DE2421028A1 - Tongenerator fuer ein musikinstrument, vorzugsweise als orgelpedal - Google Patents

Description

PATENTANWALTS

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS

DR.-ING. HANS LEYH 2421028

Dipl. -Ing. Ernst Rathmann __

München 7i, den 30. April 1974 Melchioretr. 42

Unser Zeichen: M294P-1150

CG. Conn, Ltd. Elkhart, Indiana, USA

Tongenerator für ein Musikinstrument, vorzugsweise als Orgelpedal

Die Erfindung betrifft ein Tongeneratorsystem für ein Musikinstrument, vorzugsweise für ein Orgelpedal, mit einer Tastatur, die zumindest einen Kondensator enthält, .welcher von einer Stromquelle mit einem im wesentlichen konstanten Strom aufladbar ist, um einen im wesentlichen linearen Spannungsanstieg am Kondensator zu bewirken, einem mit dem Kondensator verbundenen Schalter zum Entladen des Kondensators, einem mit einem Potential beaufschlagten Steuerelement, mit welchem der Kondensator in Abhängigkeit von einer an dem Kondensator wirksamen Spannung über den Schalter entladbar ist, um an dem Kondensator eine Schwingung zu erzeugen, und mit Tonlagensteuerschaltungen, um die am Kondensator erzeugte Schwingung selektiv zu übertragen.

Es besteht seit langem ein Bedürfnis für eine elektrische Orgel mit einem eine Oktave, d.h. 13 Tonstufen umfassenden Pedal, um damit unabhängig

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ein Tongeneratorsystem zu steuern. Bin derartiges System ist bereits bekannt (US-PS 3 180 918), jedoch kann mit diesem jeweils nur eine Baßfrequenz erzeugt werden, wobei mit Hilfe von Frequenzteilern gleichzeitig auch Töne einer tieferen Oktave herstellbar sind. Es ist jedoch wünschenswert, Töne unterschiedlichen Charakters mit einem solchen Tongeneratorsystem herzustellen, wobei beispielsweise der Charakter eines Streichbaßtones, eines Prinzipaltones, eines Brummbaßtones oder eines Flötentones wünschenswert ist,-

Da in Orgeln in der Regel Rhythmus systeme Verwendung finden, ist es auch wünschenswert, daß das Tongeneratorsystem an dieses Rhythmus system anpaßbar und zusammen mit diesem verwendbar ist. Ferner soll das Tongeneratorsystem für das Pedal in Verbindung mit Akkorden anwendbar sein, wobei der Grundton und der Quintenton in einem Akkord wechselweise spielbar sein sollen. Bei einem solchen Tongeneratorsystem, das zusammen mit einem Rhythmus system verwendbar ist, soll das-Tongene ratorsystem auch in bestimmten Rhythmen tastbar sein.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Tongeneratorsystem zu schaffen, mit dem die Pedaltöne einer Orgel herstellbar sind und das aufgrund von Tonlageiisteuerschaltungen und entsprechenden Filterschaltungen in der Lage ist. Töne unterschiedlicher Oktaven und unterschiedlicher Toncharakteristiken zu erzeugen. Dieses Tongeneratorsystem soll es möglich machen, daß verschiedene Töne einer Oktave herstellbar sind, wobei auch automatisch eine Änderung der Frequenz in Form eines Quintensprunges möglich sein kann in Abhängigkeit von Taktimpulsen eines Rhythmussystems. Dabei soll jedoch dafür Sorge getragen werden, daß die Toniagensteuerschal . tungen bei der Verwendung des Rhythmus systems eine Doppeltriggerung verhindern, wenn das Pedal in einem geringen vom Rhythmus abweichenden Tempo bedient wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Steuereinrichtungen

- 2 - . vorhanden

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vorhanden sind, um das Steuerpotential an das Steuerelement des Schalters anzulegen, wobei diese Steuereinrichtungen erste Schaltungseinrichtungen, um ein erstes Potential zu erzeugen, welches den Schalter leitend macht und eine Schwingung mit einer Frequenz einer ersten Tonstufe am Kondensator aufbaut, und zweite Schalteinrichtungen umfaßt, um ein zweites Potential zu erzeugen, welches den Schalter leitend macht, um den Kondensator zu entladen und eine Schwingung an diesem zu erzeugen, deren Frequenz verschieden von der Frequenz der ersten Stromstufe ist.

Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.

Ein nach den Merkmalen der Erfindung ausgebildetes Tongeneratorsystem umfaßt ein Pedal, bei dem verschiedene Potentiale von einem Spannungsteiler durch Betätigung der Tastenschalter ableitbar sind, wobei die selektiv ausgewählten Potentiale für die Steuerung einer Konstantstromquelle dienen können, um einen Kondensator mit einer festliegenden Ladegeschwindigkeit aufzuladen. Ein mit dem Kondensator verkoppelter Unijunction-Transistor dient der Entladung des Kondensators und bildet zusammen mit diesem einen Oszillator, um eine Sägezahnschwingung zu erzeugen. Schwingungen, die den Tonstufen in einer Oktave entsprechen, können durch eine Änderung des von der Konstantstromquelle gelieferten Stromes erzeugt werden, womit die Töne einer 8'"-Oktavlage erzeugbar sind. Zusätzlich zur Steuerung der Frequenz der Schwingung durch den von der Stromquelle gelieferten Strom kann auch das an das Gatter des Unijunction-Transistors angelegte Potential.geändert werden, um die Dauer des Sägezahnanstieges zu ändern und damit die Periode bzw. die Frequenz der erzeugten Schwingung. Die Änderung des Gate-Potentials des Unijunction-Transistors kann mit Hilfe eines Rhythmussystems automatisch gesteuert werden, um die Frequenz der Schwingung von der

