DE2165654A1 - Elektronische Orgel - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE;

DIt. O. DlTTMANN K. L·. SCHIFF DR. A. v. FÜNBR DIPL. ING. P. STROH!-"

8 MÜNCHEN OO MAR IAH ILKPLATZ 2 & S

Beschreibung DA-4635

zu der

Patentanmeldung der Firma

D. H._ BALDWIN OOMPAFf 1801 Gilbert Avenue CINCIMATI, Ohio, (USA)

betreffend

Elektronische (Priorität: 30. Dezember 1970, USA, Nr. 102 874)

Die Erfindung betrifft elektronische Orgeln, insbesondere eine Vorrichtung, mit der sogenannte Arpeggxo-Effekte erzielt werden können (Arpeggio = Anschlagart für Akkorde, bei der die Töno harfenartig nacheinander erklingen).

Der geübte und erfahrene Organist kann verschiedene musikalische Effekte erzielen, die dem ungeübten Spieler nicht gelingen.

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Hierzu gehören auch Arpeggio-Effekte, bei denen der Organist eine beliebige, phantasievolle Tonfolge schnell aufwärts oder aufwärts und dann abwärts durchspielt. Reicht die Folge nur über einen kurzen Tonbereich, so wird der Effekt auch als "strum" bezeichnet, da er den Klang einer "strummed guitar" nachahmt, d. h. einer Guitarre, • die, über alle oder mehrere Seiten, angeschlagen wird. Ein Strum kann also als kurzes ansteigendes Arpeggio bezeichnet werden. Bisher war es nicht möglich, Strums oder Arpeggios automatisch, durch Betätigung einer oder mehrerer Tasten des Manuals einer Orgel zu fc spielen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aiitomatisches Arpeggiosystem für das Begleitungsmanual elektronischer Orgeln zu schaffen.

Eine Scliwierigkeit bei der Auslegung eines Arpeggiosystems besteht darin, daß das übliche Begleitungsmanual 61 Tasten umfaßt, so daß sich, wenn sämtliche Töne gesteuert werden sollten, ein extrem kompliziertes Arpeggiosystem ergäbe. Erfindungsgemäß sind daher, in der Annahme, daß zwei oder drei Töne jedes Dreiklangs nur selten benötigt werden, die Töne in Gruppen von jeweils drei Tönen zusammengefaßt, so daß jeder Dreiklang, was die Erzielung des Arpeggio-Effekts betrifft, als ein Ton betrashtet und behandelt werden kann. Das Arpeggiosystem braucht so nur zwanzig Ton- bzw. Tastenstellungen zu umfassen, von denen eine vier statt drei Tore enthält.

Dreiergruppen von Tongattern werden einzeln durch Tastenschalter eingeschaltet. Jede Gruppe von drei Tonsignalgattern ateuert ein weiteres Gatter, das eine Wellenformung zur Erzeugung klavierähnlicher Töno vornimmt. Die letzteren Gatter werden als

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Impulsgatter bezeichnet, die durch die Tastenschalter betätigten Gatter als Tastaturgatter. Die Tastaturgatter sind Kurzzeitgatter (short sustain gates) und die Impulsgatter lineare Langzeitgatter (long sustain gates).

• Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Arpeggiosystems für elektronische Orgeln wird bei Betätigung einer oder mehrerer Tasten eines Manuals ein Auf— und Ab-Arpeggio oder ein Auf-Arpeggio gespielt, der alle Töne entsprechend den gespielten Tasten enthält. In einer alternativen Ausführungsform kann der Arpeggio in einer Richtung über eine Oktave reichen, um so den Guitarren-Schiagklang zu simulieren oder das Arpeggiosystem. kann auf eine Betriebsweise umgeschaltet werden, in der klavierähnliche Klänge erzeugt werden.

Das erfindungsgemäße Arpeggiosystem für elektronische Orgeln enthält einen Sägezahngenerator zur Erzeugung einer Sägezahnspannung, deren Verlauf selektiv auf einen langsam ansteigenden Abschnitt und einen langsam abfallenden Abschnitt oder nur auf einen langsam ansteigenden Abschnitt und einen darauf folgenden schnellen Abfall eingestellt werden kann, einen akkordeon- oder harmonikaähnlichen Spannungsteiler für die Sägezahnspannung, der aus einer Diodenkaskade besteht, die in leitendem Zustand je eines aus einer Gruppe von drei Tonsignalen hervorrufen bzw. kein Tonsignal, wenn sie kurzgeschlossen sind, Schaltungen zur Bestimmung, welche Diolen leitend bzw. kurzgeschlossen sein sollen, entsprechend den betätigten Tasten der Orgel, wobei die Sägezahnspannung den Spitzen-. wert erreicht, wenn sämtliche leitenden Dioden durch die Sägezahn-

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spannung während des Anstiegs abgetastet sind, wobei jede durch die Sägezahnspannung abgetastete Diode ein Steuersignal für eines der durch die betätigten Tasten hervorgerufenen Tonsignale erzeugt, und zwar in der richtigen Folge der Tonsignale. Die Anstiegs- und Abfallgeschwindigkeiten der Sägezahnspannung sind einstellbar und können sämtliche Oktavend'er Orgel überstreichen, die höher sind als die die betätigten Tasten umfassenden oder auch einen begrenzten Bereich von Oktaven, einschließlich einer Oktave. Die verwendeten Gatter erzeugen klavierähnliche Töne variabler Dauer und die durch die Sägezahnspannung gesteuerte Schaltung kann abgeschaltet werden, so daß eine Umschaltung von Arpeggiobetrieb auf Klavierbetrieb möglich ist.

