DE2004739B2 - Elektronischer frequenzteiler zur erzeugung saegezahnaehnlicher schwingungen - Google Patents

Description

40 Frequenzteilers erreicht werden, der mehrere Frequenzteilereinheiten aufweist, von denen jede eine Frequenzteilerschaltung und eine Mischschaltung mit

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen zwei Eingangsklemmen enthält, wobei die eine EinFrequenzteiler zur Erzeugung von Ausgangssignalen, gangsklemme der Mischschaltung, die zu der ersten die Sägezahnkurven ganz ähnlich sind und die sich 45 Frequenzteilereinheit gehört, mit der Eingangsklemme bei elektronischen Musikinstrumenten vorteilhaft als der Frequenzteilerschaltung derselben Einheit ver-Tonsignalerzeuger verwenden lassen. bunden ist und die andere Eingangsklemme der glei-

AIs Frequenzteiler, die als Tonsignalerzeuger in chen Mischschaltung mit dem Ausgang der gleichen einem elektronischen Musikinstrument verwendet Frequenzteilerschaltung verbunden ist, und bei dem werden sollen, sind bisher bistabile Kippschaltungen 50 in der zweiten und allen nachfolgenden Frequenzoder Sperrschwinger, die in Reihe geschaltet sind, be- teilereinheiten jeweils die ersten Eingangsklemmen kannt. Jedoch ist das Ausgangssignal jeder dieser be- der Mischschaltungen mit der Ausgangskleinme der kannten Schaltungen eine Rechteckkurve, wobei bei vorhergehenden Mischschaltung und jeweils die zweidiesen Kurven die höheren Harmonischen fehlen, was ten Eingangsklemmen der Mischschaltungen mit der sich bei einer Erzeugung von Klangfarben in dem In- j.5 Ausgangsklemme der Frequenzteilerschaltung derstrument nachteilig auswirkt. Andererseits weisen selben Frequenzteilereinheit verbunden sind, wo nicht alle der zuletzt genannten Schaltungen diese durch man an den Ausgangsklemmen der Misch-Unzulänglichkeit auf, sie zeigen jedoch den Nachteil, schaltungen Ausgangssignale erhält, deren Frequenz daß sich die Schwingungsfrequenz leicht verändert, halb so groß ist wie die des davorliegenden Signals und zwar in Abhängigkeit von einer vorgenommenen <^;o und die jeweils näher an der Sägezalhnkurve liegen. Änderung der Schaltungselemente (Kondensatoren, Eine Ausführungsform der Erfindung wird nach-Widerstände usw.), die sich in der Zeitkonstanten- stehend an Hand der Zeichnungen beispielshalber Schaltung befinden, oder aber daß Änderungen der beschrieben. Dabei zeigt

Spannung in Abhängigkeit von der Temperatur auf- F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Frequenzteilers

treten. 65 gemäß der Erfindung zur Erzeugung nahezu säge-

Wenn andererseits die Schaltung synchronisiert ist zahnförmiger Tonsignale,

und als Frequenzhalbierungsteiler verwendet wird, Fig.2a bis 2g Kurvenbilder derjenigen Signal-

dann müssen die Werte der Schaltungselemente für verlaufe, die man an verschiedenen Ausgangsklemmen

des Frequenzteilers nach Fig. 1 erhalt, wenn ein HüfederzweitenFrequenzteüersGhaltungD_flwiederum rechteckiges^Eingangssignal der Eingangsklemme des um den Faktor 1/2 in der Frequenz geteüi wird, er-Teilers zugeführt wird, hält man noch eine weitere Rechteckkurve, wie sie in

Fig. 3 ein Schaltbild entsprechend wie in Fig. 1, Fig. 2d dargestellt ist, an der Ausgangsklemmen jpetebes mit eniem Schaltbild einer Schaltung kombi- 5 der FrequenzteUerschaltung D₂. Diese Rechteckkurve niert ist, mit der man eine Sägezahnkurve, wie sie in wirr! dann mit der Stufenkurve, die in F i g. 2 c dar-Fi g. 4 a dargestellt ist, erreichen kann, gestellt ist, und die man von der ersten Mischschal-

F i g. 4 a bis 4 g Kurven, die man an den Ausgangs- tung Af₁ erhält, in einer zweiten Mischschaltung M₂ klemmen des Frequenzteilers nach Fig. 1 erhält, (k einem AmpBtudenverhältnis 1:1) gemischt, so j

wenn ein dreieckförariges Signal der Eingangsklemme «, daß man eine weitere Stufenkurve, wie sie in Fig. 2 e J-

des Teilers zugeführt wird, und dargestellt ist, erhält f i

F i g. 5 a bis 5 c Kurven zur Erklärung der Arbeite- Ein ähnlicher Vorgang wird in der dritten Fre- ?'

