DE2264127C2 - Frequenzteiler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Frequenzteiler mit einstellbarer Frequenzteilungszahl, der eine elektrische Schaltung zur binären Eingabe und Zwischenspeicherung der gewünschten Frequenzteilungszahl aufweist, mit einer Zählschaltung, welche die Eingangsimpulse aufnimmt und in binärer Form zählt, sowie mit einer Torschaltung, die auf die Frequenzteilungszahl und den Zählerstand der Zählschaltung anspricht.

Ein Frequenzteiler der eingangs genannten Bauart ist aus der DE-AS 12 99 023 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung ist vorgesehen zur Einstellung des gewünschten Frequenzteilungsverhältnisses mittels einer Schaltung eine Grobeinstellung von Frequenzen, beispielsweise 10 MHz, 1 MHz und 0,1 MHz vorzunehmen, während eine Feineinstellung durch eine Torschaltung vorgenommen wird, durch welche einzelne impulse oder Impulsgruppen aus einer Impulsreihe eliminiert werden.

Aus der US-PS 33 48 029 ist eine hinsichtlich des Frequenzteilungsverhältnisses einstellbare Frequenzteilerschaltung bekannt, die eine aus mehreren Frequenzteilerstufen aufgebaute Frequenzteilerkette aufweist, -.vobei die jeweiligen Frequenzteilerstufen unterschiedliche Teilungszahlen haben können. An den Ausgang jeder Frequenzteilerstufe sind UND-Glieder angeschlossen, die gemeinsam einen Ringzähler speisen. Der zweite Eingang jedes UND-Glieds ist jeweils mit einer bistabilen Speicherstufe verbunden, die selektiv an bestimmte Ausgänge des Ringzählers angeschlossen werden können, wobei der Ausgang jeder bistabilen Speicherstufe auf ein gemeinsames UND-Glied geführt ist, welches somit bei Erreichen eines bestimmten Zählschrittes des Ringzählers einen Ausgangsimpuls abgibt. Diese bekannte Frequenzteilerschaltung enthält keinen Speicher zur Zwischenspeicherung einer gewünschten Frequenzteilungszahl und ist vergleichsweise kompliziert aufgebaut.

Es sind ferner 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 der Ausgangsklemme jeder Stufe und der Eingangsklemme der gewünschten Stufe des Frequenzteilers vorgesehen sind. Bei dieser Art von Frequenzteilern kann eine Umschaltung der Verbindung in der beschriebenen Art und Weise vorgenommen werden, wenn zwei oder drei in Serie zueinander angeordnete Flip-Flop vorgesehen sind. Falls jedoch eine sehr hohe Frequenzteilungszahl benötigt wird, kann ein derartiger Frequenzteiler nicht verwendet werden, da in diesem Fall die Schaltverbindungen sehr kompliziert werden.

Bei einer anderen Art von Frequenzteilern wird ein Ringzähler für die Erzielung eines frequenzgeteilten Ausgangssignals verwendet. Bei einem derartigen Frequenzteiler erweist es sich jedoch als nachteilig, daß die Anzahl der notwendigen Stufen mit der Frequenzteilungszahl zunimmt, so daß bei hohen Frequenzteilungszahlen derartige Frequenzteiler aus ökonomischen Gründen nicht praktisch sind.

Bei den bisher bekannten Tongeneratoren für elektronische Musikinstrumente, beispielsweise elektrischen Orgeln, ist eine Mehrzahl von Oszillatoren vorgesehen, welche den verschiedenen hand- oder fußbetätigten Tasten entsprechen. Mit Hilfe dieser Oszillatoren können Tonsignale erzeugt werden. Bei einer anderen Art von bisher bekannten Tongeneratoren werden die Tonsignale von unabhängigen Oszillatoren abgeleitet, welche für die 12 Noten der höchsten Oktave vorgesehen sind. Die Noten niedriger Oktaven werden dann mit Hilfe von Frequenzteilern durch Frequenzteilung durch die Zahl Zwei 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. Schließlich erweist sich das Abstimmen jedes Oszillators bzw. des Frequenzteilers als sehr schwierig, so daß eine sehr genaue Musikskala mit den bisher bekannten Generatoren schlecht erhalten werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Frequenzteiler der eingangs genannten Bauart derart auszubilden, daß bei einfachem Aufbau Ausgangsimpulse über einen weiten Bereich von Frequenzteilungszah-

len erhalten werden und die Frequenzteilungszahl mühelos verändert werden kann.