- 3 - Frequenz

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Frequenz des Grundtones auf die Frequenz der dazugehörigen Quinte zu ändern. Dabei kann diese Frequenzänderung wechselweise automatisch entsprechend einem gewünschten Rhythmus erfolgen. Der Oszillator triggert einen Frequenzteiler, um eine Rechteckschwingung mit der halben Frequenz der Sägezahnschwingung zu erzeugen, womit es möglich ist, Töne in einer 16¹ -Oktavlage herzustellen. Die Rechteckschwingung und die Sägezahnschwingung können in einem Kombinationsnetzwerk summiert werden, um eine dritte Schwingung zu erzeugen, die eine Sägezahnschwingung darstellt und in der 16' -Oktavlage liegt. Diese drei verschiedenen Schwingungen können individuell getastet und ausgefiltert werden, um verschiedene Pedaltöne zu erzeugen. Die für die Austastung verwendeten Tonlagensteuers chaltungen können dabei ebenfalls von dem Rhythmus system gesteuert werden, so daß diese unterschiedlichen Pedaltöne mit einem bestimmten gewünschten rhythmischen Effekt auftreten. Die Tonlagensteuer schaltungen verhindern Doppeltriggerungen, wenn ein Pedal geringfügig außerhalb des rhythmischen Tempos betätigt wird.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Pedal-Tongeneratorsystems gemäß der Erfindung;

Fig. 2 im System gemäß Fig. 1 erzeugte Schwingungsformen; Fig. 3 ein Schaltbild des Tongeneratorsystems gemäß Fig. 1;

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Tonlagensteuer s chaltung.

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In Fig. 1 ist ein Pedal-Tongeneratorsystem gemäß der Erfindung als Blockschaltbild dargestellt. Eine Tastatur 10 steuert ein Abstimmnetzwerk 12, das die bestimmten Noten zugeordneten Potentiale erzeugt. Die Tastatur kann das üblicherweise bei Orgeln benutzte Pedal sein, jedoch kann sie auch aus einem Teil des Manuals bestehen. Das vom Abstimmnetzwerk 12 erzeugte Potential wird einer Speicherschaltung 14 zugeführt, welche zur Ansteuerung einer Konstantstromquelle 16 dient, die ihrerseits für die Frequenzsteuerung eines Oszillators 18 Verwendung findet. Der Oszillator 18 erzeugt Töne in der 8.' -Oktavlage der Orgel. Diese Töne des Oszillators 18 werden von einer Abtastschaltung 20 abgetastet und an eine Tonlagensteuerschaltung 22 für die Erzeugung eines Streichbaßtones angelegt. Die von der Tonlagensteuerschaltung 22 gelieferten Töne werden über ein Formatfilter bzw. ein 8' -Streichbaßfilter an die Klemme angelegt, an welche das nicht dargestellte Niederfrequenzsystem angeschlossen ist.

Das Ausgangs signal des Oszillators 18 wird auch einem Teiler 28 zugeführt, der Töne in der 16' -Oktavlage erzeugt. Diese Töne vom Teiler 28 werden einer Tonlagensteuerschaltung 30 zugeführt, mit der die 16' -Töne austastbar sind. Diese 16' -Töne werden über ein Filter 32 in Form eines 16' Brummbaßfilters angelegt, das die Schwingungsform derart verändert, daß der Toncharakter eines Brummbasses erhalten wird. Der Ausgang des Filters 32 liegt an der Klemme 26 für den Anschluß des NF-Systems.

Die 8' -Töne der Abtastschaltung 20 werden an die eine Seite eines Potentiometers 35 angelegt, an dessen anderer Seite die 16' -Töne vom Teiler 28 liegen. Auf diese Weise können über den Abgriff 36 des Potentiometers summierte 8^r -und 16' -Töne abgegriffen und einer Tonlagensteuerschaltung 38 zugeführt werden. Die von der Tonlagensteuerschaltung 38 gelieferten Töne werden über ein 16' -Prinzipalfilter an die Klemme 36 zur Ansteuerung des NF-Systems übertragen.

- 5 - Zusätzlich

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Zusätzlich zu den von der Tastatur bzw. dem Pedal 10 gesteuerten Funktionen kann ein automatisches Rhythmussystem 45 vorgesehen sein, das Taktimpulse für verschiedene Rhythmusarten liefert, welche durch entsprechende Register im Rhythmus system 45 eingestellt werden. Die Ausgangssignale von der Tastatur 10 und von dem Rhythmus system 45 werden einer Quintenstufe 48 zugeführt, die mit dem Oszillator 18 verbunden ist. Diese Quintenstufe 48 ändert die Frequenz des Oszillators 18, um, wie nachfolgend näher erläutert, einen anderen Ton zu erzeugen. Impulse von der Tastatur 10 und von dem Rhythmussystem 45 werden auch an die Tonlagensteuerschaltungen 22, 30 und 38 angelegt,, um diese zu steuern.

