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Ubergangsfunktions-Generator zur Erzeugung einer komplexen Wellenform
gewünschter Charakteristik Die Erfindung betrifft elektronische Musikinstrumente,
insbesondere einen verbesserten Ubergangsfunktions-Generator zur Erzeugung einer
komplexen Wellenform gewunschter Charakteristik.
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Die meisten konventionellen Musikinstrumente erzeugen Schwingungen
mit sehr komplexen Wellenformen. In der elektronischen Musikaltechnik, deren bedeutenste
Vertreter elektronische Orgeln sind, ist es oft erwünscht konventionelle Musikinstrumente
zu simulieren. Der Stand der Technik kennt zwei Versuche dieses Problem zu lösen,
die als Additions- bzw. Subtraktions-Synthese bezeichnet werden können. Nach der
Fourier-Theorie ist jede komplexe sich wiederholende Wellenform die Summe mehrer
Sinus- (oder Kosinus-) Wellen verschieden zugeordneter Perioden und Amplituden.
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Bei der Additionssynthese werden mehrere Sinuswellen addiert, um eine
komplexe Welle zu simulieren, Obwohl
dies theoretisch einfach ist,
müssen in der Praxis weitgehend Kompromisse geschlossen werden. Um die Kosten auf
einem annehmbaren Wert zu halten und um die Abmessungen der Generatoreinheit in
annehmbaren Grenzen zu halten wird die Anzahl der Harmonischen auf relativ wenige
begrenzt und einige Harmonische werden nur im Hinblick auf die Frequenz angenähert.
Mit dieser Art der Wellensynthese lassen sich an HsBmonschen nicht sehr reiche Töne
ziemlich erfolgreich simulieren. Z.B. lassen sich Flötentöne leicht auf diese Art
erzeugens jedoch klingen komplexe Töne, z.B. Zungen- oder Saiten-Töne, nicht sehr
realistisch.
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Öfter wird der entgegengesetzte Versuch unternommen, d.h.
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es wird zunächst eine alle erforderlichen Harmonischen enthaltende
Wellenform erzeugt. Z.B. enthält eine Sägezahnwelle alle Harmonischen. Eine Rechteckwelle
enthält nur ungerade Harmonische; sie ist daher insbesondere zur Erzeugung von Zungentönen
geeignet, z.B. den Tönen einer Klarinette, die weitgehend nur ungerade Harmonische
enthalten. Die nicht benötigten Harmonischen werden dann für jeden einzelnen Ton
ausgefiltert. Auch dabei treten jedoch in der Praxis Probleme auf. Zur Erzielung
weitgehend perfekter Resultate ist eine sehr große Anzahl scharf abgestimmter Bandpasse
und Bandeliminationsfilter erforderlich. Aus Kosten- und Raum-Gründen werden in
der Praxis allgemein Kompromisse geschlossen. Dadurch sind die Resultate nicht ganz
vollkommen, obwohl die Töne, insbesondere die komplexen Töne, im allgemeinen realistischer
klingen als durch eine Synthese oder Addition von Sinuswellen erzeugte Töne.
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Erfindungsgemäß wird keiner der beiden o.g. Versuche unternommen.
Vielmehr wird wie im US-Patent 3.530.225 "Derivative and Synthesis of Nusical Instrument
Toners by Mearis of Non-Linear Transfer Function eine Sinuswelle in ein
Ubergangsfunktionsgerät
gespeist, dessen Eingangs/Ausgangs-Spannungscharakteristiken sich in einer Vielzahl
nicht linearer Verhältnisse einstellen lassen. Der einen wesentlichen Bestandteil
der Erfindung bildende Sbergangsfunkticns-Generator kann eine sinusförmige Eingangswelle
in eine komplexe Ausgangswelle umformen. Die Komplexität der Ausgangswellenform
und damit der erzielte Toncharakter hängen von der gewählten Nichtlinearität und
der Amplitude der Eingangswelle ab. Der Frequenzgang des Gerätes wird angemessen
flach gehalten, um fUr Eingangsfrequenzen unterhalb ungefähr 10 KHz merkbare Phasenverschiebungen
und Amplitudenverzerrungen zu vermeiden. Die Ubergangsfunktion des erfindungsgemäßen
Gerätes besteht aus einem stetigen Kurvnzug aus Geradensegmenten. Die Kurve geht
durch den Nullpunkt und kann jedes der vier Quadranten der Eingangs/Ausgangs-Koordinaten
durchqueren. Das Gerät besitzt mehrere Segmentatoren, die die Eingangswelle in verschiedene
Amplitudenschichten zerlegen und die diese Amplitudenschichten variierbar weiter
verarbeiten. Jede Schicht ist in der Amplitude und der Verstärkung einstellbar,
so daß vielfältige Variationen der erzewbten Ausgangswelle möglich sind.
