DE3036845C2

DE3036845C2 - Hüllkurvensteuereinrichtung für einen Tonsignalgenerator

Info

Publication number: DE3036845C2
Application number: DE19803036845
Authority: DE
Inventors: Hidetaka Fussa Tokyo Fujisawa
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1980-09-30
Filing date: 1980-09-30
Publication date: 1983-11-03
Also published as: DE3036845A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hüllkurvensteuereinrichtung für einen Tonsignalgenerator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gemäß DE-AS 25 35 875 erfolgt zwar die Steuerung einer Hüllkurve dadurch, daß der Pegel eines Ausgangssignals durch die Zählung eines Zählers bestimmt wird. Es wird jedoch ein Lautsprecher und nicht ein piezoelektrisches Element verwendet.

Aus der DE-OS 28 50 286 ist beispielsweise eine hüllkurvensteuereinrichtung bekannt, bei der die Amplitude des Tonfrequenzsignals nach einer e-Funktion abnimmt. Diese Hüllkurvensteuereinrichtung findet Anwendung bei einer elektronischen Schlagwerksuhr, bei der bestimmte in einem ROM-Speicher digital gespeicherte Melodien Ober Tonsignalerzeugungseinheiten an einen Lautsprecher angelegt werden.

Aus der DE-AS 22 47 155 ist eine Armbanduhr mit Weckvorrichtung bekannt die ein piezoelektrisches Element als tonerzeugendes Schwingorgan verwendet Das piezoelektrische Element ist über einen Spannungsvervielfacher von einem mit einer einzigen Frequenz schwingenden Oszillator anregbar. Dies bedeutet daß bei Alarmgabe immer der gleiche Toa mit gleicher Lautstärke von dem piezoelektrischen Element erzeugt ίο wird.

Die DE-AS 22 47 155 zeigt lediglich die Anwendung eines piezoelektrischen Elementes zur Abgabe eines einzigen Tones mit gleichbleibender Lautstärke.

Die DE-AS 28 38 288 befaßt sich mit der speziellen ir Ausbildung eines piezoelektrischen Schwingers zur Erzeugung von Tönen einer einzigen Frequenz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hüllkurvensteuereinrichtung anzugeben, die es auch bei einfachsten Geräten wie Kleinuhren und Kiemrechnern ermöglicht Töne hervorzubringen, die wie bei Musikinstrumenten anschwellen oder abklingen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Hüllkurvensteuereinrichtung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs I.
Gegenüber der Schlagwerksuhr gemäß DE-OS 28 50 286 weist die Erfindung anstelle des Lautsprechers ein piezoelektrisches Element als Tonerzeuger auf. Ferner ist bezüglich der Hüllkurvensteuereinrichtung in dieser Druckschrift lediglich ausgesagt daß die erzeugten Tonfrequenzsignale nach einer e- Funktion abklingen. Bei der Erfindung wird ein durch Taktsignale gesteuerter Zähler dazu verwerndet Stufenspannungen an das piezoelektrische Element anzulegen.

Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Hüllkurvensteuereinrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäße:! Hüllkurvensteuereinrichtung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.Is zeigt
F i g. 1 eine den Gesamtaufbau einer Steuereinrichtung für die Einhüllende bei einem piezoelektrischen Summer zeigende Schaltung, wie sie bei einem elektronischen Rechner angewendet wird,

F i g. 2(a) bis 2(i) Zeitdiagramme zur Erläuterung des Arbeitsweise des in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels.

F i g. 3 eine den Gesamtaufbau eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung zeigende Schaltung, wie sie bei einem elektroni-SO sehen Rechner angewendet wird.

Fig.4 eine die Einzelheiten der MOSFET-Wahl-Schaltung der F i g. 3 zeigende Teilansicht.

Fig. 5 die Art, wie nach Maßgabe der Verbindungszustände der ersten und zweiten Widerstandsschaltungen der Fig. 3 Widerstandsänderungen erreicht werden.

F i g. 6A und 6B die Art. wie die an beide Anschlüsse des piezoelektrischen Summer gegebene Spannung sich nach Maßgabe der Verbindungsbedingungen der in M F i g. 3 gezeigten Belastungen ändert, und

Fig.7 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der in F i g. 3 gezeigten Einrichtung.

Die Ausführungsbeispiele der Erfindung, wie sie bei einem elektronischen Rechner angewendet werden, werden anhand der Zeichnung erläutert.

