DE2020934C - Elektronische Frequenzteilerschal tung fur Signale in Form einer Sage Zahnschwingung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Frequenzteilerschaltung für Signale in Form einer Sägezahnschwingung mit mindestens einer Stufe, dit einen Rechteckschwingungsfrequenzteiler, dem eine Sägezahnschwingung oder eine Rechteckschwingung als Auslösesignal zugeführt ist, und eine Mischschaltung enthält, in der die Sägezahnschwingung und eine in

Ausgang des Rechteckschwingungsfrequenzteilers mit weitgehend gleicher Maximalamplitude derart gemischt werden, daß sich eine in der Frequenz untersetzte Sägezahnschwingung ergibt.

Bislang hat man in elektronischen Musikinstrumenten als Frequenzteiler eine Frequenzteilerschaltung verwendet, bei der mehrere Kippschaltungen oder mehrere Sperrschwinger hinteicinandcrgeschaltet sind.

Diese herkömmlichen Frequenzteiler haben Vorteile und Nachteile. Da aus Kippschaltungen aufgebaute Frequenzteiler zur Frequenzteilung von Frequenzen in einem nahezu unbeschränkten Frequenzbereich verwendet werden können, lassen sich diese Frequenzteiler zwar sehr leicht herstellen, wenn n»chreu dieser Frequenzteiler verwendet werden sollen, doch sind diese als Tongeber in elektronischen

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60 Musikinstrumenten ungeeignet, weil ihre Ausgangssisnale rechteckförmig sind und nur ungeradzahlige Oberwellen, also keine geradzahligen Oberwellen

enthalten. ... _

Daaegen haben die Ausgangssignale eines _ Frequenzteilers, der aus hintereinandergeschaiteten Sperrschwingerschakungen aufgebaut ist. sagezahnförmieen Verlauf, so daß diese Ausgangssignale alle harmonischen Oberwellen enthalten, so daß sich bei Verwendung dieser Frequenzteiler als Tongeber fur elektronische Musikinstrumente nahezu alle Klangfarben damit erzielen lassen. Eine Sperrschwingerschaltung erzeugt jedoch eine freie Schwingung mit einer bestimmten Frequenz, wenn keine Synchronisiervorrichtung angeschlossen ist, d. h„ die Schaltung enthält ein die Frequenz bestimmendes Zeitgued. deren Zeitkonstante durch die Kapazität eines Kondensators, der Größe eines ohmsehen Widerstands. Kennlinien aktiver Bauelemente, eine Vorspanung. eine Betriebsspannung u. dgl. bestimmt wird. Daher wird die Frequenz des f-ei schwingenden Sperrschwingers durch Schwankt, ngen bzw. Änderungen der Werte der verschiedenen Bauelemente, Spannungen und der Temperatur beeinfi jßt.

Ferner ist die Betriebsfrequenz der Sperrschwingerschaltung begrenzt, wenn sie als Frequenzhalbierer durch Zuführen eines Synchronisierapnals verwendet werden soll, da die Frequenz des Synchronisiersignals das Doppelte oder weniger als das Dreifache der Eigenfrequenz des Sperrschwingers betragen muß. Um eine gewünschte Betrkbsfrequenz zu erhallen, müssen daher die Werte der Schaltungsbauelemente, wie Kondensatoren und Widerstände, entsprechend dieser Frequenz gewählt werden. Wenn der Frequenzteiler als Tonquelle oder Tongeber für ein elektronisches Musikinstrument verwendet werden soll, sind zahlreiche unterschiedlich ausgelegte Sperrschwinger allein für ein einziges Musikinstrument erforderlich, und zwar um so mehr, je größer der Frequenzbereich des Musikinstruments ist Dadurch wird die Herstellung derartiger Frequenzteiler schwierig und aufwendig, insbesondere wenn sie als integrierte Schaltungen aufgebaut werden sollen. Ferner ist für tiefere Töne eine größere Zeitkonstante erforderlich. Dies mischt auch die Verwendung von Kondensatoren mit größerer Kapazität erforderlich. Je größer die Kapazität eines Kondensat ". ist. um so größer ist auch sein Raumbedarf und ! < i» f glich sind derartige Schaltungen kostspielig ui. ->\ >-irig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe ugrunde, eine

zu schaffen, bei der diese Nachteile der erwähnten Frequenztci rschaltungen vermieden sind, und die besonders zur Ausbildung als integrierte Schaltung geeignet ist, also ohne Kondensatoren auskommt, so daß jede beliebige Anzahl von Frequenztcilerschaltungen bei gleicher Auslegung der einzelnen Stufen nur unter Verwendung von Halbleiterbauelementen und Widerständen für einen großen Frequenzbereich hergestellt werden kann. Dabei sollen die Frequenztei&rsiufcn unmittelbar, also gleichsirommäßig (ohne Koppelkondensator) hintereinandcrgeschaltet werden können, ohne daß sich die hintereinandergcschalteten Stufen beeinflussen, und die Ausgangswiderstände aller Stufen verhältnismäßig gering sein. Gleichzeitig soll durch die Erfindung eine Frequenzteilerschaltung für sägez-hnfcirmige Signale geschaffen werden, die in zwei TcIe unterteilt ist, eine digital integrierte