In Fig. 2 sind Schwingungsformen dargestellt, wie sie in dem Pedal-Tongeneratorsystem, auftreten. Die Zeile A zeigt die Schwingungsform, wie sie vom Oszillator 18 erzeugt und an die Abtastschaltung 20 angelegt wird. Diese Schwingungsform stellt eine Sägezahnschwingung dar und hat eine Frequenz, die der 8^r -Oktavlage entspricht. Wie bereits erwähnt, wird diese Frequenz von dem Abstimmnetzwerk 12 gesteuert in Abhängigkeit von der Betätigung der Tastatur 10. Die Frequenz des Oszillators 18 kann jedoch auch von der Quintenstufe 48 aus, wie nachfolgend erläutert wird, gesteuert werden. Die Zeile B zeigt ein zweites vom Oszillator 18 abgegebenes Aus gangs signal, das in Form von Impulsen zum Zeitpunkt der Rückflanke des Sägezahnsignals zur Verfügung steht. Dieses Impulssignal wird dem Teiler 28 zugeführt, um am Ausgang des Teilers ein Rechtecksignal zu erzeugen, das in der Zeile C gemäß Fig. 2 dargestellt ist. Dieses Rechtecksignal hat die halbe Frequenz des Sägezahnsignals in der Zeile A und entspricht somit der 16' -Oktavlage. Das vom Schleifer 36 des Potentiometers 35 abgegriffene Signal ist in der Zeile D gemäß Fig. 2 dargestellt. Dieses Signal besteht aus einer Säge Zahnschwingung mit derselben Frequenz wie das Rechtecksignal in der Zeile C. Diese Sägezahnschwingung mit halber Frequenz ergibt sich aus der Addition der Sägezahnschwingung in der Zeile A und der Rechteckschwingung in der Zeile C. Auf diese Weise stehen Säge Zahnschwingungen

- 6 - . in der

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in der 8' -Oktavlage und der 16' -Oktavlage sowie eine Rechteckschwingung in der 16' -Oktavlage zur Verfugung. Diese Schwingungen werden nach der Aufschaltung auf die zugeordneten Filter in einer durch das Filter festgelegten Weise geformt, um die dem gewünschten Toncharakter entsprechende Schwingung zu schaffen!'

In Fig. 3 ist das Schaltbild des Pedal-Tongeneratorsystems gemäß Fig. 1 dargestellt. Die Tastatur 10 enthält zwei Schalter 50 und 5.2, die von einer Taste oder einem Pedal betätigt werden können. Bei dem in Fig. 3 dargestellten System sind 13 Schalter 50 und 52 für ein 13-Tonstufen-Pedal vorgesehen, welches die Tonstufen einer Oktave von Cl bis Bl und die Oktavstufe C2 des Grundtones umfaßt. Die einzelnen Tonstufen sind in der Darstellung mit entsprechenden Buchstaben zwischen den Schaltern an- ■ gedeutet.

Die einzelnen Schalter 50 liefern verschiedene Potentiale für jede Tonstufe der Tastatur entsprechend ihrer Zuordnung zur Frequenz der Tonstufe. Um bestimmte Teilpotentiale zu schaffen, sind vier verschiedene Spannungsteilerketten 54, 55, 56 und 57 vorgesehen, die an einem über eine Leiter 60 und einen Widerstand 61 zugeführten stabilisierten Potential liegen. Jede Spannungsteilerkette besteht aus einer Vielzahl von in Serie geschalteten Widerständen mit Abgriffen, um unterschiedliche Spannungspotentiale ableiten zu können. Die Schalter 50 sind jeweils, wenn sie betätigt werden, an einen Abgriff der Spannungsteilerkette angeschlossen und greifen das entsprechende Potential über einen Leiter 65 ab. Jeder Schalter 50 ist als Doppelschalter ausgebildet und liefert im betätigten Zustand die abgegriffenen Potentiale, die den Tonstufen der tieferen Frequenz zugeordnet sind. Ein Aufbau dieser Art ist bekannt und in der US-PS 3 180 918 beschrieben. Wenn bei der Anordnung gemäß Fig. 3 zwei Schalter 50 betätigt werden, wird lediglich das Potential an den Leiter 65 angelegt, das dem Schalter mit der Tonstufe der niederen Frequenz zugeordnet ist.

- 7 - Das

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Das durch die Betätigung der Schalter 50 über den Leiter 45 zur Verfügung stehende Potential wird an einen Kondensator 66 angelegt, um diesen aufzuladen. Das Potential ist ferner über einen Widerstand 67 am Gate eines Feldeffekttransistors 80 wirksam. Dieser Transistor 80 ist mit seiner Drain-Elektrode an den Leiter 60 angeschlossen und wird über diesen mit dem stabilisierten Potential beaufschlagt. Die Source-Elektrode ist über ein Potentiometer 81 und einen Widerstand 82 an Masse angeschlossen.

Ein als Stromquelle dienender Transistor 84 liegt mit der Basis an einem Spannungsteiler aus den Widerständen 82 und 83 und ist mit seinem Emitter über einen Widerstand 85 an den Abgriff des Potentiometers 81 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 84 liegt an einem Kondensator 86 und liefert einen konstanten Strom zum Aufladen dieses Kondensators, wobei die Ladegeschwindigkeit von der an das Gate des Feldeffekttransistors 80 angelegten Vorspannung abhängt.