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Aufgabe <ier Erfindung ist einen Übergangsfunktionsgenerator vorzuschlagen,
der ein zyklisches Eingangssignal in mehrere Amplitudenschichten zerlegt, die Amplitudenschichte
individuell verarbeitet und anschließend wieder miteinander kombiniert, um eine
komplexe Ausgangswelle zu bilden. Statt eines zyklischen Eingangssignals läßt sich
jedoch auch ein nicht zvklisches Eingangssignal zur Erzeugung eines Einsokwingeffektes
verwenden. Erfindungsgemäß wird jede Amplitudenschicht von einem individuellen Verstärker
mit in endlichen positiven und negativen Grenzen einstellbaren Verstärkungsfaktoren
verarbeitet. Der erfindungsgemäße Generator besitzt ferner mehrere individuelle
Amplitudenschicht-Verstärker, mit einer gemeinsamen Eingangs/Ausgangskennlinie,
die
aus einem stetigen Kurvenzug aus mehreren individuell in ihrer Eingangskoordinaten-Projektion
und in ihrer Neigung einstellbaren Geradensegmenten besteht. Ferner zerlegt der
erfindungsgemäße Generator das Eingangesignal zunächst in seine positiven und seine
negativen Komponenten, die negativen Komponenten werden dann invertiert und anschließend
beide Komponenten in weitgehend einander identischen Schaltungen verarbeitet.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand einer in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsform ausfUhrlich beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ubergangsfunktions-Generators mit je vier
Geraden-Segmentatoren zu beiden Seiten des Nullpunktes; Fig. 2 ein Diagramm der
tberganghfunktion des Generators gemäß Fig. 1 und der zugeordneten Eingangs@ und
Auegangs-We Ilen; Fig. 3 ein Prlnzipschaltbild des Signalverarbeitungsteiles des
Ubergangsfunktions-Generators gemäß Fig.
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1; Fig. 4 ein Frin:ipschaltbild einer erfindungsgemäßen Segmentatoreinheit
des Generators gemäß Fig. 1; Fig. 5 ein bestimmte erfindungsgemäße Funktionen darstellendes
Diagramm.
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Fig. 1 zeigt eine als Sinuswelle dargestellte Eingangswelle 10, die
zusätzlich durch das Symbol Vo gekennzeichnet ist. Die Welle 10 wirkt auf einen
Eingang 12; sie wird
verzweigt und geht auf eine obere die oberhalb
eines Leiters 16 dargestellte und durch ein Plus-Zeichen markierte positive Halbwelle
+So durchlassende Diode 14 zu einer unteren unterhalb eines Gleiters 20 durch ein
Minus-Zeichen markierte untere Halbwelle -So durchlassende Diode 18.Die untere Halbwelle
-So wird zu einem Inverter 22 übertragen der sie in eine oberhalb eines von dem
Inverter 22 wegftthrenden Leiters 24 dargestellte, jedoch durch ein Minus-Zeichen
markierte positive Sinushalbwelle -So umkehrt.
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Die positive Halbwelle +So wirkt auf eine Eingangsverbindung 26 eines
Registers 28 von Segmentatoreinheiten +S1, +S2, +S3 und S4. Die Ausgänge 30 der
Segmentatoreinheiten sind durch einen zu einem Differentialverstärker 34 führenden
Leiter 32 verbunden. Funktion und Betrieb der Segmentatoreinheiten werden nachfolgend
beschrieben.
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In gleicher Weise wird die negative Halbwelle -So von dem Leiter 24
auf eine Eingangsverbindung 36 eines Registers 38 gleichartiger Segmentatoreinheiten
-S1, -S2, -S3 und -54 übertragen. In beiden Fällen können mehr oder weniger als
vier Segmentatoreinheiten 28 bzw. 38 eingesetzt sein.