Anhand des in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Systems; Fig. 2 ein detaillierteres, schematisches Schaltbild des erfindungs_k gemäßen Systems;

Fig. 3 das Schaltbild eines typischen Torsteuersystems der Schaltung der Fig. 2, einschließlich eines Tastaturgatters, eines Impulsgatters und der direkten Steuerungen für dieselben;

Fig. 4 das Schaltbild des Sägezahngenerators der Schaltung der Fig. 2, der ein Teil einer sequentiellen Ausgabeeinheit bildet;

Fig. 5 das Blockdiagramm einer Sägezahnsteuerung und eines Sägezahndetektors der sequentiellen Ausgabeeinheit der Fig. 2;

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Fig. 6 den Spannungsverlauf einer Sägezahnspannung und die daraus

ableitbaren Steuerimpulse; und
Fig. 7 das Schaltbild der Ausgabeschaltung für die Steuerimpulse der Fig. 6.

Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Blockschaltbild enthält das System Tasten und Tastenschalter 10 eines Manuals der Orgel, üblicherweise des Begleitungsmanuals. Die Tastenschalter schalten . je Note ein Gatter 11 ein. Beim Einschalten eines Gatters für eine Note können auch die Gatter der entsprechenden Töne in anderen Oktaven eingeschaltet werden, so daß also, wenn beispeilsweise das Gatter C2 eingeschaltet wird, alle höheren C¹ ebenfalls betätigt werden. Dies kann auf Wunsch durch eine Anzahl von Oktavensteuerungen 12 verhindert werden, die bei ihrer Betätigung sicherstellen, daß nur die Gatteroktave aktiviert wird, innerhalb der eine Taste niedergedrückt wird. Wird also beispielsweise die Taste 02 betätigt, so wird nur das C2-Gatter leitend.

Wenn ein Tastenschalter betätigt wird, so wird über eine . Start-Stop-Leitung SS ein Steuerimpuls einer sequentiellen Ausgabeeinheit 13 zugeführt, die sämtliche aktivierten Gatter der Reihe nach "ausliest", d. h. ihre Ausgangssignale weiterschaltet, und zwar, in Grenzen, unabhängig von ihrer Anzahl. Es sind 21 Ausgaben erreichbar, diese jedoch für jede Kombination von 20 Gattern über die gesamte Tastatur. Die Ausgabeienheit tastet die Tonsjgnale führenden Gatter ab, unabhängig davon, welche dies

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sind, wobei die Reihenfolge innerhalb der Tonfolge eingehalten wird, so daß sämtliche Töne in der Reihenfolge ansteigender Frequenzen aufwärts und in der Reihenfolge abfallender Frequenzen abwärts abgetastet werden.

Die Gatter 11 sind mit Klangfarbenfiltern 14, einem Versträker 15 und einem Lautsprecher 16 verbunden.

^ Die sequentielle Ausgabeeinheit 1 3 kann im "Aufwärtsbetrieb¹.' die gewählten Gatter abtasten, bis die gesamte Reihe gewählter Gatter abgetastet ist und dann schnell·rückgesetzt und neu gestartet werden. Das Rücksetzen erfolgt beim Schließen eines Schalters 17, der neue Start erfolgt bei Betätigung einer beliebigen Taste.

Die sequentielle Ausgabeeinheit 13 kann durch Schließen eines Schalters 18 völlig abgeschaltet werden, worauf im sogenannten Klavierbetrieb gespielt wird, d. h., daß jeder gespielte Akkord als Akkord erklingt und nicht als Arpeggio. Beim Schlie-" ßen eines Schalters 19 erklingt im "Auf- und Abwärtsbetrieb" ein ansteigender und darauf im 'gleichen Tempo ein abfallender Arpeggio. Wird die Oktavenzahl durch die Oktavensteuerung 12 auf eine Oktave eingestellt und verläuft der Arpeggio schnell und nur in einer Richtung, so ergibt sich &r Effekt einer angeschlagenen Guitarre.

Weitere neue musikalische Effekte ergeben sich, wenn die Tasten im Verlauf eines Arpeggio losgelassen oder während eines Arpeggio neue Tasten betätigt worden.

