DE2264127A1

DE2264127A1 - Frequenzteiler

Info

Publication number: DE2264127A1
Application number: DE2264127A
Authority: DE
Inventors: Takatoshi Okamura; Norio Tomisawa; Yasuji Uchiyama
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1971-12-30
Filing date: 1972-12-29
Publication date: 1973-07-12
Also published as: DE2264127C2; US3824379A; GB1411770A

Description

Nippon Gakki Seizo Kabuehiki Kaisha Hamamatsu / Japan

Frequenztei 1 er

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Frequenzteiler mit einem Frequenzteilerkreis, welcher bei Empfang von Impulsen Ausgangsimpulse mit der gewünschten geteilten Frequenz abgibt.

Es sind bereits Frequenzteiler bekannt, welche aus einer Mehrzahl von in Serie zueinander angeordneten Flip-Flops bestehen. Mit Hilfe eines derartigen Frequenzteilers können verschiedene frequenzgeteilte Ausgangssignale erhalten werden, indem eine Rückkopplungsverbindung zwischen dem Ausgangsklemme Jeder Stufe und der Eingangsklemme der gewünschten Stufe des Frequenzteilers vorgesehen sind. Bei dieser Art

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von Frequenzteilern kann eine Umschaltung der Vorbindung in der beschriebenen Art und V/eise vorgenommen werden, wenn zwei oder drei in Serien zueinander angeordnete Flip-Flop vorgesehen sind. Falls jedoch eine sehr hohe Frequenzteilungsznhl benötigt wird, kann ein derartiger Frequenzteiler nicht verwendet werden, da in diesem Fall die Schaltverbindungen sehr kompliziert werden.

Bei einer anderen Art von Frequenzteilern v.'ird ein Ringzähler für die Erzielung eines frequenzgeteilten AusgaiioS-signals verv:endet. Bei einem derartigen Frequenzteiler erweist es sich jedoch als nachteilig, dass die Anzahl eier notwendigen Stufen mit der Frequenzteiluri^szahl zuninr.it, so dass bei hohen Frequenzteilungszahlen derartige frequenzteiler aus ökonomischen Gründen nicht praktisch rind.

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Bei den bisher bekannten Tcngeneratoren für elektronische Musikinstrumente, beispielsweise elektrischen Orgeln, ist eine Mehrzahl von Oscillatoren vorgesehen, vrclche den verschiedenen hand- oder fussbotätigten T&sten entsprechen. Mit Hilfe diener Oscillatoren können Tonsignale erzeugt werden. Bei einer anderen Art von bisher bekannten Torigeneratoren werden die Tonsignale von unabhängigen Cscillatoren abgeleitet, welche für die 12 Noten der höchsten Oktave vorgesehen sind. Die Noten niedrigerer Oktaven werden dann mit Hilfe von Frequenzteilern durch Frequenzteilung durch die Zahl Zvei erhalten. Die bisher bekannten Tongeneratoren geben somit Tonsignale ab, welche vorher festgelegt sind. Diese Art von Tongeneratoren erfordert jedoch eine grosse Anzahl von einzelnen Kreisen. Schliessllch erweist sich das Abstimmen jedes Oscillators bzw. des Frequenzteilers als sehr schwierig, so dass eine sehr genaue Musikskala mit den bisher bekannten Generatoren

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schlecht erhalten werden kann.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Frequenzteiler zu schaffen', der die oben geschilderten Nachtelle beseitigt und bei sehr einfachem Aufbau über einen weiten Bereich von Frequenzteilungszahlen entsprechende Ausgangssignale abgibt.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass derselbe eine Mehrzahl von Stufen aufweisenden Binärzählern aufweist, welchen die zu teilenden Eingangsinpulse zugeführt sind, ferner dass ein der kurzzeitigen Speicherung der Teilungszahl dienender Speieher und ein der gleichzeitigen Feststellung des Inhalts des Binärzählers mit dem des Kurzzeitspeichers feststellender Logikkreis vorhanden sind, wobei letzterer einen Ausgangsimpuls und einen Rückstellirapuls für den Binärzähler ra&gibt, sobald eine Übereinstimmung der einzelnen Bit stattfindet und dass ein elektrischer Kreis vorgesehen 1st, welcher eine Speicherung der Frequenzinformation in dem Kurzzeitspeieher bewirkt und die gewünschte Teilungszahl festlegt.