Wie in Fig. I gezeigt ist, weist eine Tasteneingabeeinrichtung 1 verschiedene Tasten auf, wie eine Zehner-Tastatur 2, eine Funktions-Tastatur 3 und einen

Betriebsweisenschalter 4 zum Umschalten von einer EIN-Betriebsweise auf eine AUS-Betriebsweise oder umgekehrt. Ein Tastenbetätigungssignal von der Tasteneingabeeinheit 1 wird an eine Steuereinheit 5 gegeben, die ein der Tastenbetätigung zugeordnetes Steuersigna! an eine Rechen- und Logikeinheit 6, an eine Tonsignalgeneratoreinheit 7 und dergeleichen gibt Die Rechen- und Logikeinheit 6 führt eine bestimmte Rechenoperation in Abhängigkeit von dem Steuersignal lus und gibt d*jin die Tasteneingabedaten oder das Operationsergebnis an eine hier nicht gezeigte Anzeigeeinheit. Die Tonsignalgeneratoreinheit 7 teilt in geeigneter Weise eine Frequenz eines von einem Impulsgenerator 8 erzeugten Grundtaktimpulses herab, um ein der betätigten Taste an der Tasteneingabeeinheit 1 entsprechendes Tonsignal zu erhalten, das einer Summertreibereinheit 10 zugeführt wird. Der Impulsgenerator 8 gibt außerdem verschiedene Zeitgabesignale zum Speisen entsprechender Schaltungen ab, die in F i g. 1 gezeigt sind. Eine Speisequelleneinheit 9 gibt z. B. Spannungen von 3 Volt, 1,5 Volt und 0 Volt, das heißt Erdpotential, an die Summertreibereinheit to sowie Spannungen von 3 Volt und 0 Volt an andere Schaltungen.

Die Summertreiberschaltung 10 weist einen Zähler U von zwei Bits, e'men Decoder 12 zum Decodieren der Zählemände des Zählers 11, eine Gruppe von Schalterelementen zum wahlweisen Zuführen von von der Speisequelleneinheit 9 abgegebenen Spannungea das heißt von 3 Volt, 13 Volt und 0 Volt, an beide Anschlüsse Bi, B 2 eines piezoelektrischen Summers 13 auf. der eine Schwingplatte mit einem an ihr befestigten piezoelektrischen Element hat, in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal von dem Decoder 12. Jeweils an einen Rück setzeingang R eines jeden Bits des Zählers 11 wird von der Steuereinheit 5 ein Rücksetzsignal gegeben, um den Tonerzeugungsvorgang des Rechners auszulösen Die Zählerstände des Zählers 11 werden nacheinander in Abhängigkeit von einem Zeitgabesignal Φο w -Hergezählt, das von der Steuereinheit 5 von einem Zeitpunkt an zugeführt wird, wenn eine gedruckte Taste an der Tasteneingabeeinheit 1 freigegeben wild. Die gezählten Zählerstände werden von dem Ausg mgsanschluß eines jeden Bits des Zählers 11 unmittelbar an und über einen Inverter 14 sowie einen Inverter 13 an den Decoder 12 gegrben. Der Decoder 12 weist einen UND-Schaltungsteil 12a zum Decodieren des Signal· von dem Zähler 11 und einen ODER-Schaltungsteil 126zum Aufnehmen des von dem UND-Schaltungsteil 12a decodierteT» Signals sowie zur Ausgabe desselben .iuf. Der Decoder 12 gibt Treibersignale A bis E an die G "ippe von Schaltelementen nach Maßgabe der Zählerstände des Zahlers 11 ab.

Die Be7 ehung der Zählerstände des Zählers U und der Treibersignale A bis £ die von dem Decoder 12 abgegeben werden, ist in der folgenden Tabelie angegeben.

Zählerstände	Decoder	12	C	D	E
des Zählen U	A	B	L	H	L
0	L	H	L	L	H
5	L	H	L	L	H
2	H	L	H	L	L
3	H	L

In dieser Tabelle gibt »Zx< einen niedrigen Pegel und »H« einen hohen Pegel an.

Die Gruppe von Schalterelementen weist Kombinationen von mehreren Übertragungsgliedern 16a bis 16A auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel gleich 8 sind. Jedes Übertragungsglied 16a bis 16/r weist ein Paar von Schalterelementen auf, die einen n-Kanal-MOS-Transistor, der zur Vereinfachung nachfolgend als n-Transistor bezeichnet wird, und einen p-Kanal-MOS-Transistör, der nachfolgend der Einfachheit halber als p-Transitor bezeichnet wird, verbinden, sowie Inverter 17a bis 17Λ zum Invertieren des der Gate-Elektrode eines der Transistoren zugeführten Signals und zum Zuführen dieses an den anderen der Transistoren.

Das Treibersignal A von dem Decoder 12 wird an die Gate-Elektrode des η-Transistors, der das erste Verknüpfungsglied 16a bildet, wie auch an die Gate-Elektrode des p-Transistors über den Inverter 17a gegeben. Das erste Verknüpfungsglied 16a führt eine

EIN-AUS-Operation in Abhängigkeit von dem Treibersignal A aus. Wenn das erste Verk· -ipfungsglied 16a leitend ist, wird die ausgewählte Spannung (14 Volt), die von einem Verbindungspunkt der n- und p-Transistoren zugeführt wird, von dem anderen Verbindungspunkt

abgegeben, um an einen Verbindungspunkt der Transist' -ren des dritten Verknüpfungsgliedes 16c gegeben zu werden. Das Treibersignal B von dem Decoder 12 wird an die Gate-Elektrode des n-Transistors gegeben, der das zweite Verknüpfungsglied 16b bildet, wie auch an die Gate-Elektrode des p-Transistors über den Inverter 17& Wenn das zweite Verknüpfungsglied 166 leitend ist, wird die von einem Verbindungspunkt der zugeordneten Transistoren zugeführte ausgewählte Spannung (3 Volt) von dem anderen Verbindungspunkt abgegeben, um an einen Verbindungspunkt der Transistoren des dritten Verknüpfungsgliedes 16cgegeben zu werden.