, und von denen insbesondere Schaltungstei! s.r ,e,ht he, an einem Anschluß O ^erS^lbt

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:r% ii..:. weitgehend glei-MkiMmalamplitude de- ;t gemischt werden, UaB eine in der Fr--v°nt. untersetzte Sägezahnrgibt. Eins- derartige Frequenzteiler-[uii·- löst die Aufgabe gemäß der Ernndung dan. d. B die Mischschaltung einen Transistor, über die η der Frequenz untersetzte Sagezahnschwinu_U„-einer nachgeschalteten Stufe zuführbar ist. und Vine^i Pntkopplungs- oder Trenn-Transistor enthält, aii de-»cn Ausgangsanschluß die in der Frequenz Sägezahnschwingung als Ausgangssignal

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Q.,.> über einen Widerstand R.,., zugeführt, und /war derart, daß die Maximalamplitude der Auigangsrechteckschwingung gleich der der Sägezahnschwingung ist. die dem Verbinduiiopunkt .V/., der beiden Basen über den Widerstand K₁., \on der vorhergehenden Stufe mit einer Frequenz \on '· <f zugeführt wird. Infolgedessen kann am Emitter des Transisturs ^S5 Q₁, eine Sägezahnschwingung mit einer Frequenz von ¹Zi/ abgenommen werden. Diese Sägezahnschwir 'iing ' Mischen und Überlagern der Recht-— — ....„ t , / _llni| _det

ohne sich gegenseitig nachteilig zu beemflussen. der Ausgangswiderstand verhältnismäßig ger.ng nd de Schalung als integrierte Schaltung aus-

ES! - Br„ndung .erden „ch_an ,Lnd der Zeichnungen als Beispiele be- ^- ^einf ^ba|^ eratorausgangssignal g

'/. / als 1 onge^ . _{kann auch} von jeder

«^e^Äterstufe eine in der Frequenz SSe« sizahnschwmgung abgenomm,

äußerst

schwing'jiig nrii der Frequen?; wuu Biciuiu.»._b — Basis eines Transistors Q_n über einen Widerstand R_n zugeführt, und die rechteckförmige Ausgangsschwingung der Teilerschaltung A, mit der Frequenz ¹ tf wird ebenfalls der Basis des Transistors Q_n über einen Widerstand R₁₁ mit gleicher Amplitude wie die der Sägezahnschwingung zugeführt. Am Emitier des Transistors Q₁₁ erscheint daher eine Sägezahnschwingung mit einer Frequenz von 's/ als Ergebnis der Mischung und Überlagerung einer Rechteckschwingung mit einer Frequenz von ' i/ und einer Sägezahnschwingunp mit einer Frequenz /. und dieses Signalgemisch wird der nachgeschalteten Stufe zugeführt. Die f jsis emes Trenn- oder Entkopplungstransistors ζλ_Μ kt mit dem Verbindungspunkt Vi₁ von Widerstand K₁, und Widerstand K₂₁ verbunden, so daß sich eine in der Frequenz untersetzte Sagezahn-

sc'naheit; Verstärker und arheitet im cm-m..-,- ~

während der andere Teil Mischv^rstärkt-r enthält und eine Sägezahnverstärkung durchführt. Jener Teil wird »digitaler« Teil und dieser »linearer« Teil genannt. Die beiden Teile, d. h. die digitale integrierte Schaltung A und die lineare integrierte Schaltung R ''··' einzeln hergestellt werden, sind über Anschh; Γ,, und T, verbunden. In ιίτ digitalen w^v Schaltung/1 bezeichnen A, und .·!., jeweils V eckschwingungsfrequenzteilerschaltungen m ι bistabiler Kippschaltungen, c'ie ein r ιημ.ιηι; mit der Frequenz f in eine Rcchtecktchwuiy'tide r Frequenz¹ */ umsetzen. Wenn dem \ns, ■iine Sägezahnschwingung mit der Frauen/ führt wird, gibt die Schaltung A. cnic Ri schwingung mit der Frequenz¹ «/ ab Diese ><