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Die Ausgänge 40 der Segmentatoreinheiten 38 sind durch einen zu dem
Differentialverstärker 34 führenden Leiter 42 verbunden. Die Ausgangswelle des Differentialverstärkers
34 erscheint auf einem Leiter 44; sie ist schematisch vereinfacht als Sinuswelle
dargestellt, obwohl offensichtlich ist, daß es sich in den meisten Fällen um eine
höchst komplexe Welle handelt. Da die Ausgangswelle in Abhängigkeit von der Einstellung
der Segmentatoreinheiten 28 und 38 variierbare Charakteristiken besitzt, läßt sich
ihre exakte Form nicht darstellen; ihre alternierende Wellenform wird daher durch
die dargestellte Sinuswelle repräsentiert.
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Die Funktion der Segmentatoreinheiten 28 und 78 ist am besten aus
Fig 2 ersichtlich. Die Einheiten zerlegen die sinusförmigen Halbwellen +So und -So
in Schichten einstellbarer Amplitude A X. Nachdem die erste Segmentatoreinheit +S1
des Registers 28 die erste Schicht # x 1 entnommen hat, gibt sie den Rest der Halbwelle
an die zweite Segmentatoreinheit +S2 weiter. Die zweite Einheit +S2 entnimmt die
zweite Schicht # X2 und gibt den Rest an die dritte Segmentatoreinheit S3 weiter
usw.
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In dieser Betrachtungsweise sind die Segmentatoreinheiten in Reihe
geschaltet.
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In jeder Segmentatoreinheit wird die entnommene und zurückgehaltene
Schicht durch einen Verstärker geleitet, dessen Verstärkungsfaktor zwischen +10
und -10 einstellbar ist. Die Einstellung der Verstärkung bestimmt die Neigung OQ
jedes Segmentes einer Übergangskennlinie 46 des Generators. Gemäß Fig. 2 besteht
die Kennlinie 46 aus einer stetigen Folge von Geraden, je eine Gerade von jeder
der vier Segmentatoreinheiten 28. Der der negativen Halbwelle der Eingangswelle
entsprechende Kennlinienteil 48 kann dem positiven Teil 46 identisch sein, er muß
es jedoch nicht sein. Durch die Spiegelung der EingangsweLle 10 an der Ubergangskennlinie
46 - 48 wird eine sehr komplexe Ausgangswelle 50 mit einem dem "positiven", Teil
46 der übergangskennlinie entsprechenden Teil 52 und einem den "negativen" Teil
48 der Ubergangskennlinie entsprechenden Teil 54 erzeugt. Es ist jedoch offensichtlich,
daß der "negative" Teil mit Ausnahme der Werte X und « dem positiven Teil ähnlich
ist, da der negative Teil -So der Eingangswelle 10 vor der Einspeisung in die Segmentatoreinheiten
38 invertiert wurde.
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Das auf dem Leiter 32 addierte Ausgangssignal g +S (α, ß X)
der äegmentatoreinheiten 2b wird suf den nicht
invertierenden Eingang
des Differentialverstärkers 34 übertragen, während das auf dem Leiter 42 addierte
Ausgangssignal t -S (OC, Ax) der Segmentatoreinheiten 38 auf den invertierenden
Eingang des Differentialverstärkers 34 übertragen wird. Am Ausgang 44 des Differentialverstärkers
34 wird die Yerarbeitete und wieder zusammengesetzte komplexe Welle f +S ( i,4 I)
ausgegeben.
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Bs ist offensichtlich, daß die Wellenformen in Fig. 2 in üblicher
Weise als Amplitudenfunktion über der Zeit dargestellt sind, die Amplitude der Ausgangswelle
in der vertikalen Y-Achse und die Amplitude der Eingangswelle in der horizontalen
X-Achse.
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Das Blockschaltbild gemäß Fig. 1 ist stark vereinfacht, ein ausführliches
Schaltbild eines Teils davon ist ir Fig. 3 dargestellt. Die z.B. in ihrer Amplitude
zwischen O bis 5,0 V 'affektivspannung einstellbare Eingangswelle 10 wird von dem
Leiter 12 über einen Kondensator 56 und einen Widerstand 58 auf eine Transisterstufe
60 in Emitterfolgeschaltung übertragen, deren Ausgang über einen Kondensator 62
und einen berbrückungswiderstand 64 mit den Dioden 14 und 18 verbunden ist.
