DE2446428A1 - Schaltung zur transposition und bildung von akkorden - Google Patents

Description

Grot/mi 28.8.

- Ing. F. -j. KrtppERMAMI . 2 4 4 θ 4 2

**'··'bL V. Philips'Gloeüompenfabrfek· Akte No. pm- 71β5

A.m.ldung vom« 26. S#ft. 1974

Schaltung zur Transposition und Bildung von Akkorden

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Erzeugen von Tönen einer Tonleiter in elektronischen Musikinstrumenten, die mit einem Hauptoszillator versehen ist, dessen Ausgang mit einem Tongenerator verbunden ist," der mit einer Anzahl von Ausgängen versehen ist, wobei die Signale an den Ausgängen die Tonleiter bilden.

Eine derartige Schaltung ist u.a. aus der

deutschen Patentschrift 1.902 376 bekannt, nach der das _, Signal des Hauptoszillators einer Kette von Teilern zugeführt wird, wobei die für den Aufbau eines gewünschten 'Toneaf der Tonleiter benötigten Impulsreihen den Ausgängen dieser Teiler entnommen und in einer Gatterschaltung zu dem 'gewünschten Ton zusammengefügt werden. Aus dieser Anmeldung ist auch bekannt, dass durch eine stufenweise Verstimmung dieses Hauptoe»ill»tO·*^

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transponiert, werden kann, ohne dass das gegenseitig« Verhältnis der Höhen der Töne der Tonleiter beeinflusst wird. Dabei iet es allerdings nötig, die Frequenz des HauptoDszillators für jode Stufft gesondert einzustellen. Frequenzverwerfungen im für die einzelnen Stufen vorgesehenen Frequenzverlauf lassen sich bei einer derartigen Schaltung bekanntlich nicht vermeiden*

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, durch die die Einhaltung des für die einzelnen Stufen vorgesehenen Frequenzverlaufes immer gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch

gelöst, dass ein zweiter Tongenerator vorgesehen ist, dessen Eingang über eine Schaltvorrichtung jeweils wahlweise mit einem der Ausgänge des ersten Tongenerators verbindbar ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile

bestehen insbesondere darin, dass durch das Anlegen stabiler Fest-Frequenzen an den zur Transposition und Bildung von Akkorden Vorgesehenen Tongenerator eine gesonderte Einstellung des Haupii»zillators für jede Frequenz entfällt, was zu einer wesentlichen Erleichterung der Bedienung des elektronischen Musikinstrumentes beiträgt.

Unter "Tongenerator¹¹ ist hier eine Schaltung

zu verstehen, in der aus einer Frequenz eine Anzahl anderer # Frequenzen abgeleitet werden.

Vorstehend und nachfolgend ist mit "Frequenz"

die Iinpulswiederholungsfrequenz gemeint , die wieder als die Anzahl Impulse pro Sekunde aufzufassen ist.

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• Nach einer weiteren AusfUhrungsform einer

Schaltung gemäss der Erfindung sind bestimmte Ausgänge des zweiten Tangenerators, die gegebenenfalls unter Zwischenschaltung zusätzlicher Teilerstufen die Niederfrequenztöne liefern, mit je einem Eingang einer Addierschaltung verbunden, an deren Ausgang e'in zugehöriger Akkord auftritt.

Dies hat den Vorteil, dass Addierschaltungen nur in der den verschiedenen Arten gewünschter Akkorde entsprechenden Anzahl benötigt werden, z.B. eine Addierschaltung für>den Dur-Akkord, eine für den Moll-Akkord, ein·' für den dominanten Septimenakkord, eine für den verminderten Septimenakkord und gegebenenfalls eine für den übermässigen Dreiklang oder einen anderen Akkord. Diese Art Akkordbildung erfolgt z.B. in Akkordeons'¹ und verschiedenen Arten Orgeln. Dabei wurden bisher Stangensysteme verwendet, die von Knöpfen betätigt werden. Diese sind nicht nur kostspielig und verwickelt, ,sondern sie lassen .sich auch schwer für eine gerauschlose Betätigung ausbilden.

