DE2509451A1

DE2509451A1 - Frequenzwandler zum erzeugen eines tones aus einem anderen ton

Info

Publication number: DE2509451A1
Application number: DE19752509451
Authority: DE
Inventors: Nico Valentinus Franssen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-03-15
Filing date: 1975-03-05
Publication date: 1975-09-25
Also published as: AU7914975A; JPS50128448A; FR2264345A1; IT1030326B; ES435590A1; BE826650A

Description

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V a/R J 6.2.75 Τ)ί_Γ!. V-- ' · - -^

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"Frequenzwandler zum Erzeugen eines Tones aus einem anderen Ton".

Die Erfindung bezieht sich, auf einen Frequenzwandler zum Erzeugen eines Tones aus einem anderen Ton, dessen Frequenz höher, als die des gewünschten Tones liegt, welcher Wandler aus einer Kette aufeinanderfolgender Gruppen von mindesij6nSi einem Zweiteiler besteht, wobei diese Zweiteiler mit je einem Eingang und mindestens einem Ausgang versehen sind und entweder auf eine ansteigende Flanke oder auf eine abfallende Flanke der Eingangsimpulse teilen, und wobei jeweils ein erster

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Ausgang eines Zweiteilers mit dem Eingang eines darauffolgenden Zweiteilers und der Eingang der Teilerkette mit einem ersten Eingang einer ersten einer Reihe von Gatterschaltungen mit mindestens zwei Eingängen und einem Ausgang verbunden ist, wobei jeweils ein Eingang mit dem Ausgang einer darauffolgenden Schaltung verbunden ist und die anderen Eingänge jedes Gatters mit den Ausgängen der Zweiteiler einer Gruppe verbunden sind.

Ein derartiger Frequenzwandler ist aus der deutschen Patentanmeldung P 22 31 O83·4 bekannt. Dabei wird dem Eingang des Wandlers eine bestimmte Frequenz zugeführt und dem Ausgang der Gatterschaltung eine Frequenz entnommen, die um eine kleine Sekunde niedriger als die am Eingang liegt, während an den Eingängen der Teiler die Oktavtöne des Tones am Eingang des Wandlers zur Verfügung stehen.

Wenn in dieser Anmeldung von Frequenz

die Rede ist, ist darunter die Impulswiederholungsfrequenz zu verstehen, die ihrerseits als die Anzahl Impulse pro Sekunde aufzufassen ist. Dabei ist nicht mehr an eine exakt regelmässige Reihe von Impulsen zu denken. Ob diese Reihe von Impulsen objektiv als ein annehmbarer Ton wahrgenommen wird, ist von dem Masse abhängig, in dem sich der

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Impulsabstand ändert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine andere günstige Lösung insbesondere für integrierte Schaltungen anzugeben. Diese wird nach der Erfindung .dadurch erhalten, dass eine Sperrschaltung vorgesehen ist, deren erstem Eingang die Eingangsimpulsreihe zugeführt wird und deren Ausgang, an dem die gewünschte Frequenz verfügbar ist, gegebenenfalls über eine Inverterschaltung zu dem Eingang der Teilerkette führt, während ihr zweiter Eingang mit dem Ausgang der ersten Gatterschaltung verbunden ist, wobei jeweils beim Auftreten eines Impulses am zweiten Eingang ein Impuls aus der Eingangsimpulsreihe unterdrückt wird, wobei jeder Zweiteiler eine Frequenz von 2 mal die Frequenz der Impulsreihe am Eingang der Kette abgibt, wobei χ die Ordnungszahl des Teilers ist und die Gruppen von Zweiteilern durch diejenigen aufeinanderfolgenden Teiler gebildet werden, bei denen 2 im binären Zahlensystem die gleiche Zahl (θ oder-1) ist und die Binärzahl durch die Frequenz gebildet wird, die von der Eingangsimpulsreihe des Wandlers subtrahiert werden muss, um die zu dem gewünschten Intervall gehörige Frequenz am Eingang der Teilerkette zu erhalten, wobei die letztere Frequenz auf 1 genormt ist, während die letzte Gruppe von Zweiteilern aus

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Zweiteilern besteht, bei denen 2. in der Binärzahl eine 1 ist, während, wenn die letzte Gruppe aus nur einem Zweiteiler besteht, der Ausgang desselben mit einem Eingang der zu der vorhergehenden Gruppe von Zweiteilern gehörigen Gatterschaltung vorhanden ist, wobei die Ausgangsimpulsreihe der ersten. Gatterschaltung eine Frequenz aufweist, die die Summe der Frequenzen an den Ausgängen derjenigen Zweiteiler ist, bei denen 2 in der Binärzahl eine 1 ist.