weise des Teilers zur Erzeugung eines Signals, welches quenzteüerschahung U₉ wiederholt, und zwar bei die Sägezahnform aufweist, wie sie in Fig.4a dar- einem Amplitudenverhältnis von 1:1, und man kann gestellt ist. ₁₅ dadurch eine Stufenkurve wie sie in Fig. 2g dar-

Bei der m Fi g. 1 dargestellten Ausfuhrungsform gestellt ist, erhalten, die stark an eine Sagezahnkurve des Frequenzteilers sind D₁, D₂ und D₈ Frequenz- erinnert (die im folgenden als sägezahnähnliche teilerschaltungen mit dem Teilfaktor 12. in denen Kurve bezeichnet ist), und die man insbesondere beispielsweise bistabile Kippschaltungen verwendet durch eine Frequenzteilung der Re<^teckkurve, die werden. AZ₁, AZ₂ und AZ₃ sind Mischschaltungen, die ao in Fig. 2a dargestellt ist, im Verhältnis 1:8 erhält. derart aufgeführt sind, daß zwei Mischwiderständc Wenn die Zahl der Frequenzteilerschaltungcn. die in gleichen Wertes in Reihe zwischen zwei Eingangs- Kaskade geschaltet sind, erhöht wird, dann kann die klemmen geschaltet sind und daß ferner ein Puffer- sich ergebende Kurve noch weiter in der Frequenz transistor zwischen einen minleren Punkt der dabei geteilt we den, und man kann eine Kurve erhalten, entstehenden Verbindung und eine Ausgangsklemme 35 die einer Sägezahnkurve noch ähnlicher ist. Gemäß geschaltet ist, so daß er als eine Emitterfolgeschaltun.: der Erfindung ist die erforderliche Zahl der Frearbeitet. quenzteilereinheiten, die jeweils aus einer Frequenz-

Die Eingangsklemme der ersten Frequenzteiler- teilerschaltung und einer Mischschaltuug bestehen, in schaltung D₁ und eine Eingangsklemme ά der ersten Kaskade geschaltet, so daß eine Eingangsfrequenz Mischschaltung Af₁ sind mit einer Eingangsklemme a 30 nacheinander weiter geteilt wird und daß die Kurve des Frequenzteilers verbunden, und die andere Ein- dadurch einer Sägezahnkurve schrittweise immer gingsklemme b' der Mischschaltung M₁ ist mit einer weiter angenähert werden kann.
Auscangsklemme b der Frequenzteilerschaltung D₁ Da die Klangfarben voii verschiedenen Musikverhunden, wodurch eine erste Frequenzteiler- instrumenten im Höhenbereich (bei hohen Frequeneinheit U_x gebildet ist. Eine zweite und eine dritte 35 zen) nicht sehr verschieden voneinander sind und da Frequenzteilereinheit U_i und U._t sind auf die gleiche der Hörsinn des menschlichen Ohres für Unterschiede Weise gebildet, wie es an Hand'der ersten Frequenz- der Klangfarbe im Höhenbereich recht schlecht ist, teilereinheit U_x beschrieben wurde, und die Eingangs- sind die Kurven, die man an den Klemmen c und e klemmen der Frequenzteilerschaltungen der Fre- erhält, für den praktischen Gebrauch in Hochquenzteilereinheiten U₁, U₂ und U₃ sind mit den Aus- 40 frequenztonerzeugern gut genug. Ferner kann die gangsklemmen b, d, f usw. verbunden. In ähnlicher Übereinstimmung oder Ähnlichkeit mit tiner Säge-Weise sind die Eingangsklemmen der Mischschaltun- zahnkurve in den unteren Tonbereichen erhöht wergcn mit den enfspreche^en Ausgangsklemmen c. c, g den, wie es in F i g. 2 g dargestellt ist, wodurch sich usw. der vorhergehenden Mischstufen verbunden, so die Schaltung, die in F i g. 1 dargestellt ist, sehr gut daß auch die Mischschaltungen dadurch in Kaskade 45 zur Verwendung als Tonsignalerzeuger in einem elekgeschaltet sind. tronischen Musikinstrument eignet.