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Die verwendeten Gatter können Gatter variabler, durch den Musiker einstellbarer Dauer sein. Ist die Dauer ausreichend lang, so kann ein Arpeggio vollständig gespielt sein, bevor der erste seiner Töne vollständig verklungen ist. Ist die Dauer kurz, so ergibt sich ein staccato-artiger Arpeggio. Die Zeitdauer bis zur Beendigung eines Arpeggio ist willkürlich einstellbar.

In Fig. 2 sind die Tastenschalter 10 jeweils mit der entsprechenden Note bezeichnet. Über einen Detektor 21, der feststellt, daß ein Ton gespielt wird, ist von einer Anschlußleitung 20 eine positive Spannung an sämtliche Tastenschalter geführt. Der Detektor 21 führt einer Leitung 22 eine Steuerspannung zu, und zwar unabhängig davon, ob eine oder mehrere Tastenschalter 10 betätigt sind. Ibo wenigstens ein Tastenschalter betätigt, so wird diese Spannung der sequentiellen Ausgabeinheit 13 zugeführt, so daß diese zu arbeiten beginnt.

Jeder Taste ist ein Tastaturgatter zugeordnet, beispielsweise das Tastaturgatter 23 für die Note 02 und 24 für Cis2. Jedes Tastaturgatter ist an eine Tonsignalquelle, beispielsweise 25 für C2, angeschlossen, die die entsprechende Frequenz führt und üblicherweise eine Rechteckspannung abgibt. Die Tastaturgatter 23, 24 usw. sind Kurzzeitgatter, so daß mit ihnen im Klavierbetrieb , Staccato gespielt werden kann. Langton-Pianoeffekte werden durch Verbindung eines Langzeitgatters mit jedem Kurzzeitgatter in Kaskadenschaltung erreicht.

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Um die Schaltung in wirtschaftlichen Grenzen zu halten, wird erfindungsgemäß angenommen, daß von jeder Gruppe von drei nebeneinander liegenden Tönen, beginnend bei C2, jeweils nur einer gleichzeitig gespielt wird. Daher sind samiliche C-Schalter des Manuals an eine Sammelleitung 30, sämtliche Cis-Schalter an eine Sammelleitung 31 und sämtliche D-Schalter an eine Sammelleitung 32 angeschlossen, und zwar jeweils über einen Isolierwiderstand 34. Es sind daher für sämtliche Oktaven und sämtliche Noten jeder Oktave jeweils vier Gruppen von drei Sammelleitungen vorhanden, wobei jede Oktave in vier Gruppen aus jeweils drei nebeneinander liegenden Noten unterteilt ist. Es ist nur eine Sammelleitungsgruppe dargestellt. An die C-Sammelleitung sind also sämtliche C angeschlossen, an die Cis-Sammelleitung sämtliche Cis usw., die statt der Tastenschalter an die Tastaturgatter, wie C2, Cis2, D2, angeschlossen sind. Die Ausgänge der letzteren Gruppe sind auf eine gemeinsame Ausgangsklemme 35 geführt. Die Ausgangsklemmen sind an gemeinsame Impulsgatter 36, 37, 38, 39 usw. angeschlossen, die als Langzeit- oder Dauertongatter arbeiten. Diese vier Impulsgatter sind für die erste Oktave bestimmt, wobei jeder Oktave eine Gruppe von vier Impulsgattern zugeordnet ist. In der Schaltung der Fig. 2 sind zwölf Impulsgatter dargestellt, • wobei für eine Orgeltastatur von 61 Tasten zwanzig Impulsgatter notwendig sind, von denen das Impulsgatter mit der höchsten Frequenz an die Ausgänge von vier statt drei Tastaturgattern ange schlossen ist. Sämtliche Impulsgatter der Schaltung sind auf eine gemeinsame Sammelleitung 40 geführt, die wiederum an einen vom Pult gewählten Klangfarbenfilter 14 angeschlossen ist. Die Filter Bind über die Verstärker 15 an Lautsprecher 16 angeschlossen. Die

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Impulsgatter werden durch die sequentielle Ausgabeeinheit 13 im Arpeggiobetrieb oder im "Schlagbetrieb", in dem eine geschlagene Guitarre simuliert wird, der Reihe nach eingeschaltet oder "ausgelesen". Ist Klavierbetrieb gewünscht, so wird die sequentielle Ausgabe abgeschaltet und sämtliche Impulsgatter werden gleichzeitig mittels einer in Pig. 2 nicht gezeigten Einrichtung erregt. Es werden jedoch nur die einen Ton führenden Impulsgatter eingeschaltet oder abgetastet, die anderen werden übersprungen.