Falls die erste Gruppe von Zweiteilern zu einer O in der Binärzahl gehört, ist nach einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Frequenzwandlers nur der Ausgang des letzten Zweitellers der Gruppe mit einem Eingang der ersten Gatterschaltung, verbunden.

Der Vorteil der obenstehenden Schaltungen ist der, dass die Signalverbindungen zwischen den Zweiteilern untereinander und zwischen den Zweiteilern und den Gatterschaltuhgen, sowie zwischen den Gatterschaltungen untereinander keine Kreuzungen aufweisen, wodurch das Integrieren der Schaltung erheblich erleichtert wird.

Ein zusätzlicher Vorteil äussert sich noch bei einer anderen Ausführungsform eines Frequenzwandlers nach der Erdindung, bei der eine Anzahl zusätzlicher Ausgänge vorhanden ist, die mit

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jeweils einem Ausgang derjenigen Zweiteiler verbunden sind, die gegebenenfalls nach Verlängerung der Teilerkette musikal brauchbare Oktavtöne liefern, weil hier ein Teil der vorhandenen Zweiteiler gleichzeitig zur Lieferung brauchbarer Töne des Musikinstruments benutzt wird.

Dies Oktavtöne sind hier die Oktavtöne der Impulsreihe am Eingang der Teilerkette und somit am ersten Ausgang des Wandlers und nicht die Oktavtöne der Impulsreihe am Eingang des Wandlers.

Dem Ausgang des Wandlers kann, je nach der gewählten Schaltung, jede beliebige zu wählende Frequenz entnommen werden, so dass z.B. mit verschiedenen Wandlern, die von je einem Muttergeneratör gespeist werden, eine komplette zwölftönige Tonleiter erhalten werden kann, ohne Zusatz einer Kette von Zvieiteilern «um Erzeugen der Oktavtöne der Frequenz des Mutteroszillators. Auch ist es möglich, eine Tonleiter dadurch zu erhalten, dass z.B. eine Anzahl Wandler in Reihe geschaltet und .somit die Impulsreihe am Ausgang eines Wandlers dem Eingang des darauffolgenden WandXers zugeführt wird, wobei das Intervall der Impulsreihen am Eingang und am Ausgang jedes Wandlers grundsätzlich beliebig gewählt werden kann. Mit Rücksicht auf die Erzeugung möglichst

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regelmässiger Impulsreihen an dem zusätzlichen Ausgang ist es in diesem Falle am günstigsten, dieses IntervaXl gleich einer kleinen Sekunde zu wählen. Die Tonleiter kann zu jeder beliebigen Stimmung, wie ,z.B. der Mitteltonstimmung oder der wohltemperierten Stimmung, gehören. Im letzteren Falle können alle Wandler vom gleichen Typ sein.

Die Genauigkeit des erhaltenen Intervalls kann durch die Wahl der Anzahl Zweiteiler in der Kette, die mit Gatterschaltungen verbunden sind, beliebig gross gemacht werden. Je grosser diese Anzahl ist, desto genauer ist das Intervall, wobei darauf au achten ist, dass der letzte Zweiteiler zu einer 1 in der Binärzahl gehört.

Es versteht sich, dass unter Gatterschaltungen auch die Schaltungen zu verstehen sind, die aus irgendwelchem Grunde, z.B. eines bestimmten Integrationsverfahrens wegen, in zwei oder mehr gesonderte Gatter, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Inverterschaltungen, aufgespaltet sind.

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

Fig. 1 eine Schaltung, in der ein Muttergenerator zwölf Frequenzwandler speist, Fig. 2 eine Schaltung, in der der Mutter-

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generator eine Teilerkette für Oktavtöne und eine Reihenschaltung von elf Frequenzwandler für eine zwölftönige Tonleiter speist,

Fig. 3 einen Fr.equenzwandler nach der Erfindung für ein Intervall einer wohltemperierten kleinen Sekunde, ■

Fig. h einen, solchen Wandler für ein Intervall einer wohltemperierten Quint,

Fig. 5 einen Frequenzwandler für ein Intervall einer wohltemperierten übermässigen Quint,

Fig. 6 die Impulsreihen, die zu der Schaltung nach Fig. h mit Nicht-Oder-Gattern gehören,

Fig. 7 eine solche Schaltung mit Nicht-Und-Gattern,

Figuren 8 und 9 Frequenzwandler für die kleinen Sekunden der Mitteltonstimmung.

Fig., 10 eine Sperrschaltung mit zwei Und-Gattern und einem Flipflop,

Fig. 11 die Spannungen an den verschiedenen Punkten dieser Schaltung,

- Fig. 12 eine Sperrschaltung mit logischen Schaltungen, und

Fig. 13 die Spannungen an den verschiedenen Punkten dieser Schaltung.