Das von der Tonsignalgeneratoreinheit 7 abgegebene Tonsignal wird an ein ODER-Glied 18 und ^n ein ODER-Glied 20 über einen Inverter 19 gegeben. An diese ODER-Glieder 18 und 20 wird auch das Rücixsetzsignal von der Steuereinheit 5 gegeben, und das Treibersignal C von dem Decoder 12 wird an das ODER-Glied 20 gegeben. Das Ausgangssignal von dem ODER-Glied 18 wird an die Gate-Elektrode des p-Transistors gegeben, der das dritte Verknüpfungsglied 16c bildet, wie auch an die Gate-Elektrode des η-Transistors über den Inverter 17c Das dritte Verknüpfungsglied 16c gibt in seinem leitenden Zustand die ausgewählte Spannung (13 Volt oder 3 VoJt), die von dem ersten Verknüpfungsglied 16a oder dem zweiten Verknüpfungsglied ibb abgegeben wird, an einen Anschluß BX des piezoelektrischen Summers 13. Das Arsga ifssignal von dem ODER-Glied 18 wird an die Gate-Elektrode des η-Transistors gegeben, der das vierte Verknüpfungsglied 16c/ bildet, sowie aich an die Gate-Elektrode des p-Transistors über den Inverter 17d Das vierte Verknüpfungsglied 16dführt eine EIN-AUS-Operation in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal von der ODER-Glied 18 aus, und. wenn das Verknüpfungsglied \%d sieh im leitenden Zustand befindet, gibt es das Erdpotential (0 Volt), das von einem Verbindungspunkt von den zugehörigen Transistoren zugeführt wird, als ausgewählte Spannung an den einen

Anschluß B1 des piezoelektrischen Summers 13.

Das Ausgangssignal von dsm ODER-Glied 20 wird an die Gate-Elektrode des η-Transistors gegeben, der das fünfte Verknüpfungsglied 16e bildet, sowie auch an die

Gate-Elektrode des p-Transistors über den Inverter Ve. Das fünfte Verknüpfungsglied 16e führt eine EIN-AUS-Operation in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal von dem ODER-Glied 20 aus.

Wenn das Verknüpfungsglied 16e .sich im leitenden Zustand befindet, wird das Erdpotential (0 Volt), das als die ausgewählte Spannung von einem Verbindungspunkt der zugehörigen Transistoren zugeführt wird, von dem anderen Verbindungspunkt an den anderen Anschluß B 2 des piezoelektrischen Summers 20 gegeben. Das Ausgangssignal von dem ODER-Glied 20 wird an die Gate-Elektrode des p-Transistors gegeben, der das sechste Verknüpfungsglied 16/"bildet, wie auch an die Gate-Elektrode des η-Transistors über den Inverter 17/ Das sechste Verknüpfungsglied 16/" führt eine EIN-AUS-Operation in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal von dem ODER-Glied 20 aus. Im leitenden Zustand werden die ausgewählte Spannung (3,0 Vo!;), die über das siebte Verknüpfungsglied iSg zugeführt wird, oder die ausgewählte Spannung (1,5 Volt), die über das achte Verknüpfungsglied 16Λ an an einen Anschluß des zugeordneten Transistorpaars zugeführt wird, von dessem anderen Anschluß an den anderen Anschluß B 2 des piezoelektrischen Summers 13 zugeführt. Beim siebten Verknüpfungsglied 16^ wird das Treibersignal D von dem Decoder 12 an die Gate-Elektrode des η-Transistors wie auch an die Gate-Elektrode des p-Transistors über den Inverter Mg gegeben. Bei dem achten Verknüpfungsglied 16Λ wird das Treibersignal E von dem Decoder 12 an die Gate-Elektrode des η-Transistors wie auch an die Gate-Elektrode des p-Transistors über den Inverter 17Λ gegeben.

Anhand der Zeitdiagramme der F i g. 2(a) bis 2(i) wird der Fall erläutert, wenn ein Alarmton durch eine Tastenbetätigung bei einem elektronischen Rechner dieses Aufbaus erzeugt wird. Bei der Tasteneingabeeinheit 1 wird, bevor eine Tastenbetätigung vorgenommen wird, wenn ein Rücksetzsignal von der Steuereinheit 5 an die ODER-Glieder 18 und 20 in der in Fig.2(b) gezeigten Weise zugeführt wird, von den ODER-Gliedern 18 und 20 ein Signal hohen Pegels abgegeben. Dadurch werden die dritten und sechsten Verknüpfungsglieder 16c und 16/gesperrt Die Zuführung der Spannung von 13 Volt oder 3 Volt an den piezoelektrischen Summer 13 wird daher verhindert. Andererseits sind die vierten und fünften Verknüpfungsglieder 16</ und 16e leitend, so daß Erdpotential (0 Volt) an beide Anschlüsse B1 und B 2 des piezoelektrischen Summers 13 gegeben wird. Bei diesem¹ Zustand wird der piezoelektrische Summer 13 nicht erregt Außerdem hat bei diesem Zustand der Zähler 11 infolge des Rücksetzsignals einen Zählerstand von »0«.