cckschwingung wird den Basen von Transistoren O₁₁ und Q.,_t über einen Widerstand Λ,, zugeführt. Gleichzeitig wird den Basen der Transistoren Q_n und U₂₁ auch die Sägezahnschwingung vom Anschluß T über einen Widerstand Zi₁₁ zugeführt. In diesem Falle sind die Werte der Widerstände R_n und A₂₁ so gewühlt, daß die Maximaiamplituden der über diese Widerstände R_n und R_it geleiteten Schwingungen gleich sind. Daher kann eine in der Frequenz untersetzte Sägezahnschwingung, deren Frequenz gleich der halben Frequenz der dem Anschluß T zugeführten Schwingung ist, vom Emitter des Transistors Q_n als Mischkomponente fur die nächste Stufe und vom limitier des Transistors Q₁₁ über einen Anschluß O₁ als Tnngencralorausgangssignal abgenommen werden. Die in der Frequenz untersetzte Sägczahnsehwingung wird einem Mischwiderstand R_n der nächsten Stufe zugeführt, um deren in der Frequenz: untersetzte SägczahnMrhtvingung zu bilden. Die Transistoren Q_n. Q_ti ... dienen zur Verringerung desAusgangswidcrstands der betreffenden Stufe, «o daß weitgehend keine Rückwirkung einer Stufe auf eine vorhergehende S:ufc crfoIgL während die Transistoren Q*_t und C_it im Prinzip dem gleichen Zwct'k dienen, d.'h. die Äusgangswjdcrsislride der einzelnen Stufen noch weiter verringern, so daß sie insbesondere gegenüber Belastungen der Tonsignalausgängc unab-

S hängig sind

Die Kollektoren der Transistoren Q_n, Q_n." aller FrcqucnzJcilcrslufcn können miteinander "verbunden «ein. und das gleiche gilt auch fur die KoJ-lcktofeii der Ausgüngstfarisistorcn Q._it Q-*- - Ok-

>o scr Scttaltungsaufbau hat den Vorfeif, daß die Transistoren bei Anwendung der integrierten SchafJungslcchnik nicht getrennt zu werden brauchen, wie es in Fig.3 dargestellt ist. In dieser Fig.3 bezeichnen C den gemeinsamen Kollektor und E und B jeweils gc-

trennte Emitter und Basen.

Da die Transistoren Q_w Q_it... und die Transistoren ß₂₁, Q₂₂ als »A«-Verstarker betrieben

werden« erzeugen sie sehr viel Wärme. Da jedoch der digitale integrierte Schaltungsteil y4 und der lineare

so integrierte Schaltungsteil B einzeln hergestellt werden, wird der digitale integrierte Schaltungsteil nicht durch die erzeugte Wärme beeinflußt, so daß der Betrieb der Schallung stabil ist.

Hierzu 1 3IaU Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektronische Frequenzteilerschaltung für Signale in Form einer Sägezahnschwingung mit mindestens einer Stufe, die einen Rechteckschwingungsfrequenzteiler, dem eine Sägezahnschwingung oder Rechteckschwingung als Ausiusesignal zugeführt ist, und eine Mischschaltung enthält, in der die Sägezahnschwingung und eine in der Frequenz untersetzte Rechteckschwinguna. vom Ausgang des RechteckschwingungsfrequenzteMers mit weitgehend gleicher Maxknalamplitude derart gemischt werden, daß sich eine in der Frequenz untersetzte Sägezahnschwingung ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischschakung einen Transistor (O_n), über den die in der Frequenz untersetzte Sägezahnschwingung einer nachgeschalteten Stufe zuführbar ist. und einen Entkopplungs- oder Trenn-Transistor (Q..,) enthält, an dessen Ausgangsanschluß (O.) die in der Frequenz untersetzte Säge7ahnschwin*gung als Ausgangssignal abnehmbar ist.

2. Frequenzteiler-jchaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rechteck-Schwingungsverteiler (A₁. A* . ..) eine erste integrierte Schaltung (A) und jede Mischschaltung ei.ie zweite integrierte Scnaltung (B) darstellt.

3. Frequenzteilerschaltung nacn Anspruch 2, dadurch gekennzeLnnet, daß die Kollektoren aller ersJen Titans: toren (Q_n. Q₁.,-..) und die Kollektoren aller zweit :n Transistoren (£>„,. Q„,...) jeweils untereinander verbunden sind, so daß jeder der Rechteckschwingungsfrequenzteiler eine erste integrierte Schaltung (A) und jede der Mischschaltungen eine zweite integrierte Schaltung (B₁ bildet.