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Die Diode 14 liegt an einer Verbindungsstelle zwischen einem an Masse
liegenden Widerstand 66 und einem mit der Basis eines Transistors 70 verbundenen
Kondensators 68.
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Eine Parallelschaltung aus einer Diode 72 und einem Widerstand 74
ist ebenfalls mit der Basis des Transistors 70 verbunden. Die Diode 72 ist so gepolt,
daß sie in Richtung auf die Basis des Transistors 70 leitend ist.
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Der Ausgang der in Emitterfolgeschaltung ausgeführten Transistorstufe
70 wird über den Leiter 16 zu den verschiedenen Segmentatoreinheiten 28 übertragen.
Der Kollektor des Transistors 70 liegt an einem positiven Speiseleiter
76,
mit dem ebenfalls der Kollektor des Transistors verbunden ist.
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Die Diode 72 und ihre zugeordneten RC-Eomponenten stabilisieren die
gleichgerichtete Halbwelle auf einer konstanten Spannung von +24,0 V, die von einer
später beschriebenen EmittBrfolge-Schaltung geliefert ird.
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Die relativ zur Diode 14 entgegengesetzt gepolte Diode 18 ist mit
einer Verbindungsstelle zwischen einem asMasse liegenden Widerstand 78 und einem
an der Basis eines Transistors 82 liegenden Kondensator 80 verbunden. Mit der Basis
des Transistors 82 ist ferner eine Parallelschaltung aus einer Diode 84 und einem
Widerstand 86 verbunden. Die Diode 84 ist so gepolt, daß sie von der Basis weg leitend
ist. Es ist offensichtlich, daß im Gegensatz zu den bereits beschriebenen Transistoren
der Transistor 82 ein PNP-Transistor ist, dessen Ausgang am Kollektor mit Einheitsverstärkung
jedoch relativ zum Eingang invertiert abgenommen wird. Der Ausgang des Transistors
82 ist mit der Basis eines Transistors 90 verbunden, dessen Kollektor an dem positiven
Speiseleiter 76 liegt. Der Ausgang der als Emitter-Folgeverstärker ausgeführten
Transistorstufe 90 wird über den Leiter 24 zu den Segmentatoreinheiten 38 übertragen.
Die Diode 84 und die zugeordneten RC-Komponenten dienen in gleicher Weise zur Stabilisierung
der gleichgerichteten Halbwelle.
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Die Dioden 72 und 78 liegen titer einen Leiter 92 an einer Verbindungsstelle
94. Die Verbindungsstelle ist mit dem Emitter eines NPN-Transistors 96 verbunden,
dessen Kollektor an der positiven Speiseleitung 76 liegt. Din Basis des Transistors
96 liegt zwischen einem an dem positiven Speiseleiter 76 liegenden Widerstand 98
und einem
an Masse liegenden Widerstand 100. Die Verbindungsstelle
94 ist mit einem über eine Verbindungsstelle 104 in Reihe mit einem Widerstand 106
an Nasse liegenden Widerstand 102 verbunden. Diese Schaltung-bildet einen aktiven
Spannungsstabilisator, bei dem die Eollektor/Emitter-Impedanz des Transistors 96
von der Basisvorspannung abhängt, die durch den Spannungsteiler 98, 100 und die
Spannung des Speiseleiters 76 bestimmt wird. Auf diese Weise wird, wie bereits beschrieben,
der Leiter 92 mit einer konstanten Spannung von +24,0 V versorgt. Die Dioden 72
und 84 und die zugeordneten RC-Eomponenten verhindern Verschiebungen des Gleichspannungsniveaue,
die durch Amplitudenänderungen des Eingangssignales hervorgerufen werden könnten.
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Die Verbindungsstelle 104 ist mit der Basis eines Transistors 108
verbunden, dessen Kollektor über einen Leiter 110 direkt an dem positiven Speiseleiter
76 liegt. Der Emitter des Transistors 108 liegt über einen Widerstand 112 an Masse;er
ist ferner mit einem Leiter 114 verbunden, der die Segmentatoreinheiten 28 und 38
mit einer stabilisierten positiven Spannung von +11,4 V versorgt.