Naturgemäss können diese Staiigensysteme durch

ein« elektronische Schaltung ersetzt worden, aber dann werden grosse Anzahlen von. Kontakten benötigt, und zwar für jeden Akkord mindestens drei oder für jeden Akkord ein Schalter und eine Addierschaltung, d.h., dass für ein Akkordeon mit 120

Bässen 120 mehrfache Schalter oder Addierscnaltungen "benötigt werden. Die Schaltung nach der Erfindung ermöglich* es, in den obengenannten Falle mit nur'sechs mehrfachen Schaltern oder sechs Addierschaltungen auszukommen.

Bei einer weiteren Ausführungsform einer Schaltung nach der Erfindung besteht die Addierschaltung aus einer ^ä"

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Gatterschaltung.

Es ist auch ohne weiteres möglich, statt einer Gatterschaltung eine Addierschaltung mit z.B. Widerständen zu verwenden, aber dies hat den Nachteil, dass Signalverluste auftreten können.

Nach einer noch weiteren Ausführungsform einer

erfindungsgemässen Schaltung sind die Addierschaltungen aller Arten Akkorde zu einer Matrix zusammengebaut. Dadurch wird ein einfacher Aufbau erhalten, der sich leicht integrieren lässt.

Es gehört zu den Erfordernissen eines derartigen Instruments, dass sich die Töne des Diskants gesondert anschlagen lassen. Dabei können vorteilhaft nach einer Weiterbildung einer Schaltung gemäss der Erfindung die Ausgänge des ersten Tongenerators verwendet werden, die nach etwaiger Zwischenschaltung zusätzlicher Teilerstufen die Töne des Diskants erzeugen. Unter "Diskant" ist tier die normalerweise von der rechten Hand bespielte Klaviatur zu verstehen. Sie kann eine beliebige Anzahl Oktaven unifassen.

Diese Zwischenschaltung zusätzlicher Teilerstufen ist bei einem Tongonerator nach der vorgenannten deutschen Patentschrift 1.902.376 (PHN.2989) notwendig. Wird ein aus der deutschen Auslegeschrift 2.23I.O83 (PIIN. 571U) bekannter Tongenerator aus «swölf gesonderten Frequenzwandlern verwendet, die aus einer Kutte von Zweiteilern bestehen, von deren Eingänge ei nem ein Ton des Hauptoszil.lators zugeführt wird, a und die mit einem ersten Ausgang versehen sind, an dem ein Ton auftritt, der einen Hatbton niedriger als der Ton am

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Eingang ist, und bei dem der erste Ausgang wieder «it de« Eingang eines zweiten Frequenzwandlers verbunden ist, usw. - wobei die Zweiteiler zur Bildung des Tones am ersten Ausgang mittels Gatterschaltungen gleichzeitig nach aussen geführt sind und auch die musikal brauchbaren Oktaventöne des Tones am Eingang bilden -, so können naturgemäss diese Ausgänge unmittelbar für die Töne des Diskants herangezogen werden.

Mit einem derartigen Instrument ist jedoch eine Transponieiung nicht durchführbar. Venn auch diese Möglichkeit vorgesehen werden soll, kann nach einer weiteren Auβführungβίο rra der eri'indungsgemässen Schaltung zwischen dem Hauptoszillator und-dem ersten. Tongenerator ein dritter Tongenerator angeordnet werden^ wobei zwischen dem dritten und dem ersten Tongenerator eine zweite Schaltvorrichtung angebracht ist, die den Eingang des ersten Tongenerators jeweils wahlweise mit einem der Ausgänge des dritten Tongenerators verbinden kann.

Die Erfindung wird beispielsweise nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. t eine Schaltung zum Transponieren mit gesonderten Oktaventeilern,

Fig 2 eine gleiche Schaltung mit einem Ton- * generator, der 'aus gesonderten Frequenzwandler^ besteht, ·.._ · .·»

Fig. 3 eine Schaltung zur Bildung von Akkorden,

Fig. h die Schaltung nach Fig. 3 mit einem

Kontakt pro Knopf, . ·* *

. Fig. 5 eine Gatterschaltung mit Dioden,

Fig. 6 eine Matrix für vier Arten von Akkorden ,on*!