Wenn bei dem Zustand, bei dem der Betriebsweisenschalter 4 der Tasteneingabeeinheit 1 auf die Tonerzeugungsbetriebsweise (EIN) geschaltet ist, eine Tastenbetätigung vorgenommen wird, wird das in Fig.2(a) gezeigte Tastenbetätigungssignal an die Steuereinheit 5 gegeben. In Abhängigkeit davon gibt die Steuereinheit 5 von der Tonsignalerzeugungseinheit 7 ein in Fig.2(e) gezeigtes Tonsignal ab, das der betätigten Taste zugeordnet ist Die Steuereinheit 5 gibt auch das Rücksetzsignal an den Rücksetzeingang R des Zählers 11 und die Eingänge der ODER-Schaltungen 18 und 20, wie dieses in F i g. 2(b) gezeigt ist Daher wird ein Signa! der gleichen Phasenlage wie das Tonsignal von dem ODER-GDed 18 abgegeben, während ein von dem Inverter 19 invertiertes Signal von dem ODER-Glied 20 abgegeben wird. Die dritten und vierten Verknüpfungsglieder 16c und 16c/wiederholen daher abwechselnd die EIN-AUS-Operation in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal von dem ODER-Glied 18, während die s fünften und sechsten Verknüpfungsglieder 16e und 16/ abwechselnd die EIN-AUS-Operation in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des ODER-Gliedes 20 wiederholen. Andererseits decodiert der Decoder 12 nach Maßgabe der Zählerstände des Zählers 11 eine »0«

ίο und erzeugt die zugeordneten Treibersignale B und D mit hohen Pegeln, so daß die zweiten und siebten Verknüpfungsglieder 166 und \ftg dauernd leitend gehalten werden. Die dem Anschluß B1 des piezoelektrischen Summers 13 zugeführte Spannung ist daher,

is wie es in Fig.2(0 gezeigt ist, in Bezug auf das in F i g. 2(e) gezeigte Tonsignal eine Spannung invertierter Phase von 3 Volt oder 0 Volt. An den anderen Anschluß B 2 des piezoelektrischen Summers 13 werden abwechselnd Spannungen von 3 VcIt and 0 Ve!·, der gleichen Phasenlage wie die des Tonsignals gegeben, wie dieses in Fig. 2(g) gezeigt ist. Die Potentialdifferenz zwischen den Anschlüssen Sl und B 2 des piezoelektrischen Summers 13 schwankt daher zwischen + 3 und — 3 Volt wie dieses in Fig.2(h) gezeigt ist. so daß der piezoelektrische Summer 13 Töne erzeugt, die in ihrer Lautstärke der Amplitude der Potentialdifferenz entsprechen. Die Lautstärke wird mit einem Pegel von »4« zum Zw .^!ce der Erläuterung angenommen, wie dieses in F i g. 2(i) gezeigt ist.

Wenn bei diesem Zustand die gedrückte Taste an der Tasteneingabeeinheit 1 losgelassen wird, werden Zeitgabesignale Φο nacheinander abgegeben, wie dieses in F i g. 2(c) gezeigt ist Aufgrund eines jeden Signals Φο werden die Zählerstände des Zählers 11 weitergezahlt.

wie dieses in F i g. 2(d) gezeigt ist Wenn der Zählerstand des Zählers 11 gleich »1« wird, werden die Treibersignale B und F- entsprechend dem Zähler 11 von dem Decoder 12 auf Signale hohen Pegels gebracht, so daß die zweiten und achten Verknüpfungsglieder 166 und 16ή leitend werden. Die dritten und vierten Verknüpfungsglieder 16c und 16d wiederholen die EIN-AUS-Operation in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal von dem ODER-Glied 18. Dadurch werden Spannungen von 3 Volt und 0 Volt abwechselnd an den Anschluß B1 des piezoelektrischen Summers 13 gegeben, wie dieses in Fig.2(f) gezeigt ist In gleicher Weise wiederholen die fünften und sechsten Verknüpfungsglieder 16e und 16/ die EIN-AUS-Operation in Abhängigkeit vom Ausgangssignal von dem ODER-Glied 20, so daß

so Spannungen von 13 Volt und 0 Volt abwechselnd an den anderen Anschluß B2 des piezoelektrischen

Summers 13 gegeben werden, wie dieses in Fig.2(g)

gezeigt ist

Wenn das Zeitgabesignal Φο an den Zähler 11 bei

diesem Zustand gegeben wird, wird sein Zählerstand gleich »2«, wie dieses in F i g. 2(d) gezeigt ist so daß die Treibersignale A und E vom Decoder 12 hohen Pegel erhalten. In Abhängigkeit von diesen Treibersignalen A und E werden die ersten und achten Verknüpfungsglieder 16a und 16A leitend. In Abhängigkeit von dem Ausgangssigna] vom ODER-Glied 18 führen die dritten und vierten Verknüpftingsglieder 16c und 16</ eine EIN-AUS-Operation aus, so daß Spannungen von 13 Volt und 0 Volt abwechselnd an den Anschluß Bi des piezoelektrischen Summers 13 gegeben werden, wie dieses in Fi g. 2(f) gezeigt ist In Abhängigkeit von dem Ausgangssigna] vom ODER-Glied 20 führen die fünften und sechsten Verknüpfungsglieder 16e und 16/ eine

EIN-AUS-Operation aus, so daß Spannungen von 1,5 Volt und 0 Volt abwechselnd an den anderen Anschluß B 2 des piezoelektrischen Summers 13 gegeben werden, »vie dieses in F i g. 2(g) gezeigt ist.