Ausgehend von dem Frequenzteiler der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Torschaltung dann einen Ausgangsimpuls liefert, wenn sie eine Koinzidenz der Frequenzteilungszahl im Zwischenspeicher mit dem Zählerstand der Zählschaltung feststellt

Als Folge der erfindungsgemäßen Ausbildung ist bei einfachem Aufbau eine mühelose Änderung der Frequenzteü'ingszahlen möglich, was durch Austausch des Speichers für die Frequenzteilungszahlen oder durch geeignete programmierbare Schaltungen geschehen kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung soll nunmehr anhand von Ausführungs-

beibpielen näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen Ist. Es zeigt Fig.! einen Block, der eine Ausführungsform des

Frequenzteilers gemäß der Erfindung wiedergibt,

F i g. 2 ein Schaltdiagramni eines Frequenzteilers entsprechend F i g. 1 und

F i g. 3 einen Block, der Teil eines Tongenerators für elektronische Musikinstrumente gemäß der Erfindung ist.

Gemäß F i g. 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 von 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 0000 über die Zustände 0001, 0010 ... 1111 bis der Binärzähler 2 zurückgestellt wird. Ferner ist ein Kurzzeitspeicher 4 vorgesehen, welcher kurzzeitig Binärinformationen einer Schaltung 6 speichert, deren 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 To eine Frequenz aufweist, welche einem Zwölftel der Eingangsimpulse entspricht, wird in dem Kurzzeitspeicher 4 die Binärinformation 1100 eingespeichert.

Die Ausgänge jeder Stufe des Binärzählers 2 und die Ausgänge für jedes Bit des Kurzzeitspeichers 4 sind mit den entsprechenden Eingängen eines Koinzidenzkreises 3a bis 3d verbunden. Jedes der Koinzidenzkreise 3a bis 3d erzeugt ein Ausgangssignal 1, wenn das von einem der Stufen des Binärzählers 2 zugeführte Signal mit dem Bit-Signal des Kurzzeitspeichers 4 übereinstimmt. Die Ausgangssignale der Koinzidenzkreise 3a bis 3d v/erden den Eingängen eines UND-Gliedes 5 zugeführt, welcher ein Ausgangssignal nur dann erzeugt, wenn er ein Signal 1 von allen Koinzidenzkreisen 3a bis 3d erhält. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 5 wird gleichzeitig jeder Stufe des Binärzählers 2 als rückstellender Eingangsimpuls zugeführt.

Da der Zustand des Binärzählers 2 von Zustand 0000 bis 1111 während der Zufuhr der Eingangsimpulse sich verändert, erzeugen alle Komzidenzkreise 3a bis 3d Ausgangsimpulse an der Klemme T₀ und gleichzeitig einen Rückstellimpuls für den Binärzähler 2, sobald der Binärzähler 2 bis zum Wert 1100 gezählt hat Demzufolge wird der Binärzähler 2 vom Zustand 1100 nach 0000 zurückgestellt, worauf eine erneute Zählung von 0000 bis 1100 vorgenommen wird. An der Ausgangsklemme 7o wird somit ein Ausgangsimpuls abgegeben, jedesmal wenn der Binärzähter 2 bis in den ίο Zählzustand 1100 gelangt Dieser Ausgangsimpuls hat eine Frequenz, welche einem Zwölftel der Eingangsimpulse entspricht, so daß die abgegebene Frequenz demzufolge 0,157 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 Binärinformation speichert, kann eine Schaltung 6 verwendet werden. So können beispielsweise Schalter So bis S3 vorgesehen sein, welche den einzelnen Speicherstellen des Kurzzeitspeichers 4 entsprechen. Ein binärer Zustand »0« bzw. »1« kann in jeder Speicherstelle gespeichert werden, indem die Schalter So bis S3 betätigt werden. Ein anderes Beispiel einer derartigen Schaltung 6 ist in F i g. 2 dargestellt. In F i g. 2 speichert eine Diodenmatrix 6c eine Mehrzahl von vorgegebenen Informationen. Eine bestimmte Information wird dadurch festgelegt, indem ein Steuerkreis 6d angesteuert wird, demzufolge die Matrix 6c über einen Auslesesteuerkreis 6b und einen Gatterkreis 6a Signale dem Kurzzeitspeicher 4 zuführt. Diese Anordnung ist deshalb vorteilhaft, weil der Kurzzeitspeicher eine bestimmte Information sehr leicht und schnell einspeiehern kann. Anstelle einer Diodenmatrix 6c kann zur Einspeicherung einer großen Anzahl von Informationen ebenfalls ein Lesespeicher (ROM) verwendet werden. Ein derartiger Lesespeicher ist zur Abgabe von Ausgangsimpulsen über einen sehr weiten Bereich von Frequenzteilungszahlen geeignet, wenn die damit verbundenen Kurzzeitspeicher und Binärzähler eine sehr große Anzahl von Stufen aufweisen. Schließlich kann ebenfalls ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) verwendet werden, was zu dem Vorteil führt, daß eine vorgegebene Information sehr leicht geändert werden kann.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Tongenerators für elektronische Musikinstrumente, welche mit veränderlichen Frequenzteilern gemäß der Erfindung versehen sind, wobei die Anzahl der vorgesehenen Frequenzteiler der Anzahl von gleichzeitig auftretenden Tönen beispielsweise 12 entspricht. Gemäß Ziff. 3 ist ein Hauptoszillator 10 vorgesehen, welcher Impulse mit einer Frequenz von beispielsweise 1,888 MHz erzeugt. Der Frequenzteiler A entspricht im wesentlichen dem in Fig. 1. Der Frequenzteiler A unterscheidet sich jedoch dahingehend, daß der Binärzähler 20 und der Kurzzeitspeicher 40 jeweils 14 Stufen aufweisen und daß die Anzahl der Koinzidenzkreise 30a bis 30/7 14 ist. Der Frequenzteiler A unterscheidet sicn gegenüber dem von Fi g. 1 ebenfalls dahingehend, daß an der Eingangsseite des Kurzzeitspeichers 40 ein Gatterkreis 60 vorgesehen ist. In F i g. 3 ist nur ein Frequenzteiler im Detail dargestellt. Es ist jedoch einleuchtend, daß entspre-&5 chend der Anzahl von gleichzeitig zu erzeugenden Tönen eine entsprechende Anzahl von Frequenzteilern vorgesehen ist Der Binärzähler 20 jedes Frequenzteilers erhält Impulse von dem Hauptoszillator 10 und die