Wenn man nun annimmt, daß eine rechteckförmige In der obigen Beschreibung wurde angenommen.

Kurve, wie sie in Fig. 2a dargestellt ist, der Ein- daß der Eingangskbmme α des Frequenzteilers ein gangsklemme u des Frequenzteilers zugeführt wird. Rechteck'mpuls zugeführt wird, jedoch muß die Eindann wird diese rechteckförmige Eingangskurve in 50 gangskurve nicht unbedingt eine Rechteckkurve sein; der Frequenz halbiert, wie es in Fig. 2b dargestellt es kann beispielsweise auch eine Dreieckkurve, wie ist, was mit Hilfe der ersten Frequenzteilerschal- sie in Fig. 4a dargestellt ist. für diesen Zweck vertung D₁ erfolgt. Da die Ausgangsklemme der Fre- wendet werden. In diesem Fall wird das Verhältnis quenzteilerschaltung D₁ mit der Eingangsklemme der der Mischamplitude in der Mischschaltung M₁ mit Mischschaltung M₁ verbunden ist, und da ebenso die 55 1:1 ausgewählt, wodurch man eine Kurve, wie sie Mischschaltung mit der Eingangsklemme α verbunden in Fig. 4 c dargestellt ist, an der Ausgangsklemme c ist, entsteht eine Stufenkurve, wie sie in Fig. 2c dar- des Frequenzteilers erhält, und wodurch man sägegestellt ist, an der Ausgangsklemme c der Misch- zahnähnliche Kurven, wie sie in den Fig. 4e und 4g schaltung M₁. dargestellt sind, an den entsprechenden Ausgangs-

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die 60 klemmen e und g des Frequenzteilers nach F i g. 1 Schaltung so aufgebaut, daß die Amplitude der Recht- erhält.

eckkurve (Höchstwert) an der Eingangsklemme α und Die Signale, die in F i g. 4 a dargestellt sind, können,

die Amplitude der Rechterkkurve an der Ausgangs- wie es an Hand der F i g. 3 und der F i g. 5 a bis 5 c klemme b der Frequenzteilerschalrung D₁ iu einem beschrieben ist, erzeugt werden. Ein Transistor Q ist Verhältnis von 0,5:1 steht, wenn sie zu einem ferti- 65 normalerweise nichtleitend, und eine Sperrvorgen Mischsignal gemischt \v?rden. Da die Rechteck- spannung wird zu einer Basis über einen Widerkurve, die in Fig. 2b dargestellt ist, die bereits um stand R₁ zugeführt. Eingangssignale an der Klemme den Faktaor 1/2 in der Frequenz geteilt wurde, mit EIN werden durch eine Differenzierschaltung, die

aus einem Kondensator C. und dem Widerstand R₁ besteht, differenziert, so daß positive und negative Impulse entstehen, die in F i g. 5 b dargestellt sind. Jeder der obenerwähnten positiven Impulse verursacht, daß ein Strom zu der Basis des Transistors Q fließt und ihn leitend macht und daß der Kondensator C₂ mit einer Zeitkonstante C₂ R₀ (wobei Rq der Innenwiderstand des Transistors Q ist) von einem sehr kleinen Wert wie es in Fig. 5c dargestellt ist, entladen wird, während die negativen Impulse keinen Einfluß auf die Arbeitsweise des Transistors Q haben. Da der Kondensator C₂ während des nichtleitenden Zustands des Transistors Q aufgeladen wird, sind die Ausgangssignale an einer Klemme AUS in Fig. 3 dreieckförmig, wie es in F i g. 5 c dargestellt ist, vorausgesetzt daß die Werte des Kondensators C₂ und des Widerstands R₂ geeignet eingestellt sind und daß die Zeitkonstante, die durch den Kondensator C₂ und den Widerstand R₂ gebildet wird, relativ klein ist.

Die Signale, die man gemäß Fig. 5c erhält, sind nahezu gleich den Signalen, die in Fig. 4a dargestellt sind.