Wenn das Zeitgabesignal Φο an den Zähler Il gegeben wird, wird sein Zählerstand gleich »3«, wie dieses in F i g. 2(d) gezeigt ist, so daß die Treibersignale A und C vom Decoder 12 allein einen hohen Pegel erhalten, Dann wird das erste Verknüpfungsglied 16a leitend. In Abhängigkeit von der EIN-AUS-Operation der dritten und vierten Verknüpfungsglied 16c und 16</ werden Spannungen von 1.5 Volt und 0 Volt abwechselnd an den Anschluß B1 des piezoelektrischen Summers 13 gegeben, wie dieses in Fig.2(f) gezeigt ist. Da ein dem Treibersignal Centsprechendes Signal von dem ODER-Glied 20 abgegeben wird, wird das fünfte Verknüpfungsglied 16e leitend gehalten, während das sechste Verknüpfungsglied 16/gesperrt gehalten wird. Dadurch wird eine Spannung von 0 Volt dauernd an den anderen Anschluß BI des piezoelektrischen Summers 13 gegeben, wie dieses in F i g. 2(g) gezeigt ist

Da die Potentialdifferenz zwischen den Anschlüssen Bl und B 2 des piezoelektrischen Summers 13 allmählich abnimmt, wie dieses in F i g. 2(h) gezeigt ist, wird die Lautstärke des Tonsignals von »3« auf »2« und »1« gedämpft, wie dieses in Fig.2(i) gezeigt ist Eine parasitäre Kapazität C ist in dem piezoelektrischen Element des piezoelektrischen Summers 13 enthalten, so daß die Lautstärke des Tonsignals sich in einer allmählichen Weise ändert, wie dieses mit der durchgezogenen Linie in F i g. 2(i) gezeigt ist

Wenn eine bestimmte Zeitdauer verstrichen ist. nachdem der Ton erzeugt wird, wird das in Fig.2(b) gezeigte Rücksetzsignal abgegeben, so daß 0 Volt an beide Anschlüsse des piezoelektrischen Summers 13 gegeben wird, um den Tonerzeugungsvorgang zu unterbrechen. Durch dieses Rücksetzsignal wird der Zählerstand des Zählers 11 auf »0« zurückgesetzt, um die nächste Tastenbetätigung vorzubereiten.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine Einhüllende für den Ausgangston durch Wahl von Spannungen von 0 Volt, 1,5 Volt und 3 Volt als ausgewählte Spannungen bev/irkt. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Anzahl von Pegeln der ausgewählten Spannungen durch Änderung des Zählers 11 sowie des Decoders 12 und er anderen Schaltungen zu vergrößeren oder zu verringern.

Bei dem Ausführungsbeispiel wird eine Einhüllende erzeugt, um einen gedämpften Ton nur dann zu erhalten, wenn die gedrückte 1 aste losgelassen wird. Es ist jedoch auch möglich, die Steuerung der Einhüllenden so vorzunehmen, daß der Ausgangston allmählich anschwillt, wenn die Taste gedrückt wird.

Außerdem wird bei dem beschriebenen Ausffihrungsbeispiel die Steuerung der Einhüllenden für einen Bestätigungston für die Tastenbetätigung eines elektronischen Rechners vorgenommen. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Steuerung der Einhüllenden durchzuführen, wenn ein einziger Summton abgegeben wird, oder, wenn eine bestimmte Musik im voraus programmiert wird, und diese nach Bedarf abgegeben wird, so daß die Steuerung der Einhüllenden auch zur Erzeugung eines elektrischen Tones mit dem gleichen Aufbau durchgeführt werden kann, wie er zuvor beschrieben wurde.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung für die Einhüllende bei einem piezoelektrischen Summer wird nachfolend erläutert, bei der erfmdungsgemäß die Steuerung der Einhüllenden durch aufeinanderfolgendes Ändern des Spannungspegels in Abhängigkeit von der Zeit vorgenommen wird, der dem piezoelektrischen Summer zugeführt wird.

Obwohl mehrere Spannungspegel in Abhängigkeit von der Zeit ausgewählt werden, um die Steuerung der Einhüllenden bei dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel vorzunehmen, wird die Steuerung der Einhüllenden durch Ändern der Widerstandswerte von Widerstandselementen in Abhängigkeit von der Zeit durchgeführt, die zwischen dem piezoelektrischen Summer und der Speisequelle vorgesehen sind. Der Einfachheit halber sind die gleichen Teile mit den gleichen

Bezugszeichen wie in F i g. I versehen. F i g. 3 zeigt eine Schaltung dieses Ausführungsbei-

is spiels, wie es bei einem elektronischen Rechner angewendet wird.