Ausgangssignale eines in dem folgenden noch zu beschreibenden Frequenzinformationsspeichers 70 werden den Eingangsklemmen des Gatterkreises 60 zugeführt, dessen Schaltzustand durch die Ausgangssignale eines Auslesesteuerkreises 80 gesteuert ist. ι

Die Impulse des Hauptoszillators 10 werden den Anfangsstufen des Binärzählers 20 zugeführt. Jede Stufe des Binärzählers 20 besteht aus einem Flip-Flop. Der gesetzte Zustand des Flip-Flop entspricht dem logischen Zustand 1, während der zurückgestellte Zustand dem logischen Zustand 0 entspricht. Demzufolge zählt der Binärzähler 20 aufeinanderfolgend von 00000000000000 über 00000000000001, 00000000000010 bis zu 11111111111111.

Die Ausgangsklemme jeder Stufe des Binärzählers 20 und die Ausgangsklemme jedes Bit des Kurzzeitspeichers 40 sind mit den Eingangsklemmen der llCoinzidenzkreise 30a bis 30/7 verbunden. Jedes der Koinzidenzkreise 30a bis 30/7 erzeugt ein Ausgangssignal 2, wenn das von den Binärzählern 20 zugeführte Eingangssignal mit dem Eingangs-Bit-Signal des Kurzzeitspeichers 40 zusammentrifft. Die Ausgänge der Koinzidenzkreise 30a bis 30n werden den Eingängen eines UND-Gliedes 50 zugeführt, welches ein Ausgangssignal nur dann erzeugt, wenn es ein Signal 1 von allen Koinzidenzkreisen 30a bis 30/7 erhält. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 50 wird gleichzeitig jeder Stufe de* Binärzählers 20 als Rückstell-Impuls zugeführt.

Es sei angenommen, daß eine Frequenzinformation entsprechend der Binärzahl 11111110000000 entsprechend der Dezimalzahl 16256 in dem Kurzzeitspeicher 40 eingespeichert ist Der Binärzähler 20 führt seinen Zählvorgang in Abhängigkeit der von dem Hauptoszillator 10 zugeführten Impulse durch. Sobald der Zählzustand 11111110000000 erreicht ist, erzeugen die Koinzidenzkreise 30a bis 3On Ausgangssignale, durch welche das UND-Glied 50 ein Ausgangssignal an die Klemme 1O₀ abgibt, wobei gleichzeitig ein Rückstellsignal für die Binärzähler 20 abgegeben wird. Demzufolge wird der Binärzähler 20 von dem Zählzustand 11111110000000 in den Zählzustand 00000000000000 zurückgestellt, worauf eine erneute Zählung stattfindet An der Ausgangsklemme 7ö gibt somit jedesmal ein Ausgangssignal ab, wenn der Binärzähler 20 bis in den Zählzustand 11111110000000 gezählt hat. Dieser Ausgangsimpuls weist eine Frequenz auf, welche durch Teilung des Eingangsimpulses durch eine Dezimalzahl 16256 erhalten wird, was der Binärzahl 11111110000000 entspricht.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß ein Tonsignal entsprechend der in dem Kurzzeitspeicher 40 eingespeicherten Frequenzinformation an der Aus gangsklemme To auftritt