Mit der Erfindung kann ein Tongenerator für elektronische Musikinstrumente geschaffen werden, welcher einen Frequenzspeicher aufweist, um eine Mehrzahl von Informationen entsprechend der gewünschten Frequenz aus einer Vielzahl von Tonsignalen zu speichern. Dabei kann ein Auslesesteuerkreis vorgesehen sein, welcher die Frequenz-Information entsprechend der niedergedrückten Taste ausliest. Ein Tonsignal kann von dem A\isgang des Frequenzteilers abgegeben werden, indem die

Information entsprechend der niedergedrückten Taste in den Kurzzeitspeicher des Frequenzteilers eingegeben wird.

Die Erfindung soll nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen

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näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigen Fig. 1 einen Block, der eine AusfUhrungsform des Frequenzteilers gemäss der Erfindung widergibt,

Fig. 2 ein Schaltdiagramm eines Frequenzteilers entsprechend Fig. 1 und Fig. 3 einen Block, der Teil eines Tongenerators für elektronische Musikinstrumente gemäss der Erfindung ist.

Gemäss Fig. 1 erzeugt ein Impulsgenerator 1 Impulse mit einer Frequenz von beispielsweise 1,888 MHz. Diese Impulse werden dem Eingang der Anfangsstufe eines Binärzählers 2 zugeführt, welcher eine Mehrzahl vin beispielsweise vier Stufen aufweist. Jede Stufe dieses Binärzählers 2 besteht im allgemeinen aus einem Flip-Flop. Der eingestellte Zustand der Flip-Flop entspricht einem logischen Zustand 1, während der zurückgestellte Zustand einem logischen Zustand 0 entspricht. Sobald Impulse des Impulsgenerators 1 abgegeben werden, wechselt der Zähler aufeinanderfolgend von seinem Zustand oooo über die Zustände oool, oolo . . ,1111 bis der Binärzähler 2 zurückgestellt ist. Ferner ist ein Kurzzeitspeieher 4 vorgesehen, welcher die kurzzeitige Binärinformation eines Kreises 6 speichert, dessen Information der gewünschten Teilungszahl entspricht. Bei der beschriebenen Ausführungsform kann eine beliebige Binärinformation entsprechend der Teilungszahl zwischen 2 und 15 innerhalb des Kurzzeitspeichers 4 eingespeichert werden.

Unter der Annahme, dass das gewünschte Ausgangssignal an der Ausgangsklemme T_Q eine Frequenz aufweist, welche einem Zwölftel der Eingangsimpulse entspricht, dann wird in dem Kurzzeitspeieher 4 die Binärinformation lloo eingespeichert,

Die Ausgänge Jeder Stufe des Binärzählers 2 und die Aus-

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gänge für Jedes Bit des Kurzzeitspötöhers 4 sind mit den -.: entsprechenden Eingängen eines Koinzidenzkreises 3 a bis 3 d verbunden. Jedes der Koinzidenzkreise } a bis J d erzeugt ein Ausgangssignal 1, wenn das von einem der Stufen des Binärzählers 2 zugeführte Signal mit dem Bit-Signal des Kurzzeitspeichere 4 übereinstimmt. Die Ausgangssignale der Koinzidenzkreise 2 a bis 3 d werden den Eingängen eines UND-Kreises (AMD-Kreises) 5 zugeführt, welcher ein Ausgangssignal nur dann erzeugt, wenn er ein Signal 1 von allen Koinzidenzkreisen 3 a bis 3 d erhält. Das Ausgangssignal des UND-Kreises 5 wird gleichzeitig Jeder Stufe des Binärzählers 2 als rückstellender Eingangsimpuls zugeführt.

Da der Zustand des Binärzählers 2 von Zustand oooc bis 1111 während der Zufuhr der Eingangsimpulse sich verändert, erzeugen alle Koinzidenzkreise 3 a bis 3 d Ausgangsimpulse an der Klemme Τ_Λ und gleichzeitig einen Rückstellimpuls für den Binärzähler 2, sobald der Binärzähler 2 bis zum Wert lloo gezählt hat. Demzufolge vrird der Binärzähler 2 vom Zustand lloo nach a>oo zurückgestellt, worauf eine erneute Zählung von oooo bis lloo vorgenommen wird. An der Ausgangsklemme Tg₀ wird somit ein Ausgangsimpuls abgegeben, Jedesmal wenn der Binärzähler 2 bis in den Zählzustand lloo gelangt. Dieser Ausgangsimpuls hat eine Frequenz, welche einem Zwölftel der Eingangsimpulse entspricht, so dass die abgegebene Frequenz demzufolge o,157 MHz. beträgt·