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Die Segmentatoreinheiten 28 und 38 werden ferner über einen mit dem
Leiter 110 verbundenen Leiter 116 mit einer stabilisierten Spannung von +40,0 V
versorgt.
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Die Ausgangsverbindungen 32 und 42 der Segmentatoreinheiten 28 und
38 sind, wie bereits beschrieben, mit dem Differentialverstärker 34 verbunden. Der
Differentialverstärker besitzt einen PNP-Transistor 118, mit dem der Leiter 32 über
eine Verbindungsstelle 120 verbunden ist.
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Die Verbindungßstelle 120 ist ferner über einen Widerstand 122 mit
einem Verstärkerausgang 124 verbunden. Der Kollektor des Transistors 118 liegt anrisse,
während der Emitter mit der Basis eines weiteren PNP-Transistors
126
verbunden ist, dessen Kollektor am Verstärkerausgang 124 liegt. Der Emitter des
Transistors 126 ist mit einer Verbindungsstelle 128 verbunden.
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Die Verbindungsstelle 128 ist mit dem Kollektor eines Transistors
130 verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand 132 an einer Verbindungsstelle
134 liegt. Bin Abgriff bzw. Schleifkontakt 136 des Widerstandes 132 ist mit der
Verbindungsstelle 134 verbunden. Dadurch entsteht ein Potentiometer 138 zur Einstellung
der Ausgangsgleichspannung. Die Basis des Transistors 130 liegt über eine Verbindungsstelle
140 einerseits über einen Widerstand 142 an Nasse und andererseits an einer Zener-Diode
144. Die andere Seite der Zener-Diode 144 ist über einen Leiter 146 mit einer Verbindungsstelle
150 zwischen den Leitern llO und 116 und über einen Widerstand 148 mit der Verbindungsstelle
134 verbunden.
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Die Verbindungsstelle 128 ist ferner mit dem Emitter eines PNP-Transistors
152 verbunden, dessen Kollektor anrisse liegt. Die Basis des Transistors 152 ist
mit dem Emitter eines weiteren PNP-Transistors 154 verbunden, dessen Kollektor ebenfalls
anMAsse liegt. Die Basis des Transistors 154 ist über einen Leiter 156 mit einer
Verbindungsstelle 158 zwischen dem Verbindungsleiter 42 und einem Paar in Reihe
anMAsse liegender Widerstände 160 und 162 verbunden.
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Das wieder zusammengesetzte Signal erscheint am Ausgang 124 und auf
dem Leiter 44. Der Leiter 44 ist mit der-Basis eines das Signal verstärkenden Transistors
164 verbunden.
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Der Transistor 164 ist ein PNP-Transistor, dessen Emitter anMEsse
liegt. Sein Kollektor liegt über eine Verbindungsstelle
166, einen
Widerstand 168 und einen Speiseleiter 170 an einer negativen Spannung von vorzugsweise
-39,0 V.
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Der Ausgang 124 ist über einen Widerstand 172 mit dem Leiter 170 verbunden.
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Eine Zener-Diode 174 liegt mit ihrer Anode an der Verbindungsstelle
166 und ihrer Katode an einer Verbindungsstelle 176. Die Zener-Diode 174 erniedrigt
das Gleichspannungsniveau. Die Verbindungsstelle 176 ist über einen Widerstand 178
mit dem Leiter 76 verbunden, ferner ist sie mit der Basis eines PNP-Transistors
180 einer Ausgangsstufe in Emitter-Folgeschaltung verbunden. Der Kollektor des Transistors
180 liegt an dem negativen Speiseleiter 170; der Emitter ist mit einerm Leiter 182
verbunden. Der Leiter 182 besitzt einen Gleichspannungoausgang 184 und einen Wechselspannungsausgang
186; er ist ferner über einen Widerstand 188 mit dem positiven Speiseleiter verbunden.
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Das Prinzipschaltbild einer Segmentatoreinheit ist in Fig. 4 dargestellt.
Der Eingang 26 liegt über einen Kondensator 190 an der Basis eines Transistors 192.