Parallel zum Kondensator 86 liegt ein Unijunction-Transistor 88, dessen Basis über einen Widerstand 89 an Masse liegt und dessen Emitter mit der spannungsmäßig hochliegenden Seite des Kondensators 86 verbunden ist. Das Gate des Unijunction-Transistors 88 ist mit einem Spannungsteiler aus den Widerständen 90 und 91 verbunden, die zwischen dem Leiter mit dem stabilisierten Potential und Masse liegen. Das Potential auf dem Leiter 60 wird innerhalb enger Grenzen mit Hilfe einer Stabilisations schaltung 62 in bekannter Weise konstant gehalten. Wenn der Kondensator 86 auf eine Spannung aufgeladen wird, bei der der Emitter des Transistors auf die Gate-Spannung angehoben wird, leitet der Transistor 88 Strom und entlädt den Kondensator 86 über den Widerstand 89. Die Ladezeit für den Kondensator hängt von der Ladegeschwindigkeit ab, welche mit Hilfe des Feldeffekttransistors 80 gesteuert wird. Dementsprechend steuert das durch den Tastenschalter angelegte Potential die Ladegeschwindigkeit und die Zeitdauer, nach der die Zündung erfolgt, und damit die Periode s.owie

- 8 - die Frequenz

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die Frequenz der Schwingungsform, die am Kondensator 86 durch das Aufladen und Entladen entsteht.

Ein Feldeffekttransistor 94 ist mit seinem Gate an die spannungsmäßig hoch liegende Seite des Kondensators 86 angeschlossen. Die Drain-Elektrode wird von dem stabilisierten Potential über die Leitung 60 beaufschlagt, wogegen die Source-Elektrode über einen Widerstand 95 an Masse liegt. Dieser

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Transistor ist in Folgeschaltung betrieben und bewirkt ein Potential auf dem Leiter 96, das der Spannung am Kondensator 86 entspricht. Entsprechend wird eine Dreieckschwingung auf dem Leiter 96 erzeugt, die im wesentlichen der Schwingungsform in der Zeile. A gemäß Fig. 3 entspricht.

Der in Fig. 1 dargestellte Teiler 28 wird in Fig. 3 von der Multivibratorschaltung mit den Transistoren 100 und 102 gebildet. Diese beiden Transistoren sind als bistabiler Multivibrator geschaltet und liegen mit beiden Emittern gemeinsam über den Widerstand 89 an Masse, über welchen der Kondensator 86 entladen wird. Die beiden Transistoren 100 und 102 sind in bekannter Weise abwechselnd leitend, wobei entsprechend der Multivibrator seinen Schaltungszustand ändert. Das Entladen des Kondensators 86 über den Widerstand 89 löst an diesem einen positiv ansteigenden Impuls aus, der unmittelbar an den Emitter der Transistoren 100 und 102 angelegt wird. Dieser Impuls ist in Fig. 2 in der Linie B dargestellt und schaltet denjenigen Transistor 100 oder 102 aus, der zuvor leitend war. Damit steigt dessen Kollektorpotential an. Dieses Kollektorpotential wird an die Basis des anderen Transistors übertragen und macht diesen leitend. Da der positiv ansteigende Impuls am Widerstand 89 einmal während jedes Zyklus der Schwingungsform am Kondensator 86 erzeugt wird, ändert der Multivibrator seinen Schaltzustand während jedes Zyklus einmal mit dem Ergebnis, daß ein kompletter Zyklus durch den Multivibrator während jeweils zwei Zyklen der am Kondensator 86 wirksamen Schwingungsform erzeugt wird. Am Kollektor .jedes der Transistoren 100 und 102 entsteht eine Rechteckschwingung entsprechend

-· 9 - der Linie

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der Linie C gemäß Fig. 2, wobei jedoch bei der Schaltung gemäß Fig. 3 nur dia Rechtecks cnwir.gu:;g vcrr. Kollektor de= Transistors 100 abgegriffen wird.

Die Sägezahnschwingung auf dem Leiter 96 und die Rechteckschwingung auf dem Leiter 103, der mit dem Kollektor des Transistors 100 verbunden ist, werden an das Summiernetzwerk 35 angelegt, das die Widerstände 104, 105 und 106 umfaßt. Das durch die Sümmierung erhaltene Aus gangs signal steht auf dem Leiter 108 zur Verfugung, der im Verbindungspunkt 36 zwischen den beiden Widerständen 105 und 106 angeschlossen ist. Die Sägezahnschwingung mit der niederen Frequenz gemäß der Zeile D in Fig. 2 steht an diesem Verbindungspunkt 36 zur Verfügung.

Mit dem Oszillator 18 ist gemäß Fig. 1, wie bereits erwähnt, die Quintenstufe 48 verbunden, um die Frequenz des Oszillators z.B. zum Spielen eines bestimmten Rhythmus zu ändern. Diese Quintenstufe 48 kann von dem Rhythmus system 45 gesteuert sein, welches an die Klemme 115 ein Potential anlegt, wenn die fünfte Tonstufe gewünscht wird. Das Rhythmussystem kann entsprechend der US-Patentanmeldung 156 326 vom 24. Juni 1971 aufgebaut sein.