Eine Speisequelle 21 gibt Spannungen von z. B. 3 Volt und 0 Volt, das heißt Erdpotential, an die in Fig.3 gezeigten Schaltungen.

Ein Zähler 23 und 3 Bits ist bei der piezoelektrischen Summerschaltung 22 vorgesehen. Dieser Zähler 23 zählt von 0 bis 7 in Abhängigkeit von dem Zeitgabesignal Φο von der Steuereinheit 5. Die Zählerstände des Zählers 23 werden von jeweiligen Ausgängen an eine MOSFET-Wahlschaltung 24 gegeben. Diese Wahlschaltung 24 erhält außerdem ein Tonsignal von der Tonsignalgeneratoreinheit 7. Das Tonsignal und die Daten von dem Zähler 23 werden decodiirt, und es werden Ausgangssignale la bis id, 2a bis 2d und 3a bis 3d von der

Wahlschaltung abgegeben.

Unter den Wahlsignalen werden die Wahlsignale 3a, 3b, 2a, 2b, la und Xb an eine erste Widerstandsschaltung 25, Wahlsignale la, 2a und 3a an die Gate-Elektroden zugeordneter η-Transistoren 7rla, Tr 2a und Tr 3a sowie die Wahlsignale \b, 2b und 3b an die Gate-Elektroden der zugehörigen p-Transistoren Tr \b, Tr2b und Tr 3b gegeben. Die Source-Elektroden der jeweiligen η-Transistoren Tr \a, Tr 2a und TrSa sind gemeinsam mit Erdpotential (0 Volt) verbunden, und ihre jeweiligen Drain-Elektroden sind in Reihe mit den Drain-Elektroden der zugehörigen p-Transistoren Trib. Tr2b und Tr3b über Belastungen (Belastungs-MOS) Ria,Rib;R2a,R2b;und R3a, R3b verbunden. Die Source-Elektroden der p-Transistoren Tr Ib, Tr2b und Tr 3b sind gemeinsam mit einer Spannungsquelle von 3 Volt verbunden. Ein Anschluß Bl des piezoelektrischen Summers 13 ist zwischen die Belastungen R la, R lb;R2a,R2bund R 3a, R 3b geschaltet, während eine Treiberspannung ihm zugeführt wird.

so Die Wahlsignale lc. id, 2c, 2d, 3c und 3d werden an eine zweite Widerstandsschaltung 26, die Wahlsignale ic, 2c und 3c werden an die Gate-Elektroden von zugeordneten η-Transistoren Trie, Tr2c und Tr3c sowie die Wahlsignale id, 2d und 3d werden an die Gate-Elektroden der zugeordneten p-Transistoren Tr id, Tr2d und Tr3d gegeben. Wie bei der ersten Widerstandsschaltung 25 sind die Source-Elektroden der η-Transistoren Trie, Tr2c und 77?3c gemeinsam mit Erdpotential verbunden, während ihre jeweiligen Drain-Elektroden in Reihe mit den Drain-Elektroden der zugehörigen p-Transistoren Tr id, 7>2rfund Tr3d über die Belastungen (Belastungs-MOS) .R lc, RId; R2c, R2d und Ä3c, R3d verbunden sind. Die Source-Elektroden der p-Transistoren TrId, Tr 2dund Tr 3d sind gemeinsam mit einer Spannungsquelie von 3 Volt verbunden. Der andere Anschluß 52 des piezoelektrischen Summers 13 ist zwischen die Belastungen R lc, R id; R 2c, R 2dund R 3c, R 3dgeschaltet,

ίο

während ihm eine Treiberspannung zugeführt wird. Der Widerstandswert der Belastungen Ria, Rib, R lc und Rid wird auf Al (=-4Ä0, wobei RO konstant ist) eingestellt. Der Widerstandswert der Belastungen R 2a, R 2b, R 2c und Λ 2c/wird auf /?2 (-3 RO) eingestellt, und der Widcstandswert der Belastungen R 3a, R 3b, R 3c und R 3d wird auf auf R 3 (=· 2 R 0) eingestellt, wie dieses in F i g. 5 dargestellt ist.

Fig.4 zeigt die Einzelheiten der MOSFET-Wahlschaltung 24. Die Wahlschaltung 24 weist einen Decoder auf. der seinerseits eine Gruppe von UND-Gliedern 24a enthält, an die Signale gegeben werden, die unmittelbar oder über zugeordnete Inverter 27, 28 und 29 von jedem Bit des Zählers 23 zugeführt werden, sowie ein Tonsignal, das von der Tonsignalgeneratoreinheit 7 unmittelbar oder über einen Inverter 30 zugeführt wird, ausgenommen, wenn der Zählerstand gleich »0« ist, sowie eine Gruppe von ODER-Gliedern 246, die in Abhängigkeit von einem Ausgangssign?·! von der Gruppe von UND-Gliedern 24a die Wahlsignale 3a. 36, 2a. 2b, la, ib. ic, id. 2c. 2d, 3c und 3d von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel und umgekehrt indem.