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Fig. 7 eine Schaltung nach Fig. 3 mit Transponier möglichkeit.

In Fig. 1 ist der Hauptoszillator 0 mit dem Eingang des Tongenerators T. verbunden, der mit zwölf Ausgängen versehen ist, denen die Töne einer Oktave entnommen werden können. Die zwölf Ausgänge sind mit je einem Kontakt C₁-C₁₂ der Schaltvorrichtung S₁ verbunden. Ein Läufer L. dieses Schalters kann einerseits jeweils mit einem der Kontakte C^-C₁₂ verbunden werden und führt andererseits zum Eingang eines zweiten Tongenerators T₂, der ebenfalls zwölf Töne einer Oktave zwölf Ausgängen .zuführt. Die zwölf Ausgänge des zweiten Tongenerators T₂ führen je zu Oktaventeilern OD₁-OD₁₂, die mit einur Anzahl von Ausgängen versehen sind, die Töne liefern, deren Höhe jeweils um eine Oktave von der des vorangehenden Ausgangs verschieden ist. Venn der am ersten Ausgang des ers ten· Tongenerators T^ auftretende Ton, tier dem Kontakt C₁ entnommen wird, z.B. C ist, treten an den Ausgängen des Oktiaventeilers" OD₁ Oktaventöne dieses C auf. An den Ausgängen des Oktaventeilors· 0D„ treten Töno auf, die Oktaventöne des · Gis sind, usw. Venn der Läufer L₁ der Schaltvorrichtung S₁ auf den Kontakt C_ eingestellt wird, an dem ein Ton mit der Höhe eines Cis auftritt, werden an den Ausgängen des Oktaventeilers OD₁ nun Oktaventöne' von Cis und an den Ausgängen des Oktaventeilers 0D_ die von D auftreten, usw. Es ist ersichtlich, dass alle Ausgänge der Oktaventeiler OD₁-OD₁₂ um einen Halbton transponiert sind. Indem der Läufer L^ auf einen der anderen Kontakte der Schaltvorrichtung S₁ eingestell wird, kßnn auf diese Veise über die ganze Oktnve nach Wahl

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transponiert werden. *

In Fig. 2 ist eine Schaltung dargestellt, die im grossen ganzen der der Fig. 1 ähnlich ist, aber in diesem Falle besteht der Tongenerator T₂ aus einer Reihenschaltung von Frequenzwandlern FC₁ - FC-2» die einem ersten Ausgang U -U₁ einen Ton zuführen-, der einen Halbton niedriger als der dem Eingang I₁ - I^₂ zugeführte Ton ist.. Diese Frequenzwandler FC. - FC₁₂ bestehen z.B. aus einer Kette von Zwei« teilern, die über Gatterschaltungen den Ton am ersten Ausgang U₁ - U₁₁ bilden, wobei die Ausgänge der genannten Zweiteilar ' auch nach auεsen geführt sind und die musikal brauchbaren Oktaventöne des Tones an den" Eingang liefern.

• In Fig. 3 wird das Signal am Ausgang des ,

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Hauptoszillators 0 wieder dom Eingang eines Tontjenerators T₁ zugeführt, der seinen zwölf Ausgängen die Töne einer Oktave liefert. Die zwölf Ausgänge des Tongenerators T₁ werden ! wieder zu 'je einem Oktaventeiler OD₁ - OD₁₂ geführt, deren Ausgängen die zum Spielen der Melodie dienenden Töne ent-. nonunen werden können. Zur Bildung der Akkorde, wie es u.a. ,am Basskant von Akkordeons erfolgt, ist jeder Knopf K des Basskants mit einem Zweipolschalter S~, S^ mit Arbeitskontakten verbunden. -Zur Vereinfachung sind in Fig. 3 die Knöpfe für die Grundbässe weggelassen. In waagerechter Richtung sind in Fig. 3 die Knöpfe in der üblichen Reihenfolge geroäss dem Quintenzirkel und in senkrechter Richtung die in der Musiknotation üblichen Symbole für die Akkorde angegeben, wobei ^HM^M den Dur-Akkord, "m" den Moll-Akkord, "7" dei dominanten Septimenakkord und "dim" den verminderten Septimen