Die Quintenstufe ist an das Gate des Unijunction-Transistors 88 angeschlossen und umfaßt die Widerstände 109 und 110, die Diode 111 sowie den mit der Leitung 60 für das stabilisierte Potential verbundenen Widerstand 112. Der Transistor 114 liegt mit seinem Kollektor am Verbindungspunkt der Diode 111 mit dem Widerstand 112 und ist mit seinem Emitter an Masse angeschlossen. Das von der Klemme 115 des Rhyhthmussystems 45 aus über den Widerstand 116 an die Basis des Transistors 114 angelegte Potential macht diesen selektiv leitend. Damit fällt das Kollektorpotential des Transistors 114 auf nahezu Massepotential ab, so daß am Verbindungspunkt der Diode 111 mit dem Widerstand 112 ebenfalls nahezu Massepotential wirksam ist.

- 10 - Dies

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Dies bewirkt, daß die Widerstände 109 und 110 sowie die Diode 111 effektiv praktisch parallel zum Widerstand 91 geschaltet sind und das Gate-Potential am Unijunction-Transistor 88 verringern. Durch das verringerte Gate-Potential wird der Unijunction-Transistor 88 gezündet, sobald der Kondensator 86 auf einen geringeren Wert umgeladen wird, wodurch die Periodendauer der erzeugten Schwingung verkürzt und entsprechend die Frequenz vergrößert wird, wenn der Transistor 114 leitet*

Für den Fall, daß beim Betätigen eines Pedals über den Tastenschalter ein Potential an den Oszillator 18 derart anlegt, daß die Tonstufe C erzeugt wird, bewirkt die im Betrieb befindliche Quintenstufe, daß die Frequenz des Oszillators um einen Quintensprung vergrößert wird, d.h. die Tonstufe G erzeugt wird. Diese Tonstufe G entspricht der Quinte des Grundtones mit der Tonstufe C. Daraus ergibt sich, daß durch die Wirkungsweise des Transistors 114 der Oszillator 18 veranlaßt wird, anstelle der dem Grundton mit der Tonstufe C zugeordneten Frequenz die Quinte dieses Tones, nämlich die Frequenz der Tonstufe G abzugeben.

An das Gate des Unijunction-Transistors 88 ist eine externe Klemme 92 angeschlossen, an welche Potentialwerte angelegt werden können, um die Frequenz der Schwingung zu beeinflussen. Durch das Anlegen unterschiedlicher Potentiale an die Klemme 92 kann die durch den Kondensator 86 und den Transistor 88 frequenzmäßig bestimmte Schwingung des Oszillators schrittweise geändert werden, um z. B. einen "gehenden Baßeffekt" (walking bass effect) zu err^ugen.

Die Tonlagensteuerschaltung 38 für einen 16' -Brummbaßton umfaßt einen Transistor 120. Die Sägezahnschwingung am Verbindungspunkt 36 wird über einen Widerstand 121 an den Emitter dieses Transistors angelegt. Das Schaltpotential wird an einem Kondensator 122 erzeugt und über einen Widerstand 123 an die Basis des Transistors 120 angelegt, um dessen Leit-

- Il - fähigkeits-

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fähigkeits zustand und damit das Anschwingen und das Ausklingen des Brummbaßtones zu steuern. Der Ladungszustand des Kondensators

122 wird durch den Transistor 125 eingestellt, der als Tor mit zwei Eingängen arbeitet. Die Basis des Transistors 125 liegt über einen Widerstand 126 am Leiter 129, der an die Klemme 127 des Rhythmus systems 45 angeschlossen ist. Der Leiter 129 ist auch mit dem Kollektor eines Transistors 131 verbunden, der von der Klemme 130 des Rhythmussystems aus mit einem Signal beaufschlagt wird. Der Emitter des Transistors 125 liegt an dem Leiter 132, der an die Tastenschalter 52 angeschlossen ist, so daß, wenn immer ein Pedal betätigt wird, das stabilisierte auf dem Leiter 60 wirksame Potential am Emitter des Transistors 125 wirkt.

Wenn das Rhythmus system nicht benutzt wird, ist Massepotential an der Klemme 127 wirksam und die Basis des Transistors 125 über den Widerstand 126 mit Massepotential beaufschlagt, so daß dieser Transistor leitend wird. Wenn ein Tastenschalter 52 betätigt wird, wirkt das dadurch auf der Leitung 132 wirksame Potential vom Emitter auf den Kollektor des Transistors 125 und bewirkt eine Umladung des Kondensators 122. Der Kollektor des Transistors 125 ist mit dem Kondensator 122 über eine Diode 134 und einen Widerstand 35 verbunden, über welche der Ladestrom zum Kondensator fließt. Das am Kondensator 122 erzeugte Potential wird über den Widerstand

123 an die Basis des Transistors 120 übertragen und macht diesen leitend, so daß der an den Emitter angekoppelte 16' -Prinzipalton an den Kollektor angekoppelt wird und über den Kondensator 138 an der Basis des Transistors 140 wirkt. Die Ladegeschwindigkeit des Kondensators 122 steuert das Anschwingen des Prinzipaltones. Der Transistor 140 verstärkt dieses Signal und liegt es an das Prinzipalfilter 40 an, von welchem es aus über die Klemme 26 zum NF-System übertragen wird.