Die Arbeitsweise der Steuerung der Einhüllenden für den Ton, der in Abhängigkeit von einer Tastenbetätigung bei einem kompakten elektronischen Rechner des genannten Aufbaus erzeugt wird, wird anschließend erläutert.

Bevor eine Tastenbetätigung an derTasteneingabeeinheit 1 ausgeführt wird, ist der Zählerstand des Zählers 23 gleich »0«, das heißt binär »000«. wie dieses in F i g. 7(c) gezeigt ist. Bei diesem Zustand haben alle von der Wahlschaltung 24 abgegebenen Wahlsignale la bis Id, 2a bis 2d und 3a bis 3d einen hohen Pegel unabhängig von dem Vorliegen des Tonsignals, so daß in den ersten und zweiten Widerstandschaltungen 25 und 26 die jeweiligen η-Transistoren TrIa bis Tr3a und Tr ic bis Tr 3c eingeschaltet werden, während die p-Transistoren Tr 16 bis 7>36und Tridbxs Tr 3d gesperrt werden. Der Verbindungszustand der Belastungen wird daher gleich der in Fig.6(a) gezeigten äquivalenten Schaltung, so daß Erdpotential an tuide Anschlüsse des piezoelektrischen Summers 13 über die jeweiligen parallelen frei Belastungen Ria, Λ2a. R3a und R ic, R2c R3c gegeben werden, wodurch kein Ton erzeugt wird.

Wenn eine Tastenbetätigung vorgenommen wird, wenn der Betriebsweisenschalter 4 der Tasteneingabeeinheit 1 auf die Tonerzeugungsbetriebsweise umgeschaltet ist, wird das in Fig.7(a) angegebenen Tastenbetätigungssignal an die Steuereinheit 5 gegeben. Die Steuereinheit 5 speist daher die Tonsignalgeneratoreinheit 7, um ein Tonsignal einer bestimmten Frequenz abzugeben, die der betätigten Taste zugeordnet ist, wie dieses in F i g. 7(d) gezeigt ist, und ein Zeitgabesignal Φο zählt den Zählerstand des Zählers 23 auf »1«, das heißt binär »001«. Die Wahlschaltung 24 gibt ein Wahlsignal eines bestimmten Pegels nach Maßgabe der Änderung im erzeugten Zählerstand des Zählers 23 und des Pegels »1« (hoher Pegel) und »0« (niedriger Pegel) des Tonsignals ab. Wenn das Tonsignal einen Pegel von »1« hat, haben alle an die erste Widerstandsschaltung 25 gegebenen Wahlsignale la, 16,2a, 26,3a und 36 einen hohen Pegel, während alle an die zweite Widerstandsschaltung 26 gegebenen Wahlsignale lc; id, 2c, 2d, 3c und 3d niedrigen Pegel haben. Wenn das Tonsigna! einen Pegel von »0« hat, wird der Zustand gerade umgekehrt, so daß alle an die erste Widerstandsschaltung 25 gegebenen Wahlsignale la, 16, 2a, 26, 3a, 36 niedrigen Pegel haben, während alle an die zweite Widerstandss<,-?ialtung 26 gegebenen Wahlsignale lc, Id, 2c, 2c/, 3c und 3d hohen Pegel haben. Auf diese Weise wird eine äquivalente Schaltung gebildet, wie sie in Fig.6A(b) gezeigt ist. Wenn das Tonsignal gleich »1« ist, wird der eine Anschluß Bi des piezoelektrischen Summers 13 über drei Belastungen R la, R 2a und R3a, die parallelgeschaltet sind, geerdet, und es wird eine Spannung von 3 Volt an den anderen Anschluß B 2 über drei parallelgeschaltete Belastungen Rid, R2d und R 3d gegeben. Wenn das Tonsignal gleich »0« ist, wird eine Spannung von 3 Volt an den einen Anschluß B i des piezoelektrischen Summers 13 über drei parallelgeschaltete Belastungen Rid, R2d und R3d gegeben, während der andere Anschluß B 2 über drei parallelgeschaltete Belastungen R ic, R2cund Λ3cgeerdet wird, um die Erzeugung eines Tones zu beginnen. Der Widerstandswert der ersten und zweiten Widerstatidsschaltungen 25 und 26 wird im wesentlichen gleich 0,9 R 0 durch die Parallelschaltungen der Widerstände mit den Widerstandswerten Ri, R2 und R3, wie dieses in F i g. 5 gezeigt ist. Da der piezoelektrische Summer 13 eine parasitäre Kapazität (C) hat, wird das Spannungssignal der Potentialdifferenz [Bi-B 2(V)] zwischen den Anschlüssen Bi und B 2 des piezoelektrischen Summers 13 leicht verzerrt, wie dieses in F i g. 6A(b) gezeigt ist.