In Fig. 1 wird das Signal eines Generators

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G gleichzeitig einer Kette von Zweiteilern d, an deren Ausgängen die gewünschten Oktavtöne der Frequenz des Muttergenerators auftreten, und elf Frequenzwandlern FC₁ - FC ₁ zugeführt. Jeder dieser Frequenzwandler wandelt die Frequenz des Muttergenerators G in die Frequenz des gewünschten Tones um, also im dargestellten Beispiel von C in B in FC₁, von C in Bes in FC , von C in A in FC„, usw. bis von C in Des in FC . An den zusätzlichen Ausgängen der Frequenzwandler sind die gewünschten Oktavtöne der umgewandelten Frequenz verfügbar.

Fig. 2 zeigt eine Schaltung, in der das Signal eines Generators G einem Eingang eines ersten Frequenzwandlers C nach der Erfindung zugeführt wird, an dessen Ausgängen eine Impulsreihe auftritt, die eine kleine Sekunde niedriger als die am Eingang ist. Der Ausgang dieses ersten Frequenzwandlers C ist mit dem Eingang eines zweiten Frequenzwandlers B verbunden, der mit dem Frequenzwandler C identisch ist. Der Ausgang dieses zweiten Frequenzwandlers B wird wieder mit dem Eingang eines dritten Frequenzwandler s BES verbunden, usw. Für eine zwölftönige Tonleiter sind elf Frequenzwandler vorhanden, die alle in Reihe geschaltet sind. Zum Erhalten des zwölften Tones kann entweder ein zwölfter Frequenzwandler, der an seinen Ausgängen Töne liefert, die

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Oktavtöne des Muttergenerators sind, oder eine Kette von Zweiteilern verwendet werden, die direkt die Frequenz des Muttegenerators eine Anzahl Male durch zwei teilt.

Auch können die Schaltungen nach den Figuren 1 und 2 zusammengebaut werden, so dass z.B. die Töne B, Bes, A und As durch eine Reihenschaltung von vier Frequenzwandlern einer kleinen Sekunde, die Töne G, Ges, F und E durch eine Reihenschaltung eines Frequenzwandlers einer.Quart und dreier Frequenzwandler einer kleinen Sekunde und die Töne Es, D, Des und C durch eine Reihenschaltung einea Frequenzwandlers einer Sexte bzw. dreier Frequenzwandler einer kleinen Sekunde erhalten werden.

Dem Frequenzwandler nach der Erfindung wird eine Eingangsimpulsreihe mit einer Frequenz F₁ zugeführt. Die gewünschte Frequenz F₂ wird dadurch erhalten, dass in einer Sperrschaltung F₁-F₉ Impulse der Impulsreihe F₁ unterdrückt werden. Diese Impulse werden dadurch unterdrückt, dass F₁-F₉ Impulse der Teilerkette entnommen werden, der die Impulsreihe mit der Frequenz F„ zugeführt wird und ist gleich O(F₂, so dass F₁-F = O^ F₂ oder F₁ = (i+& )F ist. Wenn die Frequenz F auf 1 genormt wird, ist (i+ü( ) das Intervall zwischen

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den Frequenzen F₁ und F„ , so dass

F F

^r- oder (X, = —- - 1 ist.
2 2

Das Intervall einer kleinen Sekunde in einer wohltemperierten zwölftönigen Tonleiter ist 1,O59>^63, sodass in diesem Falle Oi = 0,059 ^63 ist. Wenn dies in das binäre Zahlensystem umgewandelt wird, ist

(X = 0,000 011 110 011 100 011.

Darin entspricht die Ziffer vor dem Komma der Frequenz der Impulsreihe am Eingang der Teilerkette, somit der Frequenz 2°, während jede Ziffer hinter dem Komma 2 entspricht, wobei χ die Ordnungszahl der Ziffer hinter dem Komma ist.

Indem die Teiler in Gruppen aufeinanderfolgender Teiler zusammengefasst werden, die an ihrem Ausgang eine Frequenz abgeben, die der gleichen Zahl im binären System, somit entweder einer 0 oder einer 1, entspricht, und indem die Ausgänge dieser Gruppen mit je einem Eingang einer zu dieser Gruppe gehörigen Gatterschaltung verbunden werden und jeweils ein Eingang dieser Gatterschaltung mit dem Ausgang einer folgenden Gatterschaltung verbunden wird, wird am Ausgang der ersten Gatterschaltung eine Impulsreihe mit der Frequenz von §( Fp erhalten. Indem diese der Sperrschaltung zugeführt wird, die jeweils, wenn die erste Torschaltung einen Impuls

• *

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abgibt, einen Impuls aus der Eingangsimpulsreihe untedrückt, wird am Ausgang der Sperrschaltung die gewünschte Impulsreihe mit der Frequenz F„ erhalten.