Das Abklingen des Prinzipaltones wird durch die Entladegeschwindigkeit des Kondensators 122 gesteuert. Wenn der Tastenschalter 52 durch Los-

- 12 - lassen

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lassen des Pedals geöffnet wird, entlädt sich der Kondensator 122 normalerweise über die Widerstände 123 und 142 und die Diode 143 aus einem als Diode geschalteten Transistor. Um einen Dauertoneffekt zu bewirken, kann diese Entladegeschwindigkeit verhältnismäßig klein sein. Wenn dagegen ein rasches Abklingen des Tones erwünscht wird, kann über eine Klemme 145 ein negatives Potential an den Kondensator 142 angelegt werden, indem ein entsprechender Schalter an der Orgel betätigt wird. Dieses negative Potential wird über einen Widerstand 146 an den Kondensator 142 angelegt und bewirkt eine rasche Entladung, womit die Halte zeit für den Ton wesentlich verringert wird.

Die Toniagensteuerschaltung 22 für den 8' -Streichbaßton wird in gleicher ' Weise über ein Gatter mit zwei Eingängen in Form des Transistors 150 gesteuert. Der Emitter dieses Transistors ist ebenfalls mit dem Leiter 132 verbunden, der über die Tastenschalter 52 das stabilisierte Potential auf dem Leiter 60 anlegt. Die Basis des Transistors 150 liegt über einen Widerstand 151 und einen Leiter 129 an der Klemme 127 des Rhythmussystems 45 und ist ferner an den Kollektordes Transistors 131 ange- · koppelt, dessen Basis an die Klemme 130 des Rhythmus systems angeschlossen ist. Die Toniagensteuerschaltung 22 umfaßt einen Transistor 154, der an seinem Emitter über einen Leiter 96 und einen Kondensator mit dem 8' -Ton beaufschlagt wird. Dieser Ton wird von dem Transistor 154 weiter übertragen, wobei die Anschwing- und die Abklingcharakteristik des Tones gesteuert wird.

Wenn das Rhythmus system abgeschaltet und die Basis des Transistors geerdet ist, wird durch die Betätigung eines Tastenschalters 52 das stabilisierte Potential vom Emitter auf den Kollektor des Transistors 150' übertragen und an den Widerständen 158, 159 und 160 wirksam. Der Spannungsabfall am Widerstand 160 wird über einen Kondensator 162 an die Basis eines Transistors 165 angelegt und am Widerstand 163 wirksam. Das über

- 13 - den

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den Transistor 150 angelegte Potential veranlaßt den Transistor 165, anfänglich einen hohen Strom, zu führen, welcher seinerseits den Transistor 166 leitend macht. Diese Wirkung ergibt sich aus dem Stromfluß durch den Widerstand 168, der in Serie zu dem Transistor 165 liegt und an welchem sich eine Spannung aufbaut, die zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 166 wirksam wird. Wenn'der Transistor 166 Strom führt, besteht ein Stromweg vom Kollektor des Transistors 150 über die Widerstände 158 und 159, die Diode 169 und den Transistor zum Kondensator 170, über welchen dieser aufgeladen wird.

Die Ladung am Kondensator 170 wirkt über die parallel geschalteten Widerstände 172 und 173 auf die Basis des Transistors 154, um diese leitend zu machen. Dieses bewirkt, daß der 8' -Ton an den Emitter des Transistors 154 übertragen wird und über dessen Kollektor sowie den Koppelkondensator 175 auf die Basis des Transistors 176 wirkt. Eine Spannungsteilers chaltung aus dem veränderlichen Widerstand 185 sowie den Widerständen 186, 187 und 188 bewirkt, daß an der Basis des Transistors 154 über einen Widerstand 189 eine Spannung wirksam , · wird, mit der die am Kondensator 170 erforderliche Schwellwertspannung steuerbar ist, um den Transistor 154 leitend zu machen. Der Widerstand 188 kann aus einem temperaturabhängig veränderlichen Widerstand bestehen, um die Temperaturabhängigkeit der Schwellwertspannung zu kompensieren. Das Einschalten des Transistors 154 steuert das Anschwingen des 8' -Tones,um einen Streichbaßeffekt zu bewirken. Der Transistor 176 verstärkt das vom Kollektor des Transistors 154 gelieferte Signal und überträgt es zum Streichbaßfilter 24, das aus gangs seitig mit der Klemme 26 zur Ansteuerung des NF-Systems verbunden ist.

Wenn der Tastenschalter 52 freigegeben wird, wird das Ladepotential vom Kondensator 170 entfernt, so daß sich dieser Kondensator über den Widerstand 180 und die Diode 182 entladen kann, die an die Klemme

- 14 - anges chlos s en

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angeschlossen sind. Das Potential an der Klemme 184 kann mit Hilfe eines Schalters der Orgel zwischen zwei Werten geändert werden. Zunächst wird der Kondensator 170 rasch auf das Potential an der Klemme 184 entladen und anschließend mit einer geringeren Entladegeschwindigkeit über die Widerstände 172 und 173 sowie die Basisemitterstrecke des Transistors 154 weiter entladen. Durch die Einstellung des an der Klemme 184 wirksamen Potentials kann der Punkt eingestellt werden, an dem die rasche Entladung aufhört, d.h. es kann dadurch die Abklingcharakteristik des Streichbaßtones beeinflußt werden.