Aus der vorangegangenen Beschreibung ergibt sich, dass Ausgangsimpulse mit der gewünschten Frequenz abgegeben werden, wobei der Frequenzteilungsfaktor in dem Kurzzeitspeicher 4 eingespeichert ist. Um zu erreichen, dass der Kurzzeitspeicher 4 die gewünschte Binärinformaticn speichert, kann ein bekannter Kreis wie der Kreis 6 verwendet werden. So können beispielsweise Schalter S₀ bis S, vorgesehen sein, welche dem einzelnen Bit des Kurzzeitspeichers h entsprechen. Ein binärer Zustand ¹¹O" bzw. "1" kann In Jedem

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Bit gespeichert werden, indem die. Schalter S_n bis S., betätigt werden. Ein anderes Beispiel eines derartigen Kreises 6 ist in Fig. 2 dargestellt. In Fig. 2 speichert eine Diodenmatrix 6 c eine Mehrzahl von vorgegebenen Informationen. Eine bestimmte Information wird dadurch festgelegt, indem ein Steuerkreis 6 d angesteuert wird, demzufolge die Matrix 6 c über einen Auslesesteuerkreis 6 b und einen Gatterkreis 6 a Signale dem Kurzzeitspeicher 4 zufuhrt. Diese Anordnung ist deshalb vorteilhaft, weil der Kurzzeitspeieher eine bestimmte Information sehr leicht und schnell einspeichern kann. Anstelle einer Diodenmatrix 6 c kann zur Einspeicherung einer grossen Anzahl von Informationen ebenfalls ein Auslesespeicher (Read only memory) - (ROM) verwendet werden. Ein derartiger Auslesespeicher idt zur Abgabe von Ausgangsimpulsen über einen sehr weiten Bereich von Frequenzteilungszahlen geeignet, wenn die dami^verbundenen Kurzzeitspeicher und Binärzähler eine sehr grosse Anzahl von Stufen aufweisen. Schliesslich kann ebenfalls ein beliebiger Zugangsspeicher (random access memory) - (RAM) verwendet werden, was zu dem Vorteil führt, dass eine vorgegebene Information sehr leicht geändert werden kann.

Pig· 3 zeigt eine Ausführungsform eines Tongenerators für elektronische Musikinstrumente, welche mit veränderlichen Frequenzteilern gemftss der Erfindung versehen sind, wobei die Anzahl der vorgesehenen Frequenzteiler der Anzahl von gleichzeitig auftretenden Tönen beispielsweise 12 entspricht. Gemäss Ziff. 3 ist ein Hauptoscillator Io vorgesehen, welcher Impulse mit einer Frequenz von beispielsweise 1,868 MHz erzeugt. Der Frequenzteiler A entspricht im wesentlichen dem in Fig. 1. Der Frequenzteiler A unterscheidet sich jedoch dahingehend, dass der Binärzähler 2o und der Kurz iseit spei eher 4o jeweils 14 Stufen aufweisen

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und dass die Anzahl der Koinzidendcreise }o a bis 30 η -»ι 14 ist. Der Frequenzteiler A unterscheidet sich gegenüber dem von Fig. 1 ebenfalls dahingehend, dass an der Eingangsseite des Kurzzeitspeichers ko eine Gatterkreis 60 vorgesehen ist. In Fig. 3 ist nur ein Frequenzteiler im Detail dargestellt. Es ist Jedoch einleuchtend, dass entsprechend der Anzahl von gleichzeitig zu erzeugenden Tönen eine entsprechende Anzahl von Frequenzteilern vorgesehen ist. Der Binärzähler 2o jedes Frequenzteilers erhält Impulse von dem Hauptoscillator Io und die Ausgangssignale eines in dem folgenden noch zu beschreibenden Frequenzinformationsspelchers Jo werden den Eingangsklemmen des Gatterkreises 60 zugeführt, dessen Schaltzustand durch die AusgangssignaIe eines Auslesesteuerkreises δο gesteuert ist.

Die Impulse des Hauptosclllators Io werden den Anfangsstufen des Binärzählers 2o zugeführt. Jede Stufe des Binärzählers 2o besteht aus einem Flip-Flop. Der gesetzte Zustand des Flip-Flop entspricht dem logischen Zustand 1, während der zurückgestellte Zustand dem logischen Zustand O entspricht. Demzufolge zählt der Binärzähler·2o "aufeinanderfolgend von 00000000000000 über 00000000000001, OOOOOOOOOOOOIO bis zu 11111111111111.