Die sequentielle Ausgabeeinheit 13 hat eine begrenzte Anzahl von Ausgabestellungen, im vorliegenden Beispiel 20, wobei für jedes Impulsgatter 36, 37 usw. eine Ausgabestellung vorgesehen ist. Jede Ausgabestellung wird entsprechend einer Steuerspannung auf den Leitungen 45_f 46 usw. ein- oder ausgeschaltet, die jeweils an eine Gruppe von^drei Tastenschaltern, beispielsweise C2, Cis2, D angeschlossen sind.Wird eine Stellung eingeschaltet oder erregt, so wird sie sequentiell ausgegeben. Sie wird übersprungen, wenn sie nicht eingeschaltet ist, so daß jeder aufgerufene Ton in der richtigen Tonfolge gespielt wird, unabhängig davon, wie er zufällig in der Reihe sämtlicher möglichen Töne liegen kann. Die Ausgabegeschwindigkeit kann nach Wunsch eingestellt werden. Diese Ausgabeienheit steuert und bewirkt den Arpeggioeffekt.

Die Sammeleitungen 30, 31 und 32 Bind durch Reihendioden 51 und Shuntdioden 53 in Oktavenabschnitte unterteilt. Beispieleweise beginnt die 0-3ammel leitung mit dem C2-Schalter 10, führt

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über einen Widerstand 50 und in Durchlaßrichtung über eine Reihendiode 51 zum 03-Schalter, der wiederum in ähnlicher Weise an den C4-Schalter angeschlossen ist, usw. Die Anode der Diode 51 ist über eine Shuntdiode 53 an eine Sammeleitung 54 angeschlossen. Jeder Reihendiode ist eine an die gleiche Sammelleitung 54 angeschlossene. Shuntdiode 53 zugeordnet. "Schwimmt" die Sammelleitung 54, d. h. führt sie keine bestimmte Spannung, so sind die Shuntdioden 53 wirkungslos und die Reihendioden 51 sind leitend, so daß sämtliche Töne der gleichen Bezeichnung auf der Sammelleitung 30 anliegen, · " wenn ein Ton in der untersten oder zweiten Oktave gespielt wird. Wird jedoch ein Ton in der dritten Oktave gespielt, so isoliert die Diafe 51 infolge ihrer Polarität die Gatter der zweiten Oktave. Daher werden sämtliche gleichbezeichneten, durch eine gespielte Taste aufgerufenen Töne für sämtliche Oktaven oberhalb dieser Taste gleichzeitig durch die Taste eingeschaltet, nicht jedoch die entsprechenden Töne in den darunterliegenden Oktaven.

Sind die Kathoden der Shuntdioden 53 über die Sammelleitung fc 54 und den Schalter 12 auf Masse geschaltet, so werden außer dem Ton der jeweiligen Oktave in den anderen Oktaven keine weiteren Töne gespielt, da eine Reihendiode die unteren Oktaven und eine ^: Shuntdiode die höheren Oktaven isoliert oder abtrennt. Der Spieler kann jedoch einen zwei Oktaven umspannenden Akkord; spielen, so daß je nach der Stellung der Schalter 17, 18 und 19 (Fig. 1) entweder im Klavierbetrieb sämtliche Töne zusammen erklingen oder sequentielle in einer der verbleibenden Betriebsarten, nämlich nur aufwärts oder nur abwärts.

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*- 11 _

Natürlich könnten auch für jede getrennte Gruppe von drei Shuntdioden 53 getrennte Steuereinrichtungen, und für jedes Tastaturgatter eine sequentielle Ausgabe vorgesehen sein, statt für jede Dreiergruppe. Die gewählte Schaltung stellt einen Kompromiß zwischen Kosten oder Kompliziertheit und Vollkommenheit dar, der durch die musikalischen und .wirtschaftlichen Gegebenheiten gerecht fertigt ist.

In der Schaltung der Fig. 3 ist ein beliebiger Tastenschalter 10 (Fig. 2) einerseits an eine 16 Volt führende Sammelleitung 61 und andererseits über einen Strombegrenzungswiderstand 62 an die Anode einer Diode 63 angeschlossen. Die Kathode der Diode 63 ist mit einem Kurzzeitkondensator C1 verbunden. Die Spannung am Kondensator G1 ist über einen Widerstand 65 an die Anode einer Steuerdiode 66 geführt, deren Kathode von einem Rechteckspannungsoszillator 67 ein Tonsignal zugeführt wird. Der Oszillator 67 gibt eine im positiven Bereich liegende Spannung 68 ab, bo daß die Diode 66 normalerweise nicht leitend ist. Liegt vom Kondensator C1 eine positive Spannung an, so shunted und sperrt die Diode 66 entsprechend dem Tonsignal abwechselnd den durch den Widerstand 65 zu einer Signalleitung 70 fließenden Strom. C2 ist ein Glättungskondensator und die Zeitkonstante ist so gewählt, daß sich der Kondensator 02 langsam über den Widerstand 65 ■auflädt, wenn die Diode 66 durch eine positive Spannungshöhe des Signals 68 gesperrt ist und sich schnell über die Diode 66 entlädt, wenn das Signal 68 auf die Spannung Null geht. Das Ergebnis ist eine Sägezahnspannung 71 auf der Signalleitung 70. Wenn der Tastenschalter 10 geschlossen ist, so glättet die Zeitkonstante des

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Widerstandes 62 und des Kondensators 01 den zyklisch mit den Schwingungen des Tonsignals auftretenden Spannungsaufbau, und zwar unterstützt durch die Entladung über den Widerstand 65 und die Diode 66. Wenn der Schalter 10 geöffnet ist, so entlädt sich der Kondensator C1 allmählich, so daß sich eine kurze Haltezeit ergibt.