In der nachstehenden Tabelle sind die Intervalle für die Töne einer wohltemperierten zwölftönigen Tonleiter, d.h. der Wert 1 +CK. im Dezimalsystem und anschliessenü der Wert von 0\ im binären System, angegeben.
(1+PC) dezimal (X binär (18 bits)

§■ = 1,059 463 0,000 011 110 011 100.011

£ = 1,122 462 0,000 111 110 101 100 111 bes '

- - 1,189 207 0,001 100 000 110 111 101

- = 1,259 921 0,010 000 101 000 101 001

- = 1,334 840 0,010 101 011 011 100 000 S ·

- = 1,414 214 0,011 010 100 000 100 111 ge s

ψ = 1,498 307 0,011 111 111 001 000 100

- = 1,587 4θ1 0,100 101 100 101 111 111

- = 1,681 793 0,101 011 101 000 100 111

§ =1,781 797 0,110 010 000 010 001 111 f_QQ = 1,887 749 0,111 000 110 100 001 110

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In Fig. 3 ist angegeben, wie ein Frequenzwandler für das Intervall einer wohltemperierten kleinen Sekunde aufgebaut werden kann.

Das Eingangssignal mit der Frequenz F₁ wird einem ersten Eingang einer Sperrschaltung B zugeführt. Am Ausgang dieser Sperrschaltung B tritt die gewünschte Impulsreihe mit einer Frequenz: Fp auf. Dieser Ausgang führt über eine Inverterschaltung I zu einer Kette von Zweiteilern d bis do» welche Zweiteiler hier mit je einem Eingang und ersten und zweiten Ausgängen versehen sind und entweder auf eine ansteigende Flanke oder auf eine abfallende Flanke der Impulse an ihrem Eingang teilen, wobei jeweils ein erster Ausgang eines Zweiteilers d bis d_ mit einem ersten Eingang des darauffolgenden Zweiteilers d„ bis d₁„ verbunden ist. Links von den Zweiteilern d. bis d„_o ist

1 Io

die Ziffer der binären Zahl angegeben, die in jedem Zweiteiler dem Intervall der kleinen Sekunde entspricht, also die Zahl 0,000 011 110 011 100 011.

Die Zweiteiler bilden nun Gruppen aufeinanderfolgender Zweiteiler, die an ihren Ausgängen Impulsreihen liefern, die einer gleichen Ziffer entsprechen, d.h., dass d.. bis d. einer Gruppe von vier Nullen, d bis d„ einer Gruppe von vier Einsen, d_q und d..- einer Gruppe von zwei Nullen,

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PHN

η . ⁶·²·⁷⁵

d.^ - d einer Gruppe von drei Einsen, d... bis d ^ einer Gruppe von drei Nullen und d _ und d₁o einer Gruppe von zwei Einsen entsprechen.

Die Eingangsimpulsreihe entspricht der O vor dem Komma der binären Zahl und diese Impulsreihe wird zusammen mit den Impulsreihen an den zweiten Ausgängen der ersten Gruppe von Zweiteilern d₁ bis d,, die ebenfalls einer Null entsprechen, einem Eingang einer ersten Gatterschaltung "G zugeführt. Die zweiten Ausgängen der zweiten Gruppen von Zweiteilern d bis dn sind mit je einem Eingang einer zweiten Gatterschaltung G_p verbunden, deren Ausgang

ebenfalls zu einem Eingang der ersten GatterschaJL-

tung G führt. Der zweite Ausgang der dritten Gruppe von Zweiteilern d und d führt zu Eingängen einer dritten Gatterschaltung G„, deren Ausgang mit einem

Eingang der zweiten Gatterschaltung G^ verbunden ist.

Die zweiten Ausgänge der vierten Gruppe . von Zweiteilern d^^ bis d..- führen zu den Eingängen einer vierten Gatterschaltung G., deren Ausgang mit einem Eingang der dritten Gatterschaltung G„ verbunden ist. Die zweiten Ausgängen der fünften Gruppe von Zweit eilern d... bis d..^ führen zu den Eingängen einer fünften Gatterschaltung G , deren Ausgang mit einem Eingang der vierten Gatterschaltung G.

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verbunden ist. Die zweiten Ausgänge der sechsten und letzten Gruppe von Zweiteilern d _ und d „ führen zu Eingängen einer sechsten Gatterschaltung G^, deren Ausgang mit einem Eingang der fünften Gatterschaltung G5 verbunden ist.

Am Ausgang der ersten Gatterschaltung G tritt nun'eine Impulsreihe mit einer Frequenz 0( F„ auf und diese wird einem zweiten Eingang der Sperrschaltung B zugeführt, die beim Auftreten jedes Impulses an ihrem zweiten Eingang einen Impuls aus ihrer Eingangsimpulsreihe F₁ unterdrückt.