Die Ausgangsklemme Jeder Stufe des Binärzählers 2o und die Ausgangsklemme Jedes Bit des Kurzzeitspeichers 4o sind mit den Eingangsklemmen der Koinzidenzkreise 30 a bis 3o η verbunden. Jedes der Koinzidenzkreise 30 a bis 30 η erzeugt ein Ausgangssignal 2, wenn das von den Binärzählern zugeführte Eingangssignal mit dem Eingangs-Bit-Signal des Kurzzeitspeichers 4o zusammentrifft. Die Ausgänge der Koinzidenzkreise 30 a bis 3° η werden den Eingängen eines UND-Kreises (AND-Kreises) 50 zugeführt, welcher ein Aus-

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gangsslgnal nur dann erzeugt, wenn es an Signal 1 von allen Kolnzidenzkreisen 3o a bio 3o η erhält. Das Ausgangssignal des UND-Kreises 5o wird gleichzeitig jeder Stufe des Binärzählers 2o als Rucksteil-Impuls zugeführt.

Ss sei angenommen, dass eine Frequenzinformation entsprechend der Binärzahl 11111110000000 entsprechend der Dezimalzahl I6256 in dem Kurzzeitspeicher kO eingespeichert ist. Der Binärzähler 2o führt seinen Zählvorgang in Abhängigkeit der von dem Hauptoscillatcr Io zugeführten Impiilse durch. Sobald der Zählzustand 11111110000000 erreicht ist, erzeugen die Koinzidenzkreise 30 a bis > η AusgangsSignale, durch welche der UND-Kreis 5o ein Ausgangssignal an die Klemme Ioq abgibt, wobei gleichzeitig ein Rückstellsignal für den Binärzähler 2o abgegeben wird. Demzufolge wird der Binärzähler 2o von dem Zählzustand 11111110000000 in den Zählzustand 00000000000000 zurückgestellt, worauf eine erneiite Zählung stattfindet. An der Ausgangsklemme T_Q tritt somit jedesmal ein Ausgangssignal ab, v;enn der Binärzähler 2o bis in den Zählzustand 11111110000000 gezählt hat. Dieser Ausgangsimpuls weist eine Frequenz auf, welche durch Teilung des Eingangsimpulses durch eine Dezimalzahl 16256 erhalten ist, was der Binärzahl 11111110000000 entspricht.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, dass ein Tonsignal entsprechend der in dem Kurzzeitspeicher 4o eingespeicherten Frequenzinformation an der Ausgangsklemme T_Q auftritt.

Der Frequenzinformationsspeicher 7 ο speichert eine vorgegebene Zahl von FrequenzinformatJ onen entsprechend der Zahl von zu erzielenden Tonsignalen, Falls beispielsweise 6l Tasten von CV bis C₇ an der Tastatur vorbanden sind, werden 61 Frequenzinformationen entsprechend den 6l Tonslgnalen in dem Speicher Yo gespeichert. Diener Speicher Yo besteht beispielsweise aus einer DiodeiL^r.i?,tr; x, vicl'-he öl Werte

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speichert, wobei jedes Wort aus lA Bit besteht. Jede Frequenzinformation kann aus einer geeigneten Binärzahl in Übereinstimmung mit der Frequenz des zu erzielenden Tonsignals gewählt werden. Bei der beschriebenen Ausführungsform wurde die Frequenz des Zeitimpulses auf 1,888 Mz. gewählt, demzufolge die auf der rechten Seite des Frequenzinformationsspeichers 7o gegebenen Dezimalzahlen innerhalb des Speichers 7o in Form von Binärzahlen gespeichert sind. Entsprechend der oben getroffenen Wahl beträgt der Frequenzfehler der erzielten Tonsignale I,o3$· Dieser Fehler ist für praktische Anwendungen für die Erzeugung von Tonsignalen mehr als zulässig. Als Frequenzinformationsspeieher 7o kann ebenfalls ein AusIesespeieher (read only memory) ROM verwendet werden. In diesem Fall wird der Frequenzteiler kompakter, wobei zusätzlich mehr Informationen als bei Verwendung einer Diodenmatrix gespeichert werden kann. Bei Verwendung eines beliebigen Zugangsspeichers (random access memory) RAM kann die gespeicherte Information selbst dann noch verändert werden, wenn der Speicher in einem elektronischen Musikinstrument eingebaut ist.