Eine weitere Entladungsstrecke für den Kondensator 170 ist über die Basiskollektorstrecke des Transistors 166, die Widerstände 167 und 168, die Diode 190 sowie den Widerstand 191 vorgesehen, der mit einer Klemme-192 verbunden ist. Diese Klemme 192 kann selektiv über einen Schalter der Orgel an Masse angeschlossen werden. Wenn an der Klemme 192 Massepotential wirksam ist, wird der Kondensator 170 sehr rasch entladen, so daß im wesentlichen kein Halteeffekt bzw. kein Ausklingeffekt vorhanden ist und der Streichbaßton rasch abklingt. Die Wirkungsweise zum Aufladen und Entladen des Kondensators 170 wird in der'US-PS 3 670 605 beschrieben. Der Widerstand 173 liegt parallel zum Widerstand 172 und dient zur Einstellung einer gewünschten Entladecharakteristik. Dies ist erforderlich, da der mit gestrichelten Linien angedeutete Teil der Schaltung als integrierter Schaltkreis ausgeführt sein kann. Der externe Transistor 173 dient der Modifizierung der Abklingcharakteristik, der Tonlagensteuersc^altung und bewirkt den gewünschten charakteristischen Verlauf für eine bestimmte Anwendung.

Wenn das Rhythmus system 45 wirksam, ist, wird das Massepotential von der Klemme 127 abgeschaltet und an die Klemme 128 angelegt. Der automatische Taktimpuls des Rhythmus systems liegt an der Klemme 130. Diese Taktimpulse werden über die Widerstände 194 und 195 abgeleitet und über einen Kondensator 196, der vom Verbindungspunkt der beiden

- 15 - Widerstände

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Widerstände 194 und 195 zur Basis des Transistors 131 verläuft, an dieser Basis des Transistors wirksam. Dadurch wird bewirkt, daß der Transistor 131 für jeden Taktimpuls zu dem effektiv auf Massepotential liegenden Leiter 129 leitend wird, um den Gattertransistor 125 in der Prinzipal-Tonlagensteuers chaltung 38 und den Gattertransistor 150 in der Streichbaß-Tonlagenschaltung 22 leitend zu machen. Wenn damit ein Pedal betätigt und ein Tastenschalter 52 geschlossen wird, wird das Tastpotential intermittierend über die Transistoren 125 und 150 in Abhängigkeit von den Taktimpulsen des Rhythmus systems übertragen.

Der Transistor 125 arbeitet, wenn ein Pedal zum erstenmal betätigt wird, um einen Schalter 52 zu schließen, ohne daß Massepotential vom Transistor 131 in Abhängigkeit von einem Rhythmus impuls empfangen wird. Dies ergibt sich aufgrund des an der Klemme 128 wirksamen Massepotentials, das über die Diode 198, den Kondensator 199 sowie die Widerstände 206 und 126 an die Basis des Transistors 125 angelegt wird. Der betätigte Tastenschalter 52 legt ein positives Potential über den Widerstand 207 an, um den Kondensator 199 umzuladen und den Transistor 125 für eine kurze Zeit abzuschalten. Daher arbeitet der Transistor 125 und damit die Tonlagensteuerung 38 nur einmal nach einer Betätigung eines Pedals, jedoch wird er weiter in Abhängigkeit von Rhythmus impuls en betätigt, indem durch den Transistor 131 der Leiter 132 an Masse angeschlossen und damit auch Masse an der Basis des Transistors 125 wirksam wird. Der Transistor in der Toniagensteuerschaltung für den Streichbaßton wird nicht auf diese Weise getastet, da mit der Basis des Transistors 150 kein Kondensator verbunden ist.

Der Leiter 132 ist an eine Klemme 200 angeschlossen, so daß das durch die Betätigung eines Tastenschalters 52 an dieser Klemme wirksame Potential an ein äußeres Hilfsgerät angelegt werden kann, das mit der Orgel verbunden ist. An diese Klemme 200 ist auch ein Potential anlegbar,

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um die Toniagensteuerschaltungen zu betreiben. In gleicher Weise ist eine Klemme 202 mit dem Kollektor des Transistors 150 verbunden, so daß das von diesem zur Steuerung der Streichbaß-Tonlagensteuerschaltung gelieferte Potential auch an ein Hilfsgerät anlegbar ist bzw. ein ext ernes Potential zur Steuerung der Tonlagensteuers chaltung anlegbar ist.

Zwischen die Klemme 200 und 203 kann ein großer Kondensator 205 geschaltet werden, der eine Doppeltriggerung des Transistors 131 verhindert. Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist in Fig. 4 für den Fall beschrieben, daß ein Rhythmusimpuls kurz nach dem Betätigen des Pedals angelegt wird, wobei die Rhythmus impulse in der Zeile E und die Wirkungsweise des durch das Pedal ausgelösten Schalters 52 in der Zeile F gezeigt wird. Wenn der erste Rhythmus impuls Bl empfangen wird, wird der Transistor 131 leitend gemacht. Wenn dann das Pedal betätigt und der Schalter 52 geschlossen wird, "liegt das stabilisierte Potential über den Schalter und den Leiter 132 an der Klemme 200. Dieses Potential wird über den Kondensator 205 an den Emitter des Transistors 131 angeschlossen, so daß dieser Transistor nicht in Abhängigkeit von dem nächsten Rhythmusimpuls E2 leitend wird, da das Emitterpotential über dem Potential des an die Basis angelegten Impulses' liegt. Das an dem Emitter des Transistors 131 wirksame Potential nimmt mit der Entladung des Kondensators 205 exponentiell ab, wie aus der Kurve G hervorgeht, die den Rhythmus impuls en E überlagert ist. Der Transistor 131 wird leitend in Abhängigkeit von dem nächsten Rhythmus impuls E3, da das Emitterpotential unter das Potential dieses Rhythmusimpulses an der Klemme 130 abgefallen ist. Damit wird der Transistor 131 wieder leitend gemacht , um Massepotential an den Leiter 129 anzulegen und die Transistoren .150 und 125 leitend zu machen, womit die Tonlagensteuerschaltung für den ' Streichbaßton und den Prinzipalton eingeschaltet wird.