Die Signalleitung 70 sammelt, gesteuert durch die drei Dioden-Tastengatter für nebeneinander liegende Töne (Pig. 2), _¥ die Töne bzw. Signale von drei Tonoszillatoren. Es sei engenommen, daß bei normalem Spiel nur eine Taste 10 der Dreiergruppe gleichzeitig betätigt ist.

- Das Signal von der Klemme 35 dt.r £ignalleitung 70 wird dem Eingang eines linearen Dioden-Langzeitgatters (oben als Impulsgatter bezeichnet) zugeführt. Dieses Gatter besteht im wesentlichen aus zwei Reihendioden 73 und 74, deren Anode über einen Kondensator 75 miteinander verbunden sind. Die Steuerspannung ist über Wider-

(1M).
stände/76 und 77 getrennt an die Anoden der Dioden 73 und 74 ge-

führt. Die Kathode der Diode 73 ist direkt an die Klemme 35 angeschlossen, die das sägezahnförmige Tonsignal der Signalleitung 70 führt. Die Kathode der Diode 74 ist direkt an die Ausgangs-Tonsignal-Sammelleitung 40 angeschlossen, die zu den Klangfarbenfiltern (Fig.2) führt. Für drei Tastaturgatter ist jeweils ein Impulsgatter vorgesehen, wobei sämtliche Impulsgatter mit der Sammelleitung 40 verbunden sind.

Ein Langzeitkondensator 03 ist über einen Widerstand 80 (470k) in die beiden Widerstände 76 und 77 angeschlossen. Dieser Kond-j, -tor ist über eine Diode 81 und einen Zeitgeber-Widerstand

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82 an eine eine Haltespannung führende Sammelleitung 83 geführt, der eine einstellbare Haltespannung zugeführt werden kann. Diese dient·zum Abschalten der Diode 81, wenn die Spannung am Kondensator 03 während eines Steuer- oder Gatterzyklus auf die Vorspannung fällt. Nach dieser Zeit kann sich der Kondensator C3 nur über das Gatter 36 entladen.Vor dieser Zeit kann sich der Kondensator C3 über zwei Wege entladen. Das Gatter hat daher zwei Entladegeschwindigkeiten, nämlich eine hohe, bis zu einer bestimmten Spannungshöhe, und darauf eine geringe. * ■

Wenn ein Ton gespielt werden soll, so wird der Kondensator 03 von einer 16 Volt-Sammelleitung 85 über einen Strombegrenzungswiderstand 86 und einen normalerweise ausgeschalteten pnp-Transistor 87 aufgeladen. Der Transistor 87 wird eingeschaltet, wenn zwei weitere Transistoren 88 und 89 ebenfalls eingeschaltet sind. Diese sind in Reihe zu einem UND-Gatter miteinander verbunden, wobei eine Diode 90 die positive Spannung vom Kollektor des Transistors 89 zum Emitter des Transistors 88 sperrt. Der Transistor 89 wird beim Schließen eines Tastenschalters eingeschaltet, da zu dieser Zeit von der Sammelleitung 61 einer Leitung 91 eine Spannung zugeführt wird. Der Transistor 88 wird durch das positive Impulssignal eingeschaltet, das von einem Schaltungspunkt A auf einer leitung 92 anliegt.

Für die sequentielle Ausgabeeinheit (Fig. 2) können verschiedene Ausführungsformen gewählt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der sequentiellen Ausgabeeinheit enthält einen Säge-

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zahngenerator und Geber, die beim Erreichen bestimmter Spannungshöhen der Sägezahnapannung ansprechen.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Sägezahngenerator ist eine auf einer Leitung 100 anliegende Spannung von + 28 Volt über einen pnp-Transistor 101 und einen einstellbaren Widerstand 103 (ein Schalter

102 sei offen), an die Verbindung zweier Dioden 104 und 104' geführt. Von hier verläuft eine Verbindung über die Diode 104 zum Emitter eines pnp-Transistors 105, wobei die Diode 104¹ in Sperr-

fc richtung geschaltet ist. Die Basis des Transistors 105 ist über einen !deinen Widerstand 106 (1,2k) an die Leitung 100 angeschlossen, so daß an ihr etwa 26 Volt anliegen. Der Kollektor des Transistors 105 ist an einen Zeitgeber-Kondensator 04 angeschlossen. Der Transistor 101 dient als Schalter, der variable Widerstand

103 und der Transistor 105 bilden eine einstellbare Konstantspannungsquelle für den Kondensator C4, so daß dieser sich linear auflädt. Eine Konstantspannungsquelle ergibt sich über den Transistor 105, weil dieser mit konstantem Basißstrom arbeitet, so daß er an seinem Kollektor dem Kondensator C4 einen konstanten Strom zuführt. Unabhängig davon, ob der Schalter 102 geschlossen ist oder nicht, lädt sich der Kondensator C4 über den variablen Widerstand 103 auf,

, der so die Neigung der am Kondensator C4 erzeugten Sägezahnspannung bestimmt.