Wenn die erste Gruppe von Ziffern der binären Zahl O( aus mehr als einer Null besteht, ist es nicht notwendig, den Eingang der Teilerkette und zweite Ausgänge aller Teiler mit Eingängen des Gatters G₁ zu verbinden, sondern genügt der Ausgang des letzten Teilers, in diesem Falle des Teilers d., und können die gestrichelten Verbindungen weggelassen werden.

Besteht die letzte Gruppe von Einsen aus einem Zweiteiler, wie dies z.B. bei den Intervallen der kleinen und der grossen Terz c-a bzw. c-as der Fall ist, so wird der zweite Ausgang der letzten Gruppe direkt mit einem Eingang der vorhergehenden Gruppe verbunden.

An den Ausgängen der Zweiteiler d_Q bis d^g

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treten nun musikal brauchbare Frequenzen auf, deren Tonhöhe um jeweils eine Oktave verschieden ist. Die Zweiteiler d₁ bis d₁o erfüllen in dieser Schaltung
nach der Erfindung zugleich die Funktion von Egalisierungsteilern, die die Impulsabstände genügend
regelmässig machen, während die Teiler d bis Ci₁O
zugleich die Funktion von Oktavteilern erfüllen.
Die Ausgangsfrequenzen der letzten Teiler sind zwar normalerweise nicht hörbar, aber diese lassen sich
nach Wahl zum Erzeugen eines Vibrato, eines Tremolo oder zur Steuerung z.B. einer elektronischen "Leslie"-Schaltung verwenden, so dass von einem Satz von Generatoren alle in einem elektronischen Musikinstrument vorkommenden brauchbarerT~Fr~equeiiz<3n erzeugt
werden können. Naturgemäss ist es auch möglich, die Generatorfrequenz derart hoch zu wählen, dass die

Frequenz am Ausgang des Teilers d._o des letzten

Ί ο

Frequenzwandlers die niedrigste gewünschte Frequenz im Musikinstrument ist. Es ist naturgemäss auch
möglich, dafür zu sorgen, dass die Frequenz des
Generators G der Frequenz eines von C verschiedenen Tones in der Oktave entspricht. Gegebenenfalls kann der Generator G stufenartig oder kontinuierlich
verstimmbar ausgebildet werden.

In den Figuren h und 5 sind die Schaltungen für die Intervalle einer Quint (c-f) bzw.

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einer übermässigen Quint (c-e) dargestellt.

Da in Fig. 4 die letzten beiden Teiler d und do eine Gruppe bilden, die Nullen in der binären Zahl entspricht, sind diese nicht mit einer Gatterschaltung verbunden, weil deren Impulsreihen nicht zu der Ausgangsimpulsreihe mit der Frequenz ©(. F₀ beitragen.

In Fig. 5 besteht die erste Gruppe von Nullen nur aus der Null vor dem Komma der binären Zahl und muss also der Eingang der Zweiteilerkette mit einem Eingang des ersten Gatters G₁ verbunden werden.

Fig. 6 zeigt, wie für das Intervall einer temperierten Quint, deren Schaltung in Fig. h dargestellt ist, die Impulsreihen mit den Frequenzen Fp und 0( F_p aus der Eingangsimpulsreihe mit der Frequenz F₁ erhalten werden. Der Übersichtlichkeit halber ist die binäre Zahl hier auf vier Ziffern hinter dem Komma und also auf 0,0111 beschränkt. Dabei sind: F₁ die Eingangsimpulsreihe, F_p die Impulsreihe am Ausgang der Sperrschaltung B, F' die invertierte Impulsreihe F_p am Eingang der Teilerkette d₁ bis d_l8, f^, f _£, f und f^ die Impulsreihen an den ersten Ausgängen der Zweiteiler Cl₁, d₂, d bzw. d^ und f J , f£, f· und f£ die Impulsreihen an den zweiten Ausgängen der Zwexteiler

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Ci₁, dp, d und d, , f die Impulsreihe am Ausgang der zweiten Gatterschaltung G„ und Q\ F„ die Impulsreihe am Ausgang der ersten Gatterschaltung G₁ und somit auch am zweiten Eingang der Sperrschaltung B. Die .Impulsreihe CK F weist eine Frequenz auf, die der Summe der Frequenzen der Impulsreihen entspricht, die an den Ausgängen derjenigen Zweiteiler auftreten, deren zugehörige binäre Ziffer eine 1 ist. Bei dieser Schaltung werden Teiler verwendet, die auf die abfallende Flanke teilen, wobei die zweiten Ausgänge mit den Eingängen der Gatterschaltungen verbunden sind, welche Gatterschaltungen hier aus Nicht-Oder-Gattern bestehen, während bei einer negativ verlaufenden Flanke von Q{F„ der darauffolgende abfallende Impuls aus der Impulsreihe F unterdrückt wird. Es ist naturgemäss auch möglich, andere Gatterschaltungen und Teiler anderer Typen zu verwenden. So können z.B., wi© in Fig. 7 dargestellt ist, Teiler verwendet werden, die auf · die ansteigende Flanke teilen, wobei ebenfalls die zweiten Ausgänge mit den Eingängen der Gatterschaltungen verbunden sind, die in diesem Falle als Nicht-Und-Gatter ausgebildet sind, wobei die Impulse der Eingangsimpulsreihe bei der ansteigenden Flanke der Impulsreihe F unterdrückt werden.

