrfe'.t ausgebildet sind.

21. Elektronisches Gerät nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltanordnung (100,110....) ein Signal in Form einer Recht ecks>«felle bildet.

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22. Elektronisches Gerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet * 'daß die Frequenz des Rechteckft/ellensignals gleich derjenigen der Grundschwingung des Musikinstruments ist.

23· Elektronisches Gerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenz des Rechteckswellensignals gleich der halben Frequenz der Grundschwingung des Musikinstruments ist.

2k» Elektronisches Gerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß es Schaltelemente zum Begrenzen des Umfangs bzw. der Hjillkurve des RechtecfcSM/ellensignals umfaßt, und zwar in der Weise, daß das Signal abklingt.

25. Elektronisches Gerät nach Anspruch 24, dadurch ' gekennzeichnet , daß die Schaltelemente ansprechen auf den zeitlichen Abklingvorgang des am Musikinstrumente* gespielten Tons.

26· Abtasteinrichtung zur Verwendung an einem Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 25_t insbesondere nach den Ansprüchen 1 bis k_t dadurch gekennzeichnet, daß sie ein oder mehrere Induktionsspulen (l8) umfaßt, die zum Aufspüren der Bewegung der Saiten magnetisch ^" mit den Saiten (12) verbunden sind, und daß Ausgangsmittel (19) vorgesehen sind, die mit den Induktionsspulen elektrisch verbunden sind.

27· Abtasteinrichtung nach Anspruch 26, dadurch ge-· kennzeichnet , daß jede Induktionspule (l8)

AL/ mit einer einzelnen Saite (12) durch einen SpuTkern (20),der unterhalb der Saite an dem Saiteninstrument (8) angeordnet ist, gekoppelt ist.

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28. Abtasteinrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , daß die Induktionsspulen (18) in einem Halteblock (17) derart zwischen den Saiten (12) und dem Instrumentenkörper (8) aufgenommen sind, daß sich die Saiten, wenn sie, z.B. durch Niederdrücken mit den Fingern, verkürzt wer- . I den in ihrer Ruhestellung näher dem Spulenkern be- · ·. finden, als in ihrer nicht verkürzten Stellung. i

29· Abtasteinrichtung nach Anspruch 26, dadurch ge- : |

kennzeichnet , daß der Spulenkern (20) . : {.:

sich in einer Richtung senkrecht zur Saite (12) . [.

erstreckt, und zwar von einer Position unterhalb , j

der Saite und über dem Instrumentenkörper, wobei ·, j;

der Spulenkern ein· magnetisch gekoppelte Bewegung ; relativ zur Spule durchführt,

30. Abtasteinrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , daß einzelne Induktions- i spulen für mindestens zwei verschiedene Saiten vor- ! gesehen sind, die jeweils einzeln mit .einer Spule . j gekoppelt sind. [

31. Abtasteinrichtung nach Anspruch 26, dadurch ge=· ^: j kennzeichnet , daß Induktionspulen (l8) \ für jeweils eine Mehrzahl von Saiten sovie Befesti- _: - ! gungsmittel vorgesehen sind, die zwischem dem Ende j des Griffbretts (1O) und dem Steg ("lA) des Instruments befestigbar sind und zum Positionieren der In- . ! duktionsspulen relativ zu den Saiten dienen. j

32. Elektronisches Musikinstrument bestehend aus einem

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üblichen Musikinstrument mit einem elektronischen ' ' Gerät nach den Ansprüchen 1 bie 25 mit einer Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen 26 bis 31.

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