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akkord darstellt. Die Eingänge der Schaltor S„ sind für Jeden Ton mehrfach miteinander und mit dein zu diesem Ton gehörigen Ausgang des Tongenerators T₂ verbunden. Die Ausgänge all dieser Schalter S_ sind ebenfalls miteinander und mit dem Eingang dee zweiten' Tongenerators T„ verbunden. Die Eingänge der Schalter S. sind alle mebirfach miteinander und mit einer Spannungsquelle verbunden. Die Ausgänge dieser Schalter Sj, werden für jeden Akkord gesondert mehrfach miteinander verbunden und zu einem ersten Eingang I„ - I₂- der Matrix Ma geführt, die zu dem ,betreffenden Akkord gehurt.^: Die für die Bildung der Arten von Akkorden benötigten Ausgänge des zweiten Tongenerators T₂ werden zu je einem Oktaventeiler geführt, von dem ein Ausgang mit einem zweiten Eingang

I__ - I₀^ der Matrix Ma verbunden ist. Den Ausgängen U_w, U , JU jo Nm

U_ und U.. dieser Matrix Ma werden dann die gewünschten Akkorde entnommen. Venn mehrere Oktaventöne der gleichen Tonhöhe zjugleich beim Eindrücken eines Knopfes klingen sollen; werden die zu diesen Tönen gehörigen Ausgänge der Oktaven» teiler über eine Addierschaltung mit den Eingängen I„_ - I~£. der Matrix Ma verbunden.

Natürlich ist es auch möglich, den Tongenerator Tg «nit den Oktaventeilern durch einen Tongenerator mit zwölf Frequenzwandlern FC₁ - FC . zu ersetzen, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Fig. 4 zeigt, wie bei einer Schaltung nach Fig. 3 die Zweipolschalter S_, Sjl durch Einpolschalter S ersetzt werden können. In dieser. Schaltung sind alle Eingangskontakte mit einerSpannungsquelle verbunden, die eine für die Steuerung

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der zu verwendenden Matrix erforderliche Spannung liefert. Die Ausgangskontakte sind tfir jede Akkordart über Widerstände den Dur-Akkord M mehrfach miteinander verbunden

und führen zu dem Eingang I„ für.den Durakkord der Matrix Ma, für den Moll-Akkord auf gleiche Weise über Widerstände R-R

21 y zu dem Eingang I₂₁ für den Moll-Akkord der Matrix Ma, für den dominanten Septimenakkord über die Widerstände Rr- - R-_ zu dem Eingang I₂₂ für diesen Akkord der genannten Matrix Ma und für den verminderten-Septimenakkord über die Widerstände R^i - R₇O ^{zu c}'^om Eingang I₂~ für diesen Akkord der Matrix Ma. Statt dieser Widerstände können auch Dioden venrendet werden,

wobei dann jeder Eingang über einen Widerstand auf für Gatterschaltungen übliche Weise mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Andererseits sind die Ausgänge zu den Akkorden desselben Tones gehöriger Schalter über je einen Widerstand mehrfach mit dem zugehörigen Ausgang des Tongenerators T« durch eine Diode ^D ₂1 ~ ^DT» verbunden. Jeder Verbindungspunkt

„·">· - · zwischen den Dioden D₂₁ - D„₂ und den Ausgängen dtr zu den Akkorden desselben Tones gehörigen Widerstände führt über^ · , Dioden D^₁ - D_₂, die zusammen ein Oder-Gatter mit zwölf