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oenfw c λ ^{PHN 7/}'³³

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Dabei wurde stillschweigend angenommen, dass die Sperrschaltungen in dem ersten Fall aus Nicht-Oder-Schaltungen und im zweiten Fall aus Nicht-Und-Schaltungen aufgebaut sind. Es ist auch ,möglich, bei der Schaltung nach Fig. h die ersten Ausgänge der Teiler d_, d und d. mit den Ausgangsimpulsreihen f , f„ und f. einem Nicht-Und-Gatter zuzuführen und mit dem Ausgangssignal dieses Gatters das Signal f„ am ersten Ausgang des ersten Teilers in einem Nicht-Und-Gatter zu kombinieren, wobei naturgemäss auch in diesem Falle die Sperrschaltung aus Nicht-Und-Schaltungen aufgebaut ist. Naturgemäss sind noch weitere Abwandlungen möglich, aber es soll dafür gesorgt werden, dass die Ausgangsimpulsreihe der ersten Gatterschaltung G₁ eine Frequenz aufweist, die gleich der Summe der Frequenzen derjenigen Zweiteiler ist, die in der binären Zahl einer 1 entsprechen.

In den Figuren 8 und 9 ist die Schaltung für Frequenzwandler dargestellt, bei der an den Ausgängen Töne auftreten, deren Intervall mit der Eingangsfrequenz eine kleine Sekunde der Mitteltonstimmung ist. Bei dieser Stimmung treten zwei Arten kleiner Sekunden auf, und zwar eine mit einem Intervall von 1,070 000, was in der binären Zahl 0,000 100 011 110 101 110 entspricht, und eine mit . 509839/0670

._cn._/M PHN 7433

einem Intervall von 1,04^ 908, was in der binären Zahl 0,000 010 110 111 111 100 entspricht. Das erste Intervall gehört zu den kleinen Sekunden C-B, Bes-A, As-G, G-Fis, F-E, Es-D und D-Cis, während das zweite Intervall zu den kleinen Sekunden B-Bes, A-As, Fis-F, E-Es und Cis-C gehört. Venn statt des As das Gis gewählt wird, wird das Intervall A-Gis 1,070 000 und Gis-G 1,0hh 908₀ Wenn also eine Generatorschaltung nach Fig. 2 gewählt wird, werden für die Mitteltonstimmung nur zwei Frequenzwandlertypen benötigt. Es ist naturgemäss auch möglich die Schaltung nach Fig. 1 zu wählen, aber dann werden elf verschiedene Teiler benötigt.

Als Sperrschaltung kann jede bekannte Schaltung verwendet werden. Mögliche Sperrschaltungen sind in den Figuren 10 und 12 dargestellt.

In Fig. 10 wird der Klemme F₁ die Eingangs impulsreihe zugeführt. Die Klemme F₁ ist mit einem ersten Eingang eines ersten Und-Gatters verbunden, das aus den Dioden D„,D, und dem Widerstand R besteht. Der zweite Eingang dieses Und-Gatters ist mit einem eisten Ausgang 3 eines bistabilen Flipflops FF verbunden. Dem ersten Eingang 1 dieses Flipflops FF wird das Signal OC F zugeführt. Ein zweiter Ausgang k des Flipflops FF ist mit einem ersten Eingang eines

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kc -

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zweiten Und-Gatters verbunden, das aus Dioden D₁₅D₂ und dem Widerstand R besteht und dessen zweitem Eingang ebenfalls die Eingangsimpulsreihe F₁ zugeführt wird, während der Ausgang dieses zweiten Und-Gatters mit einem zweiten Eingang 2 des Flipflops FF verbunden ist. In dem normalen Zustand werden die Impulse des Signals F₁ vom ersten Und-Gatter durchgelassen, weil der Ausgang 3 des .Flipflops pp H-jii ist, so dass die Spannung am Punkt 6 auf gleiche Weise variiert. Da die Spannung am Ausgang h des Flipflops FF "O" ist, bleibt der Punkt χ auch "0", unabhängig von dem Signal F₁.