Der Kondensator 205 bewirkt also eine Zeit, während welcher die Rhythmus-

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impulse nach dem Schließen eines Tastenschalters 52 die Tonlagensteuerschaltungen nicht triggern können. Damit wird eine Doppeltriggerung vermieden, wenn das Pedal etwas außerhalb des Tempos betätigt wird, was aus musikalischen Gründen wünschenswert ist. Es sind auch noch andere Schaltungsanordnungen möglich, um derartige Doppeltriggerungen zu vermeiden.

Das vorausstehend beschriebene Tongeneratorsystem ist besonders vorteilhaft für die Erzeugung von Pedaltönen bei elektrischen Orgeln, wobei das System in Verbindung mit einem Rhythmussystem verwendbar ist, so daß die Pedaltöne im vorgesehenen Rhythmus auftreten. Der Tongenerator kann auch derart betrieben werden, daß der Grundton oder die Quinte eines Akkords in der Rhythmusfolge auftritt.

- 18 - Patentansprüche

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Claims (10)

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   Patentansprüche

   IJ Tongeneratorsystem für ein Musikinstrument mit einer Tastatur, die zumindest einen Kondensator enthält, welcher von einer Stromquelle mit einem im wesentlichen konstanten Strom aufladbar ist, um einen im wesentlichen linearen Spannungsanstieg am Kondensator zu bewirken, einem mit dem Kondensator verbundenen Schalter zum Entladen des Kondensators, einem mit einem Potential beaufschlagten Steuerelement, mit welchem der Kondensator in Abhängigkeit von einer an dem Kondensator wirksamen Spannung über den Schalter entladbar ist, um an dem Kondensator eine Schwingung zu erzeugen, und mit Tonlagensteuerschaltungen, um die am Kondensator erzeugte Schwingung selektiv zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß Steuereinrichtungen vorhanden sind, um das Steuerpotential an das Steuerelement des Schalters anzulegen, wobei diese Steuereinrichtungen erste Schaltungseinrichtungen, um ein erstes Potential zu erzeugen, welches den Schalter leitend macht und eine Schwingung mit einer Frequenz einer ersten Tonstufe am Kondensator aufbaut, und zweite Schalteinrichtungen umfaßt, um ein zweites Potential zu erzeugen, welches den Schalter leitend macht, um den Kondensator zu entladen und eine Schwingung an diesem zu erzeugen, deren Frequenz verschieden von der Frequenz der ersten Stromstufe ist.
2. 2. Tongeneratorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Schalteinrichtungen erste und zweite Steuerpotentiale erzeugen, um Schwingungen mit Frequenzen

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   zu erzeugen, die um einen Quintensprung voneinander verschieden sind.
3. 3. Tongeneratorsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen ein Rhythmus system umfassen, das mit den zweiten Schaltungseinrichtungen gekoppelt ist, um in Abhängigkeit von einem Rhythmus ein zweites Potential zu erzeugen.
4. 4. Tongeneratorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle Einrichtungen umfaßt, mit der der Ladestrom für den Kondensator auf verschiedene Ladegeschwindigkeiten einstellbar ist, wobei der Wert des Ladestroms derart zu dem durch die ersten Schaltungs einrichtungen erzeugten Potential in Beziehung steht, daß die an dem Kondensator aufgebauten Schwingungen Frequenzen verschiedener Tonstufen haben.
5. 5. Tongeneratorsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen mit der Tastatur und den Steuereinrichtungen für den Ladestrom verbunden sind, um den Ladestrom in Abhängigkeit von der Betätigung der Tastatur zu steuern.
6. 6. Tongenerator system nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Toniagensteuerschaltungen die Anstiegs- und Abklingcharakteristik der durch die Schwingungen erzeugten Töne steuern.
7. 7. Tongeneratorsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Tastatur Gattereinrichtungen verbunden sind, die durch

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   die Tastatur gesteuert werden.
8. 8. Tongenerator system nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frequenzteiler
   mit dem Schalter gekoppelt ist, um eine Rechteckschwingung mit der halben Frequenz der an dem Kondensator erzeugten Sägezahnschwingung zu erzeugen, und daß Schaltungseinrichtungen mit dem Kondensator und dem Frequenzteiler verbunden sind, die eine
   KombinationsSchwingung aus den beiden Schwingungen erzeugen.
9. 9. Tongenerator system nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonlagensteuers chaltungen mit den Kombinationseinrichtungen verbunden sind, um die Kombinationsschwingung zu übertragen.
10. 10. Tongenerator system, nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonlagensteuers chaltungen Gattereinrichtungen umfassen, von denen ein Eingang mit der Tastatur und ein weiterer Eingang mit dem Rhythmus system verbunden ist.

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