Eingängen bilden, zu dem Eingang des zweiten Tongenerators T₂, wobei - au Γ übliche Weise die Ausgänge der Dioden Dj,.. - D_₂ über einen Widerstand R zu einor Spannungsquelle führen, die eine derartige Polarität und Spannung aufweist, dass beim Eindrücken eines der Knöpfe die Töne der anderen Knöpfe nicht durchgelassen werden. Dies hat den Vorteil, dass als Eingangskontakt der Schalter S. eine leitende Platte oder eine mit eine] leitenden Schichr versehene Platte au» Isoliermaterial ver-

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wendet werden kann, die »ich unter allen Kontakten erstreckt. FUr die weitere Schaltung sei auf die Beschreibung der Fig, J verwiesen«

Fig. 5 zeigt» wie mittels Gatterschaltungen die verschiedenen Akkorde gebildet werden können. Xn Fig. 5a werdei der Ausgang des in den Figuren 3 und h dargestellten Oktaventeiiers OD.. und der des Oktaventeilers OD-, der einen Ton liefert, der die grosso Terts des Tones am Ausgang des Oktaven· tellers OD. ist, sowie der Ausgang des Öktaventeilere ODg, der .einen Ton liefert, der die Quint des Tones an Ausgang * des OktaventeileiTS OD- ist, über «die-Dioden D₁, D₂ bzw. D«, zu einem Ausgang ^MM^M geführt, an dem der Dur-Akkord verfügbar ist. Auf gleiche Veise werden zur Bildung des Moll-Akkords den Dioden Dk, D~ und D^ der Grundton, die kleine Terts bzw. die Quint zugeführt, die den Oktaventeilern OD-, ODj, und ODg entnommen werden, wobei an dem Ausgang "m* der Moll-Akkord verfügbar ist. - · . '

In Fig. 5c ist angegeben, wie der dominante

Sejjtimenakkord dadurch gebildet wird, dass den Oktaventeilern OD₁, ODe, ODo bzw. OD₁₁ der*Grundton, die grosse Terts, die Quint und die Septime entnommen und den Dioden D-, Dg, D„ bzw. D₁-.zugeführt werden, wobei am Ausgang ^M7^W der Gatterschaltung der dominante Septitnenakkord auftritt.

Fig. 5^fl zeigt jschlieeslich, wie der Grundton,

die kleine Terts, die verminderte Quint und die Sext, die den Oktaventeilern OD₁, OD^, OD₇*und OD₁₀ entnommen werden, über die Dioden D₁₁ bis D₁^ am Ausgang "dim" zu dem verminderten Septimenakkord zusammengefügt werden. In der obenbeschriebenen Gatterschaltung sorgen ViderStftndo R₁ - Rjl dafür, dass dl· Dioden D₁ . D^ selektiv leitend werden, d.h., dass dl« Gatter geöffnet werden, wenn* an den Eingang der Widerstund·

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eine negative Spannung angelegt wird, die über die Spannungsquelle diesen Widerständen zugeführt wird, die alle Eingangekontakte der Schalter S₂ der Fig. 3 miteinander verbinden. Für die Schaltung nach Fig. h sind diese Widerstände durch die Widerstände R₁ - R₁₂* ^R21"* ^R32* ^R41 " ^R52 ^bzw· ^R6i ~ ^R72~ ersetzt.

Fig. 6 zeigt, wie eine Matrix für vier Arten

von Akkorden mit Hilfe von Dioden aufgebaut werden kann. Die Eingänge 1-7 sind mit den für die Bildung der Dur-, Moll-, dominanten Septimen- und verminderten Septimenakkorde benötigten Oktaventeilern OD₁, ODl, OD_r, OD₇₁ ODg, OD₁₀ und OD₁₁ verbunden. Für den Eingang 1 ist dies der Grundton, für den Eingang 2 die kleine Terts dieses Tones, für den Eingang 3 die grosso Terts dieses Tones, für den Eingang k die vex*- tniiiderte Quint, für den Eingang 5 die Quint, für den Eingang 6 die Sext und für den Eingang 7 die Septime des Grund tones. Venn nun eine negative Spannung an den Widerstand R₁ angelegt wird,werden die Dioden D₁, D₂ und D- leitend und führen sie die zu den Eingängen V, 3 ¹¹¹¹¹I 5 gehörigen Töne dem Ausgang ¹¹M*" zu, was bedeutet, dass in diesen. Falle der Grundton, die grosse Terts und die Quint zug«führt werden, so dass am Ausgang "M" der Dur-Akkord auftritt. Venn eine negative Spannung an dei Widerstand It, angelegt wird, wurden die Dioden D^, D₁- und umleitend, wodurch der Grundton, die kleine Terts und die QuInt am'Ausgang "in" erscheinen, d.ie den Moll-Akkord bilden. Wenn eine negative Spannung·an den Widerstand K angelegt wird, werden dom Ausgang "7"·durch das Loitendwerden der Dioden D^., Dg, D₉ und D_1f) dor Gründen, die grosso Terts,