Die Basis des Transistors 192 ist ferner parallel über eine Diode 194 und einen
Widerstand 196 mit einer Verbindungsstelle 198 verbunden, wobei die Katode der Diode
194 an der Basis des Transistors 192 liegt. Die Verbindungastel le 198 ist mit dem
Leiter 114 gemäß Fig. 3 verbunden und liegt damit an einer konstanten positiven
Spannung von +11,4 V. Der Transistor 192 ist ein NPN-Transistor; sein Kollektor
ist über einen Widerstand 200 mit einer Verbindungsstelle 202 verbunden, die über
den Leiter 116 an einer positiven Spannung +40,0 V liegt. Der Emitter des Transistors
192 liegt über einen Widerstand 204 an Masse; vom Emitter wird das Ausgangssignal
abgenommen
und auf der aus einem über eine Verbindungsstelle 208
mit der Anode eins Diode 210 verbundenen Widerstand 20G bestehenden Amplitudenschichten-Zerleger
übertragen. Der Transistor 192 ist als niederomige Vorstufe für den Amplitudenschichten-Zerleger
zu betrachten. Die Amplitudenschicht ist durch das an dem mit der Katode der Diode
210 verbunden Emitter eines Transistors 212 anliegende Gleichspannungsniveau bestimmt.
Der Transistor 212 ist ein NPN-Transistor, dessen Emitter über einen Widerstand
214 an Masse liegt. Der Kollektor des Transistors 212 ist über einen Widerstand
216 und einen Leiter 218 mit der Verbindungsstelle 202 verbunden. Der Rest des Eingangsaignales,
der nicht von dem Amplitudenschichten-Zerleger 206, 210 abgeschnitten worden ist,
wird von einem Ausgangsleiter 220 auf den Kollektor des Transistors 212 übertragen.
Die Höhe der abgetrennten Amplitudenschicht ist durch das Potential der Basis des
Transistors 212 gegeben. Die Basis ist über einen Widerstand 222 mit einem Schleifkontakt
224 eines Potentiometer-Widerstandes 226 verbunden. Ein Ende des Potentiometers
226 ist über einen Widerstand 228 mit dem +40 V-Speiseleiter 218 verbunden, während
das andere Ende über einen Widerstand 230 anMasse liegt. Das Potential der Basis
des Transistors 212 läßt sich somit leicht durch die Einstellung der Position des
Schleifkontaktes 224 vorgeben.
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Die Emitter-Eingangs-tmpedanz des Transistors 212 ist niedrig und
bildet dadurch eine Stromsenke zur Aufnahme des "Restes" der abgeschnittenen Halbwelle.
Wie bereits beschrieben erscheint dieser Rest wieder an dem Kollektor des als Einheitsverstärker
arbeitenden Transistors 212 und wird dann zur nächsten Segmentatoreinheit übertragen.
Die zurückgehaltene Amplitudenschicht wird auf den Eingang eines aus NPN-Transistoren
234 und 236 bestehenden
Differentialverstärkers 232 übertragen.
Insbesondere ist die Verbindungsstelle 208 über einen Leiter 238 mit der Basis eines
Transistors 240 verbunden, der als Steuerpegel bei der Widerstandswandlung dien-t.
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Der Kollektor des Transistors 240 ist über einen Widerstand 242 mit
dem Leiter 218 verbunden, während der Emitter mit einer über einen widerstand 246
anMasse liegenden Verbindungastelle 244 verbunden ist.
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Die Verbindungsstelle 244 ist mit einem zu einem Widerstand 248 parallelgeschalteten
Kondensator 247 verbunden, dessen entgegengesetzte Seite mit der Basis de Transistors
236 verbunden ist. Diese entgegengesetzte Seite des RC-Gliedes 247, 248 liegt ferner
über einen Widerstand 250 an einer Verbindungsstelle 252. Die Verbindungsstelle
252 liegt über einen Widerstand 254 an dem +40 V-Speiseleiter 218.
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Der Emitter des Transistors 236 ist mit einer über einen Widerstand
258 anrisse liegenden Verbindungsstelle 256 verbunden. Die Verbindungsstelle 256
ist mit dem Emitter des Transistors 234 verbunden, dessen Kollektor über eine Verbindungsstelle
258 und einen Widerstand 260 an dem +40 V-Leiter 218 liegt. Die Verbindungsstelle
258 ist feiner über einen Widerstand 262 mit der Basis des Transistors 234 verbunden.