Wenn angenommen wird, dass der Eingang des Flipflops FF zu dem Zeitpunkt, zu dem die Impulsreihe F ¹¹O" ist, von "1" zu "0" geht, klappt das Flipflop FF um.' Der Punkt 4 wird "1" und der Punkt 3 "0", so dass die Diode O^ leitend und die Diode Dp gesperrt wird. Bei einem nächstfolgenden Impuls der Impulsreihe F₁ stellt sich heraus, dass der Punkt y "0" ist, so dass dieser Impuls nicht durchgelassen wird. Der Punkt χ folgt dagegen der Spannung der Eingangsimpulse, so dass am Ende des nächsten Impulses von F₁ χ von "0" zu "1" geht, welche Sρannungsänderung am Eingang 2 des Flipflops FF erscheint und das Umklappen dieses Flipflops in seine Ausgangslage bewirkt, in der

5098 3 9/-0 6 70 «Maw«. _Ilfcra

PHN

O £ no / r λ ^ΡΗΝ 7^ /OÖ9451 6.2.75

der Punkt 3 "1" und der Punkt h ¹¹O" ist, so dass die nächstfolgenden Impulse wieder vom ersten Und-Gatter zu dem Punkt y durchgelassen werden. Nach einer gewissen Zeitspanne klappt der erste Eingang des •Flipflops FF wieder von "0" zu "1" um, aber dadurch wir die Lage des Flipflops FF nicht beeinflusst, weil letzteres nur auf die abfallende Flanke der Impulse anspricht. Dies ist in Fig. 11 näher dargestellt.

Fig. 12 zeigt eine Sperrschaltung, die lediglich aus logischen Schaltungen besteht, die mit einer Anzahl Eingänge und einem Ausgang versehen sind, an dem eine Spannung auf zwei Niveaus 0 und 1 auftreten kann, wobei die Spannung auf dem ersten Niveau 0 auftritt, wenn die Spannungen an den Eingängen alle einen ersten Wert 1 aufweisen, während eine Spannung auf dem zweiten Niveau 1 auftritt, wenn eine der Spannungen an den Eingängen einen zweiten Wert 0 aufweist. Das Signal F₁ wird über eine erste Exngangsklemme A einem ersten Eingang 1 einer ersten logischen Schaltung L₁ zugeführt, deren Ausgang H mit einem ersten Eingang einer zweiten und einer dritten logischen Schaltung L bzw. L verbunden ist, wobei der Ausgang J der zweiten logischen Schaltung L- zu einem zweiten Eingang 2.der dritten logischen Schaltung

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L führt, deren Ausgang C mit einem ersten Eingang einer vierten logischen Schaltung L. verbunden ist, deren Ausgang F zu einem zweiten Eingang 2 einer fünften logischen Schaltung L führt, wobei einem ersten Eingang 1 der letzteren Schaltung ebenfalls das Signal F zugeführt wird und der Ausgang dieser Schaltung mit einer ersten Ausgangsklemme O und mit einem Eingang 1 einer sechsten logischen Schaltung L-r verbunden ist, deren Ausgang zu einer zweiten Ausgangsklemme C führt, während eine zweite Eingangsklemme D, der das Signal O( F„ zugeführt wird, zu einem zweiten Eingang der vierten logischen Schaltung Li und einem ersten Eingang 1 einer siebten und einer achten logischen Schaltung L„ bzw. L„ führt, wobei ein zweiter Eingang 2 der siebenten logischen Schaltung L„ mit dem Ausgang J der zweiten logischen Schaltung L verbunden ist und der Ausgang K der siebenten logischen Schaltung L zu den zweiten Eingängen der zweiten und der achten logischen Schaltung L_ bzw. Lr> führt, während der Ausgang B der achten logischen Schal-

tung Ln mit einem ersten-Eingang 1 einer neunten logischen Schaltung L verbunden ist, von der ein zweiter Eingang 2 zu dem Ausgang F der vierten logischen Schaltung Li und deren Ausgang zu einem dritten Eingang 3 der vierten logischen Schaltung

■5Ö98 3 9/ÖS7G

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L. , einem zweiten Eingang der ersten logischen Schaltung und einer dritten Ausgangsklemme E führt.

Die zu dieser Schaltung gehörige Wahrheitstabelle ist folgende:
ABCDEFHJKOG

Al 1001 101AA (A ist beliebig = 0 oder 1) 00Ί 110101 10 (das dritte Signal (X F₂ wird 1) 11111001010 (ein neuer Impuls von F₁ trifft ein) 010 10111010 (impuls von F endet) 11010111001 (ein neuer Impuls von F₁ trifft ein) usw.
01100110110 (impuls von F endet und das dritte

Signal CX F_g wird θ)

111OO110101 (der nächste Impuls von F₁ trifft ein) usw.