Der Frequenzinformationsspeicher 70 speichert eine vorgegebene Zahl von Frequenzinformationen entsprechend der Zahl von zu erzielenden Tonsignalen. Falls beispielsweise 61 Tasten von C2 bis Q an der Tastatur vorhanden sind, werden 61 Frequenzinformationen entsprechend den 61 Tonsignalen in dem Speicher 70 gespeichert. Dieser Speicher 70 besteht beispielsweise aus einer Diodenmatrix, welche 61 Worte speichert, wobei jedes Wort aus 14 Bits 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 MHz gewählt, demzufolge die auf der rechten Seite des Frequenzinformationsspeichers 70 gegebenen Dezimalzahlen innerhalb des Speichers 70 in Form von Binärzahlen gespeichert sind. Entsprechend der oben getroffenen Wahl beträgt der Frequenzfehler der erzielten Tonsignale 1,03%. Dieser Fehler ist für praktische Anwendungen für die Erzeugung von Tonsignalen mehr als zulässig. Als Frequenzinformationsspeicher 70 kann ebenfalls ein Lesespeicher ROM verwendet werden. In diesem Fall wird der Frequenzteiler kompakter, wobei zusätzlich mehr Informationen als bei Verwendung einer Diodenmatrix gespeichert werden können. Bei Verwendung eines Speichers mit wahlfreiem Zugriff RAM kann die gespeicherte Information selbst dann noch verändert werden, wenn der Speicher in einem elektronischen Musikinstrument eingebaut ist.

Da der Frequenzinformationsspeicher 70 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 70 aus und bewirkt, daß der Gatterkreis 60 eines vorgegebenen Frequenzteilers öffnet, so daß der Kurzzeitspeicher 40 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 gedrückt 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 F i g. 1 bis 3 weisen die Zähler 4 bzw. 14 Zählstufen auf. Die Anzahl von Stufen des Binärzählers ist jedoch in keiner Weise auf diese Werte beschränkt, sondern kann entsprechend dem Bereich der Teilungszahl zur Erzielung einer gewünschten Frequenz gewählt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Frequenzteiler mit einstellbarer Frequenzteilungszahl, der eine elektrische Schaltung zur binären Eingabe und Zwischenspeicherung der gewünschten Frequenzteilungszahl aufweist, mit einer Zählschaltung, welche die Eingangsimpulse aufnimmt und in binärer Form zählt, sowie mit einer Torschaltung, die auf die Frequenzteilungszahl und den Zählerstand der Zählschaltung anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Torschaltung (3, 5) dann einen Ausgangsimpuls liefert, wenn sie eine Koinzidenz der Frequenzteilungszahl im Zwischenspeicher (4) mit dem Zählerstand der Zählschaltung (2) feststellt und daß die Zählerschaltung (2) durch den Ausgangsimpuls zurückgestellt wird.

2. Frequenzteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Frequenzteilungszahl festlegende Schaltung (6) eine Mehrzahl von Schaltern (So— S3) aufweist, die mit entsprechenden Stufen eines Zwischenspeichers (4) für die Frequenzteilungszahl verbunden sind.

3. Frequenzteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Frequenzteilungszahl festlegende Schaltung einen Speicher (6c) aufweist, in dem eine Mehrzahl vorgewählter Frequenzteilungszahlen eingespeichert sind, und daß zusätzlich ein mit einer Mehrzahl von Ausgängen des Speichers verbundener Gatterkreis (6a), eine bestimmte Frequenzteilungszahl zuteilender Steuerkreis (6d) und ein Auslesesteuerkreis (6b) vorgesehen ist, wobei letzterer aus dem Speicher die vom Steuerkreis erfaßte Frequenzteilungszahl ausliest und den Gatterkreis steuert.

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

5. Frequenzteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher ein Festwertspeicher ist.

6. Frequenzteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher ein Schreib/Lesespeicher ist.

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