Ist nun der Transistor 101 nicht leitend und der Transistor 107 leitend, so entlädt sich der Kondensator C4 über einen Transistor 108| die Diode 104'» den Widerstand 103 und den Transistor

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107 nach Masse. Me vordere und hintere Flanke sind dann identisch, es sei denn, daß der Schalter 102 geschlossen und der Widerstand 103 über eine Diode 110 kurzgeschlossen ist. Dann ist die hintere Planke der Sägezahnspannung sehr kurz. Somit ergibt sich je nach der Stellung des Schalters 102 eine einseitige oder .zweiseitige Sägezahnspannung.

Die Transistoren 101 und 107 werden-nach Art eines Flip-Flops abwechselnd leitend,. Der Kollektor eines Transistors 109 ist direkt an die Basis des Transistors 101 angeschlossen, seine Basis an den Kollektor des Transistors 101. Die Basis des Transistors 107 ist direkt mit dem Kollektor des Transistors 109 verbunden. Wird der Basis des Transistors 109 ein positiver Impuls zugeführt, so wird er leitend, die Basisspannung des Transistors 101 wird abgesenkt und dieser eingeschaltet, so daß die Basis des Transistors 107 auf Masse gelegt wird. Damit wird dieser nicht leitend. Nunmehr wird am Kondensator 04 die positive Seite einer Sägezahnspannung erzeugt. Wird der Basis des Transistors 109 eine negative Spannung zugeführt, so wird dieser nicht leitend, die Basis des Transistors 107 w-ird positiv, so daß dieser durchgeschaltet wird. Zur gleiohen Zeit wird die Basis des Transistors 101 positiv, eo daß dieser ausgeschaltet wird. Der Kondensator C4 entlädt eich nunmehr, und zwar entweder langsam, wenn der Schalter •102 offen ist, oder schnell, wenn der Schalter 102 geschlossen ist. Die negativen Impulse, die die Sägezahnspannung absinken lassen, werden von einem Sägezahnspannungsdetektor (Fig. 5) erzeugt.

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In Pig. 5 ist die Höhe der Sägezahnspannung stets genau so hoch, wie es für die Erzeugung des Arpeggioeffekts bei allen Noten, die der Spieler wünscht, erforderlich ist, da die Gesamtzahl der aktiven Dioden 134, 135» 136 usw. gleich ist der Anzahl der Töne, wobei die restlichen Dioden durch die Schaltung kurzgeschlossen sind. Der Sägezahnspannungsdetektor TD stellt einen Transistorschalter dar, der durchschaltet, wenn die Sägezahnspannung ,eine Spannung von 0,5 Volt mal der Anzahl der aktiven Dioden 134, 135, ^ 136 usw. überschreitet. Werden beispielsweise drei Töne gespielt, beispielsweise C2, E2, G2, und arbeitet das System im Arpeggiobetrieb, so sind 15 (5 · 3) Dioden aktiv, so daß sich eine Sägezahnspannung von 7,5 Volt ergibt. Wird dieser Wert überschritten, d. h. wenn die durch sämtliche nicht kurzgeschlossenen Dioden 134, 135, 136 benötigte Spannung überschritten wird, so wird durch

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den Detektor TD der Basis des Transistors/ ein negativer Impuls zugeführt, so daß die Richtung der Sägezahnspannung umgekehrt wird. Sollte nur die Note C2 gespielt werden, so sind fünf Dioden aktiv, so daß eine Sägezahnspannung von 2,5 Volt notwendig ist. V/erden m die 2,5 Volt überschritten, so kehrt sich die Sägezahnspannung um.

Die Spannung am Kondensator C4 (Fig. 4) wird von einem Ver-' stärker 111 abgegriffen, der vom Kondensator C4 stark isolierend ist, und dessen Ausgangs spannung an einem Widerstand 112 (10k) abgegriffen und zu einem Schaltungspunkt E geführt wird. Der Verstärker 111 entzieht dem Kondensator C4 praktisch keinen Strom. Er kann als rein spannungsabhängig betrachtet werden.

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Die Sägezahnspannung wird einer Sammelschiene 120 zugeführt, die in der vorliegenden Ausfuhr ungsf orm mit 21 Meß- oder Ausgabeleitungen 121 verbunden ist. Hierdurch können fünf Oktaven mit vier Noten je Oktave mittels der sequentiellen Ausgabeeinheit verarbeitet werden. In einem typischen Fall führt eine Ausgabeleitung 121 zur Basis eines Transistorscharters 130 mit einer Ausgangsklemme 131 (D). Die Emitter von Transistoren 132 und 133.» die den Transistorschalter 130 bilden, sind gemeinsam mit der Anode einer Diode 134 verbunden, die in diesem Fall mit ihrer Kathode auf Masse liegt. Die Diode 134 ist ein Glied einer Diodenkette aus den Dioden 134, 135» 136 usw. bis insgesamt 21 Dioden.