Da der Frequenzinformationsspeicher 7o Frequenzinformation eines beliebig gewünschten Digitalwortes speichern kann, können auch anstelle von Tönen einer harmonischen Tonscala ebenfalls Intonationsscalen und arabische Scalen erzeugt werden.

Der Auslesesteuerkreis 80 liest die Information entsprechend der gedrückten Taste der Tastatur von dem Frequenzinformationsspeicher 7o aus und bewirkt, daß der Gatterkreis 60 eines vorgegebenen Frequenzteilers öffnet, so daß der Kurzzeitspeicher die Ausleseinformation speichert. Demzufolge wird ein Tonsignal entsprechend der Frequenzinformation von dem vorgegebenen Frequenzteiler erzeugt.

Der in der beschriebenen Weise geöffnete Gatterkreis 60 wird daraufhin sofort wieder geschlossen. Sobald eine neue Taste ge-

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drückt wird, wird eine verschiedene Information entsprechend der niedergedrückten Taste kurzzeitig in einem anderen vorgegebenen Frequenzteiler gespeichert, so daß erneut ein Tonsignal mit einer Frequenz erzeugt wird, die der gedrückten Taste entspricht.

Bei den Ausführungsformen von Fig. 1 bis J> weisen die Zähler 4 bzw. l4 Zählstufen auf. Die Anzahl von Stufen des Binär zählers ist jedoch in keiner Weise auf diese Werte beschränkt, sondern kann entsprechend dem Bereich der Teilungszahl zur Erzielung einer gewünschten Frequenz gewählt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Frequenzteiler mit einem Frequenzteilerkreis, welcher bei Empfang von Impulsen Ausgangsimpulse mit der gewünschten geteilten Frequenz abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe eine Mehrzahl von Stufen aufweisenden Binärzählern aufweist, welchen die zu teilenden Eingangsimpulse zugeführt sind, ferner daß ein der kurzzeitigen Speicherung der Teilungszahl dienender Speicher und ein der gleichzeitigen Feststellung des Inhalts des Binärzählers mit dem des Kurzzeitspeichers feststellender Logikkreis vorhanden sind, wobei letzterer einen Ausgangsimpuls und einen Rückstellimpuls für den Binärzähler abgibt, sobald eine Übereinstimmung der einzelnen Bit stattfindet und daß ein elektrischer Kreis vorgesehen ist, welcher eine Speicherung der Frequenzinformation in dem Kurzzeitspeicher bewirkt und die gewünschte Teilungszahl festlegt.

2. Frequenzteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Frequenzteilungszahl festlegende Kreis (6) eine Mehrzahl von Schaltern (S ) bis (S^) aufweist, die mit den entsprechenden Stufen des Kurzzeitspeichers (4) verbunden sind.

3» Frequenzteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Frequenzteilungszahl festlegende Kreis einen Frequenzinformationsspeicher (6„) aufweist, in welchem eine Mehrzahl von vorgewählten Frequenzinformationen eingespeichert ist, und daß zusätzlich ein mit einer Mehrzahl von Ausgängen des Frequenzinformationsspeichers ver-

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bundener Gatterkreis (6_fa), eine bestimmte Frequenzinformation zuteilender Steuerkreis und eine Auslesesteuerkreis vorgesehen sind, wobei letzterer die Frequenzinformation des Steuerkreises von dem Frequenzinformationsspeicher festlegt und den Gatterkreis steuert.

4. Frequenzteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzinformationsspeicher (6 ) eine Diodenmatrix ist.

5. Frequenzteiler nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsspeicher ein Ausiesespeicher (read only memory) (ROM) ist.

6. Frequenzteiler nach Anspruch 3, dadurch g e kennzeichne t, daß der Frequenzinformationsspeicher ein beliebiger Zugangsspeicher (random access memory) (RAM) ist.

7. Frequenzteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe in Verbindung mit einem Tongenerator für elektronische Musikinstrumente verwendet ist.

8. Frequenzteiler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzinformationsspeicher ein Auslesespeicher (read only memory) (ROM) ist.

9· Tongenerator nach Anspruch 7> dadurch g e kenn ze lehnet, daß der Frequenzinformationsspeicher ein beliebiger Zugangsspeicher (random access memory) (RAM) ist.

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