Die Basis des Transistors 234 ist ferner mit einem Widerstand 264 verbunden, der
an einer Verbindungsstelle 266 mit einem snM-isse liegenden Widerstand 268 verbunden
ist und dadurch die Vorspannung der Basis liefert.
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Die Verbindungsstelle 266 ist mit dem Emitter eines NPN-Transistors
270 verbunden, dessen Kollektor über einen Widerstand 272 an dem positiven Speiseleiter
218 liegt.
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Die Basis des Transistors 270 ist mit einer Verbindungsstelle
274
verbunden.
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Die Verbindungsstelle 274 liegt über einen Widerstand 276 anrisse
und ist über einen Widerstand 27 und einen Leiter 280 mit der Verbindungsstelle
198 verbunden.
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Wie bereits erwähnt dient der Transistor 240 als oteuerpegel und Widerstandswandler.
Der Transistor 270 erfüllt die gleiche Aufgabe auf dem konstanten Gleichspannungs-Eingangsniveau;
er ist zur Stabilisierung des Temperaturverhaltens der SchaLAlng erforderlich.
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Die Verbindungsstelle 258 ist einerseits mit einem Widerstandspotentiometer
282 und andererseits mit der Veroi,-dungsstelle 252 verbunden. Das Wderstandspotenriometer
282 besitzt einen Schleifkontakt 2d4, der über einen Leiter 286 mit der Basis eines
NPN-Transistors 288 verbunden ist. Das Potentiometer 282, 284 gibt dem Verstärkungsfaktor
im Bereich von +10 lis -10, d.h. die 1eigng der Geradensegmente, vor; es ist daher
mit dem symbol beschriftet. Dagegar gibt das totentiometer 224, 226 die Höhe der
abgeschnittenen Amplitudenschicht vor; es ist daher mit dem Symbol Jx beschriftet.
Der Transistor 288 bildet einen Widerstandswandler; sein Kollektor ist mit dem +40
V-Speiseleiter 218 und sein Emitter mit einer über einen Widerstand 292 an Masse
liegenden Verbindungsstelle 290 verbunden. Die Verbindungsstelle 290 liegt ferner
über einen Zusatzwiderstand 294 an dem Ausgangsleiter 32.
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Der Kondensator 246 kompensiert die Eingangskapazität des Transistors
236 und flacht damit den Frequenzgang ab.
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Gemäß Fig. 5 besitzt ein Geradensegment der Ubergangskennlinie
die
allgemeine Form Sn=f 4X). Die Neigung α ist als Winkel dargestellt, der entweder
positiv oder negativ sein kann. Die Höhe der Amplitudenschicht ist auf der X-Achse
abgetragen; sie hat, wie bereits beschrieben den WertA X.
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Es ist offensichtlich, daß sich mit der beschriebenen erfindungsgemäßen
Schaltung eine einfache Eingangswelle, z.B. eine periodische Sinuswelle oder ein
nicht perioischer Impuls, praktisch in eine komplexe Ausgangswelle umwandeln läßt,
deren Charakteristiken wunschgemäß einstellbar sind. Die erfindungsgemäßen Schaltunen
sinq in großem Maße zur synthetischen Erzeugung von Musiktönen einsetzbar; es wird
jedoch angenommen, daf3 sie auch in anderen Gebieten einsetzbar sind.
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Ferner sind vielfältige Modifikationen der beispielhaft beschriebenen
Ausführungsform der Erfindung möglich.
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Die Erfindung besteht also in folgendem: eine Sinuswelle wird in eine
positive und eine negative Halbwelle zerlegt, von denen die letztere invertiert
wird. Beide nun positiven Halbwellen werden auf ein zugeordnetes Reister aus Segmentatoreinheiten
übertragen. Die Wegmentatoreinhciten zerlegen zunächst die sinusförmigen Halbwellen
in Amplitudenschichten einstellbarer Höhe und verstärken dann jede Amplitudenschicht
linear mit einem variablen Verstärkungsfaktor. Die Ausgangssignale der Segmentatoreinheiten
werden in einem Differentialverstärker wieder zu einer komplexen Welle gewünschter
Charakteristiken zusammengesetzt.