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die Quint und die Septime zugeführt, so dass der dominante
Septimenakkord erscheint. Auf ähnliche Weise treten am
Ausgang "dim" der Grundton, die kleine Terts, die vermindarte Quint und die Sext auf, wenn eine negative Spannung an den
Widerstand R· angelegt -wird, wodurch die Dioden D.4, ^12»
D₁^ und D-L leitend werden, so dass ein verminderter
Septimenakkord verfügbar ist.

In Fig. 7 ist veranschaulicht, wie auch bei einer Schaltung nach den Figuren 3 und 4 eine Transponiermöglichkeit eingebaut werden kann. Dazu ist zwischen dem Hauptoszillator 0 und dem ersten Tongenerator T₁ ein dritter Tongenerator T„ angeordnet, wobei sich zwischen dem dritten Tongenerator T^
und dem ersten Tongenerator T₁ eine zweite Schaltvorrichtung Sg befindet. Ein Lauf er·· L₀ dieser Schaltvorrichtung Sp kann
einerseits jeweils mit einem der Kontakte C₁ - C₁₉ verbunden werden und führt andererseits zu dem Eingang des ersten
Tongenerators T^. Die Schaltung ist weiter der nach den
Figuren 3 und h analog.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE;

   Schaltung zum Erzeugen von Tönen einer Tonleiter in elektronischen Musikinstrumenten, die mit einem Hauptoszillator versehen ist, dessen Ausgang mit einem Tongeneratc verbunden ist, der mit einer Anzahl von Ausgängen versehen ist, wobei die Signale an den. Ausgängen die Tonleiter bilden, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Tongenerator vorgesehen ist, dessen Eingang über eine Schaltvorrichtung jeweils wahlweise mit einem der Ausgänge des ersten Tongeneratore verbunden sein kanu, ' ■,-

   2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne: dass bestimmte Ausgänge des zweiten Tongenerators, die gegebenenfalls unter Zwischenschaltung zusätzlicher Teiler·». . stufen die Niederfrequenz töne liefern, m.it je einem Eingang einer Addierschaltung verbunden sind, an deren Ausgang ein zugehöriger Akkord auftritt.

   3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch' gekennzeichnet, dass die Addierschaltung aus einer Gatterschaltung besteht.

   h» Schaltung nach·den Ansprüchen 1 bis 3§ dadurch'

   gekennzeichnet, dass die Addiorschaltungen aller Arten von Akkorden' zu einer Matrix zusammengebaut sind.

   5· Schaltung nach dun Ansprüchen 1 bis k_t dadurch

   gekonnzeichnet, dass die Töne für den Diskant gegebenenfalls unter Zwischenschaltung zusätzlicher Teilerstufen'aus dem ersten Tongenerator abgeleitet werden·

   6. . Schaltung nach den Ansprüchen 2 bis 5§ dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dein Hauptoszillator und dem

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   ersten Tongenerator ein dritter Tongenerator angeordnet ist, wobei zwischen dem dritten und dem ersten Tongenerator eine zweite Schaltvorrichtung angebracht ist, die den Eingang des ersten Tongenerators jeweils wahlweise mit einem der Ausgange des dritten Tongenerators verbinden kann*

   7. · Elektronisches f'hjsikinstrunient, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 6 versehen ist.

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