Die Spannungsformen an den verschiedenen Ausgängen sind in Fig. 13 dargestellt. Daraus geht deutlich hervor, dass beim Auftreten eines Impulses Od F beliebiger Länge an der Eingangsklemme D der nächstfolgende Impuls des Signals F₁ an der Eingangsklemme A gesperrt wird und die darauffolgenden Impulse wieder durchgelassen werden*

In dieser Figur sind zwei Fälle unterschieden, und zwar der Fall, in dem zum Zeitpunkt t die Spannung am Eingang A gerade 0 wird, und weiter der Fall, in dem zu dem Zeitpunkt t die

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Spannung am Eingang A gerade 1 wird. Es gellt deutlich hervor, dass in beiden Fällen der erste positive Impuls am Eingang A gesperrt wird. Wenn der Ausgang verwendet wird, muss der Sperrschaltung die Inverterschaltung I nachgeordnet werden, aber es ist vorteilhaft, den Ausgang G zu verwenden, weil die logische Schaltung L^ als eine Inverterschaltung wirkt.

Die Sperrschaltung nach Fig. 12 ist aus Nicht-rOder-Schaltungen aufgebaut. "Wenn statt dieser Schaltungen Nicht-Und-Schaltungen verwendet werden, werden in der Wahrheitstabeile und in Fig. h alle Nullen zu Einsen und alle Einsen zu Nullen.

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Claims

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Patentansprüche:

'1·'. Frequenzwandler zum Erzeugen eines Tones aus einem anderen Ton, dessen Frequenz höher als die des gewünschten Tones liegt, welcher Wandler aus einer Kette aufeinanderfolgender Gruppen von mindestens einem Zweiteiler besteht, wobei diese Zweiteiler mit je einem Eingang und mindestens einem Ausgang versehen sind und entweder auf eine ansteigende Flanke oder auf eine abfallende Flanke der Eingangsimpulse teilen, wobei jeweils ein erster Ausgang eines Zweiteilers mit dem Eingang eines darauffolgenden Zweiteilers und der Eingang der Teilerkette mit einem ersten Eingang einer ersten einer Reihe von Gatterschaltungen mit mindestens zwei Eingängen und einem Ausgang verbunden ist, wobei jeweils ein Eingang mit dem Ausgang einer folgenden Gatterschaltung verbunden ist und die anderen Eingänge jeder Gatterschaltung mit den Ausgängen der Zweiteiler einer Gruppe verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sperrschaltung vorgesehen ist, deren erstem Eingang die Eingangsimpulsreihe zugeführt wird und deren Ausgang, an dem die gewünschte Frequenz verfügbar ist, gegebenenfalls über eine Inverterschaltung zu dem Eingang der Teilerkette führt, während der zweite Eingang mit dem Ausgang der ersten Gatterschaltung

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verbunden ist, wobei jeweils wenn am zweiten Eingang ein Impuls auftritt, ein Impuls aus der Eingangsimpulsreihe unterdrückt wird, während jeder Zwei-

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teiler eine Frequenz von 2 mal die Frequenz der Impulsreihe am Eingang der Kette abgibt, wobei χ die Ordnungszahl des Teilers ist und die Gruppen von Zweiteilern durch diejenigen aufeinanderfolgen—

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den Teiler gebildet werden, bei denen 2 im binären Zahlensystem eine gleiche Zahl (θ oder 1) ist und die Binärzahl durch die Frequenz gebildet wird, die von der Eingangsimpulsreihe des Wandlers subtrahiert werden muss, um die zu dem gewünschten Intervall gehörige Frequenz am Eingang der TeiXerkette zu erhalten, wobei die letztere Frequenz auf 1 genormt- ist, während die letzte Gruppe von Zweiteilem aus Zweiteilern besteht, bei denen 2 in der binären Zahl eine 1 ist, wobei, wenn die letzte Gruppe aus nur einem Zweiteiler besteht, der Ausgang desselben mit einem Eingang der zu der vorhergehenden Gruppe von Zweiteilern gehörigen Gatterschaltung verbunden ist, wobei die Ausgangsimpulsreihe der ersten Gatterschaltung eine Frequenz aufweist, die der Summe der Frequenzen der Ausgänge derjenigen Zweiteiler entspricht, bei denen 2 in der binären Zahl eine 1 ist,
2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

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12.2.75

zeichnet, dass, wenn die erste Gruppe von Zweiteilern einer O in der binären Zahl entspricht, nur der Ausgang des letzten Zweiteilers der Gruppe mLt einem Eingang der ersten Gatterschaltung verbunden sind.

3· Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl zusätzlicher Ausgänge vorhanden ist, die mit den Ausgängen derjenigen Zweiteiler verbunden sind, die gegebenenfalls nach Verlängerung der Teilerkette brauchbare Oktavtöne des Tones am Eingang der Teilerkette liefern. 4. Wandler nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass er als integrierte Schaltung ausgebildet ist, in der die Signalverbindungen zwischen den Zweiteilern untereinander, zwischen den Zweiteilern und den Gatterschaltungen und zwischen den Gatterschaltungen untereinander keine Kreuzungen aufweisen.

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