An den Dioden fällt jeweils eine Spannung von etwa 0,5 Volt ab. Die Dioden wirken daher als Widerstandskette. Nimmt man an_s daß ein Transistor 147 ausgeschaltet sei_f so liegt der Emitter des Transistors 132 infolge der Diode 134 um 1/2 Volt über Massepotential, die Basis wegen der Basio-Emitterdiode des Transistors 132 um weitere 1/2 Volt. Erreicht daher die Sägezahnspannung 1 Volt, so schaltet der Tranaistorschalter 130 durch und bleibt durchgeschaltet, bis die Sägezahnspannung auf der hinteren Flanke einen etwa gleichen Viert erreicht hat. Nimmt man als Beispiel die in "Fig. β ge=- zeigte zweiseitige Sägezahnspannung HO, und werden die Noten 02 ₉ BZ₁ G2 gespiölt, so wird für 02 ein positiver Spannungsimpuls 141 erzeugt ₉ für B2 ein positiver Spannungsimpuls 142 _D und für &2 ®ia positiver Spamiungampula 143» Die Länge äiesar Impulse st®M_& wi@ uodh au ©rläirbsrn sein wird₃ nicht mit fi©a gespielten H θΙθϊτα mit eier Stellung der loten in der Gruppe d©r mit eff©i»i Sii EpialCiMea !©te» in

Jede der Dioden 134, 135, 136 usw. bis zu 21 Dioden, wird durch einen normalerweise eingeschalteten Transitorsehalter geßhunted, so daß die jeweils zugehörige Diode kurzgeschlossen ist. Wenn eine gespielte Note durch die Sägezahnspannung erreicht wird, so entsteht ein positiver Impuls 141, der 02 in Fig. 6 entspricht. Dieser Impuls wird der Klemme D in Fig. 7 zugeführt. Der Spannungsanstieg des Impulses 141 wird über einen Kondensator 145 einer Klemme A (Fig. 7) zugeführt. Von der Klemme A gelangt der Impuls zur Basis des Transistors ß8 (Fig. 3) und schaltet diesen transient - ein. Zur gleichen Zeit ist durch das Schließen des Tastenschalters 10 eine positive Spannung zur Basis des Transistors 89 gelangt, so daß an der Klemme B so lange Massepotential anliegt, als der Tastenschalter 10 betätigt ist. An der Klemme B liegt zu dieser Zeit Massepotential an, so daß der Transistor 147 (Fig. 5) nicht leitend wird. Dieser iat normalerweise leitend und schließt die Diode 134 kurz. Daher liegen nur diejenigen Dioden in der Schaltung, die einem geschlossenen Tastenschalter entsprechen. Sämtliche Dioden jedoch, die nicht einem geschlossenen Tastenschalter entsprechen, sind kurz- ^ geschlossen oder aus der Schaltung herausgeschaltet. Es ergibt sich somit eine Reihenwiderstandskette variabler länge mit je einem Widerstand (Diode) für jede Gruppe von drei Noten und die in der Oktave daran angeschlossenen Noten. Für die offenen Tastenschalter und die in der Oktave zugehörigen Schalter liegt kein Widerstand vor. Wenn die Sägezahnspannung langsam absinkt, so wird für den gleichen Spannungswert längs der Sägezahnspannung wie* liöisi /lastiag für jede !Tote ein Spannungsabfall erzeugt „ und -jw&v infolg© der Formen der Impulse 141» 142» 143« Bor Spannungsabfall aets'i

fort über eine Diode 150 und' einen Kondensator 151 _t so &^aß kurzer Impuls zur Basis des Transistors 152 geleitet wird, der diesen ausschaltet. Somit steigt die Spannung an seinem Kollektor an. Der Spannungsanstieg wird als kurzer Impuls über einen Kondensator 153 weitergeleitet. Daher tritt an der Klemme A bei jedem Anstieg und jedem Abfall der Spannung 141 ein positiver Impuls auf. Die positiven Impulse auf der Klemme A schalten den Transi-• stör 88 ein. Durch jede Einschaltung wird über den Transistor 87 dem Speicherkondensator C3 ein Steuerimpuls zugeführt, dessen * Spannung die Leitfähigkeit des linearen Impulsgatters 36 steuert. Ist der Schalter S1 und damit die Anode der Diode 150 auf Masse geschaltet, so wird bei den hinteren Planken der Impulse 141 usw. kein Impuls erzeugt. Diese Stellung eignet sich für den Betrieb mit einer einseitigen Sägezahnspannung. Ist jedoch die Sägezahn-

beim Abfall

spannung tatsächlich zweiseitig, so werden/bei auf Masse geschaltetem Schalter S1 keine Töne erzeugt. Ein neuer Anstieg kann aus jeder beliebigen Stellung des tonlosen Abfalls gestartet werden, indem ein Tastenschalter wieder geschlossen wird. Ist der Schalter S1 auf +V geschaltet, so läuft die Sägezahnspannung aufwärts und abwärts, wobei die Diode 150 in Durchlaßrichtung vorgespannt ist und somit den Impulsen 141 folgen kann. Dadurch wird der Basis des Transistors 152 ein negativer Impuls zugeführt, der öffnet, so daß die Spannung an seinem Kollektor ansteigt und ein Impuls auf die Klemme A geschaltet wird.