Wie man aus den Zeichnungen erkennt, ist in diesem Fall die Annäherung an die Sägezahnschwingung besser als bei der oben beschriebenen Anordnung. Dadurch wird deutlich, daß je stärker die Eingangskurve einer Sägezahnschwingung angenähert ist, desto näher auch die Ausgangskurven der Sägezahnschwingung angenähert sind, wodurch solche Kurven sich sehr vorteilhaft für Tonsignalerzeuger verwenden lassen. Es soll noch erwähnt werden, daß m der Schaltung gemäß der Erfindung eine Vorrichtung vorgesehen ist, so daß das Verhältnis der Mischamplitude in der Mischschaltung M₁ gemäß der Kurvenform des Eingangssignals auf einen geeigneten Wert eingestellt werden kann, damit die Ausgangskurven einer Sägezahnschwingung noch weiter angenähert werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Peto-to——«-!,-. jeden gewünschten Frequenzarbeitsbereich besonders Patentansprüche. ausgewählt sein, wodurch «Se Herstellung schwierig

1. Schaltungsanordnung für einen elektroni- ist, wenn die Ausgangsfrequenz über mehrere Oktaschen Frequenzteiler zur Erzeugung sägezahn- ven oder mehr erstreckt werden sou. Ferner müssen ähnlicher Schwingungen, dadurch gekenn- 5 die Kondensatoren in den Schaltungen für die untezeich net, daß mehrere Frequenzteilereinheiten ren Frequenzbereiche der Schaltungen größer geil/,, Ug, U₃) in Kaskade geschaltet sind, von macht werden, wodurch sich die Kosten und die denen jede eine Frequenzteilerschaltung (D₁, D* Größe der Kondensatoren erhöhen und sich weher-

bzw. D₃) aufweist, die eine Frequenzteilung eines hin Schwierigkeiten beim Einbau in andere Teile des

■ Eingangssignals (α) um den Faktor Vc zur Er- 10 Instruments ergeben.

zeugung einer Rechteckkurve ausführt, sowie eine Dem Gegenstand des Anspruchs 1 liegt daher die Mischschaltung (M₁, M, bzw. M₃), die derart ver- hauptsächliche Aufgabe zugrunde, einen neu aufgebunden ist, daß sie in der ersten Einheit (U₁) das bauten Frequenzteiler zu schrfien, um eine sägezahn-P Ausgangssignal der Frequenzteilerschaltung (b) ähnhcbe Kurve für den Tonsignaleizeuger zu erhalle, mit dem Eingangssignal (a bzw. d) der Schaltung »5 ten, durch welchen die oben beschriebenen Nachteile j mischt, und daß die Mischschaltung (Mg bzw. M₃) der bekannten Frequenzteiler im wesentlichen aus- ! in einer nachfolgenden Einheit (U₈ bzw. U₈) das geschaltet sind.

Ausgangssignal der Freqoenzteilerschaltung (D„ Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, bzw. Dj) mit ein"*n Stufenausgangssignal der einen neuen Aufbau für einen Frequenzteiler zu Mischschaltung (M₁ bzw. M₃) der vorhergehen- ao schaffen, damit man eine sägezahnähnlichc Kurve erden Einheit mischt. hält, die für einen Tonsignalerzeuger verwendet wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- bei dem die oben beschriebene Notwendigkeit, jedurch gekennzeichnet, daß die Mischschaltung weils andere Schaltungselemente für jeden Frequenz-(beispielw seise M₁) zwei Eingangsklemmen (bei- bereich zu verwenden, vollständig ausgeschaltet ist. spielsweise ä. b') und eine Ausgangsklemme (bei- 25 Die obengenannte Aufgabe wird dadurch gelöst, spielsweise c) aufweist, die mit der nachfolgen- daß mehrere Frequenztei.ereinheiten in Kaskade geden Mischschaltung (M₂) und auch mit einer Aus- schaltet sind, von denen jede eine Frequenzteilergangsklemme (c) des Frequenzteilers verbunden schaltung aufweist, die eine Frequenzteilung eines ist, wodurch man ein Stufensignal erhält, welches Eingangssignals um der. Faktor ' i zur Erzeugung einer Sägezahnschw: igung immer mehr ange- 30 einer Rechteckkurve ausführt, sowie eine Mischschalnähert ist. tung. die derart verbunden ist, daß sie in der ersten

3. Schaltungsanordnung n->ch Anspruch 1 Einheit das Ausgangssignal der Frequenzteilerschaloder 2. dadurch gekennzeichnet, dar das Ein- tung mit dem Eingangssignal der Schaltung mischt gangssignal ein Rechtecksignal ist (Fig. 2a). und daß die Mischschaltung in einer nachfolgenden

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 35 Einheit das Ausgangssignal der Frequenzteilerschaloder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ein- tung mit einem Stufenausgangssignal der Mischschalgangssignal ein Dreiecksignal ist (F i g. 4a). tung der .orhergehenden Einheit mischt

Mit anderen Worten können die obengenannten und weiteren Ziele durch einen neuen Aufbau des