liegt der Schalter S2 auf Masse, so werden von der Klemme B keine Signale übertragen, Dieee Klemme stellt das Schließen eines Tastenschalters dar, so daß, wenn mehrere Tastenschalter

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geschlossen sind, beispielsweise C2, E2, G2, ihre entsprechenden Transistoren 89 geschlossen sind. Dies stellt den Klavierbetrieb dar, der abgeschaltet wird, wenn der Schalter S2 auf Masse geßchaltet wird. Liegt jedoch der Schalter S2 auf +V, so bedeutet es jeweils einen negativen Impuls, wenn die Klemme B auf Masse geschaltet wird, und zwar einen negativen Impuls, der über eine Diode 155 als kurzes transientes Signal durch den Kondensator 154 gebildet wird. Hierdurch wird auf der Klemme A ein Steuersignal erzeugt.

Der Diodenkette wird von einem Transistor CC ein hoher konstanter Strom zugeführt« Der Kollektor und die Basis dieses Transistors liegen auf festen Spannungen, so daß ein bestimmter konstanter Strom fließt. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Sägezahnspannung nicht durch den von den Schaltern 130 gezogenen Strom beeinflußt wird.

Pat entan3prüche

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Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE DA-4635

   Musikinstrument mit einer Reihe von Tongeneratoren, deren Frequenzen einer chromatischen Tonleiter entsprechen, mit einer Tastatur mit mehreren Tasten und mit einer G-ruppe von durch die Tasten betätigbaren Tastenschaltern, gekennzeich· net durch auf die betätigten Tasten ansprechende Einrichtungen (11) zur Erzeugung von Tastenpotentialen, durch eine Reihe normalerweise nicht leitender Steuergatter (12), die auf die Tastenpotentiale ansprechen und die Steuergatter durchschalten, durch eine sequentielle Ausgabeeinheit (13) zur aufeinander folgenden Zufuhr von Impulsen, die aus den Tastenpotentialen abgeleitet sind zu den leitenden Steuergattern in einer bestimmten zeitlichen Folge, durch eine Schalte?nr"*chtung zum Einschalten der Ausgabeeinheit (13)» und durch eine auf die Betätigung der Tasten ansprechende Einrichtung zur Betätigung der Schalteinrichtung.
2. 2. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

   zeichnet , daß die Tastenpotentiale den Noten wenigstens einer Oktave entsprechen.
3. 3. Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Tastenpotentiale den Noten sämtlicher Oktaven der Tastatur entsprechen.

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4. 4. Musikinstrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einrichtungen (12, 51, 53) zur Wahl der Anzahl der Oktaven.
5. 5. Musikinstrument nach einem d er vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einrichtungen (17, 18, 19) zum willkürlichen aufeinander folgenden Anlegen der Impulse in einer Nur.-Aufwärts-Arpeggiofolge und in einer Aufwärts-Arpeggiofolge, der unmittelbar eine AbwartB-Arpeggiofolge folgt.
6. 6. Musikinstrument mit Tastenschaltern entsprechend den Noten der Tonleiter, gekennzeichnet durch ein getrennten, normalerweise nicht leitendes Tastaturgatter (23, 24), das je einem der Tastenschalter (10) zugeordnet ist, durch je eine mit den Tastaturgattern in Kaskade verbundene Tonsignalquelle (25), deren Tonfrequenzen jeweils entsprechend den durch die zugehörigen Tasten zu spielenden Noten gewählt sind, durch auf die Betätigung jeder der Tastenschalter (10) ansprechende Einrichtungen, durch die die zugehörigen Tastaturgatter durchgeschaltet werden, durch eine gemeinsame Ausgangsklemme (35) auf die die getrennten Signalausgangsleitungen der Tastaturgatter in Gruppen nebeneinanderliegender Töne geschaltet sind, wobei jede Gruppe wenigstens zwei Gatter enthält, durch ein mit jeder der getrennten Leitungen in Kaskade verbundenes, getrenntes Impulsgatter (36, 37, 38, 39) die normalerweise nicht leitend sind, durch eine

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   gemeinsam an die Ausgänge der Impulsgatter angeschlossene Sammelleitung (40), durch eine sequentielle Ausgabeeinheit (13), durch die die Impulsgatter (36, 37, 38, 39). sequentiell eingeschaltet werden, und durch Einrichtungen (14,
   15» 16) zur elektroakustischen Übertragung der Tonsignale auf die gemeinsame Sammelleitung (40).

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