Wenn die gedrückte Taste in der Tasteneingabeeinheit 1 losgelassen wird, wird das Zeitgabesignal Φο aufeinanderfolgend von der Steuereinheit 5 abgegeben, wie dieses in Fig.7(b) gezeigt ist. Aufgrund dieser Signale Φο werden die Zählerstände des Zählers 23 aufeinanderfolgend weitergezählt, wie dieses in Fig.7(c) dargestellt ist Wenn der Zählerstand des Zählers 23 gleich »2« (binär »010«) wird, werden die Transistoren Trlabis Tr2d, 7>2abis Tr2dsowie Tr3a bis Tr3d in geeigneter Weise ausgewählt, um leitend geschaltet zu werden, wie dieses bei der vorstehenden Beschreibung der Fall war, und die ersten und zweiten Widerstandsschaltungen 25 und 26 bilden eine äquiva-If-nte Schaltung, wie sie in Fi g. 6A(c) gezeigt ist, deren Widerstandswert gleich 1,2KO wird, wie dieses in F i g. 5 gezeigt ist, was durch die Parallelschaltung der Widerstände mit den Widerstandswerten R 2 und R 3 erfolgt Wenn der Zählerstand des Zählers 23 gleich »3« (binär »011«) wird, bilden die ersten und zweiten Widerstandsschaltungen 25 und 26 die in Fig.6A(d) gezeigte äquivalente Schaltung, deren Widerstandswert im wesentlichen gleich 13 R 0 wird, wie dieses in F i g. 5

so gezeigt ist, was durch die Parallelschaltung der Widerstände mit den Widerstandswerten R i und R 3 erfolgt

Wenn der Zählerstand gleich »4« (binär »100«) wird, bilden die ersten und zweiten Widerstandsschaltungen 25 und 26 die in Fig.6B(a) gezeigte äquivalente Schaltung, deren Widerstandswert im wesentlichen gleich 1,7 RO ist, wie dieses in Fig.5 gezeigt ist, was durch die Parallelschaltung der Widerstände mit den Widerstandswerten R1 und R 2 erfolgt Auf diese Weise wird der Widerstandswert allmählich größer, wenn der Zählerstand des Zählers von »2« auf »4« weitergezählt wird, so daß das Spannungssignal der Potentialdifferenz [B 1 - B2fV27zwischen den Anschlüssen B1 und B 2 des piezoelektrischen Summers 13 allmählich verzerrt wird, wie dieses in den F i g. 6A(c), 6A(d) und 6B(a) gezeigt ist Mit dem aufeinanderfolgenden Weiterzählen des Zählerstandes von»5« auf »7« bilden die ersten und zweiten Widerstandsschaltungen 25 und 26 die in den

F i g. CB(b) bis 6B(d) gezeigten äquivalenten Schaltungen. Ihr Widerstandswert wird allmählich größer von R 3 oder 2 R 0, R 2 oder 3 Λ 0, bis Λ 1 oder 4 R 0, so iiaß die Signalform der Potentialdifferenz [B 1 - 52(V)J die zwischen den Anschlüssen S1 und δ 2 des piezoelektrischen Summers 13 angelegt wird, stark verzerrt wird, und sich die Amplitude dem Wert Null nähert. Auf diese Weise wird der erzeugte Ton, wenn die gedrückte Taste losgelassen wird, in der Lautstärke allmählich geringer, wie dieses in Fig.7(e) gezeigt ist, um einen gewünschten gedämpften Ton zu erzeugen.

Wenn der Zählerstand des Zählers 23 »7« erreicht, wird der Zählerstand durch das Zeitgabesignal Φο gleich »0«, wie dieses in F i g. 7(c) gezeigt ist, und die ersten und zweiten Widerstandschaltungen 25 und 26 gelangen in ihren ursprünglichen Zustand zurück, der vor einer Tastenbetätigung vorliegt, das heißt, in den in F i g. 6A(a) gezeigten Zustand für eine nächste Tastenbetätigung.

Obwohl der Lautstärkepegel in 8 Stufen bei dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel unterteilt ist, um einen gedämpften Ton zu erhalten, ist die Erfindung selbstverständlich nicht darauf beschränkt. So kann z. B. die Anzahl der Lautstärkepegel verringert oder vergrößert werden, um allmählich gedämpfte Töne zu erhalten. In diesem Fall ist die Anzahl der Belastungen und der Widerstandswerte der ersten und zweiten Widerstandsschaltungen 25 und 26 in unterschiedlichster Weise zu modifizieren.

Obwohl die MOSFET-Wahlschaltung 24 einen Decoder bei den zuvor erwähnten Ausfühn.ngsbfcispielen aufweist, kann sie auch eine Verknüpfungsschaltung enthalten.

Obwohl die Steuerung der Einhüllenden nur dann

to durchgeführt wird, wenn die Taste aus ihrem gedrückten Zustand freigegeben wird, können andere Steuerungen der Einhüllenden, wie zum allmählichen Anschwellen des Tons, ausgeführt werden, wenn die Taste gedrückt wird.

Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine Einhüllende als Bestätigungston der Tastenbetätigung eines elektronischen Rechners gesteuert. Jedoch ist die Erfindung selbstverständlich nicht darauf beschränkt, so daß eine Einhüllende mit Hilfe des gleichen Schaltungsaufbaus, wie er zuvor beschrieben wurde, auch gesteuert werden kann, wenn ein elektronischer Ton erzeugt wird, in dem ein einziger Summton oder eine bestimmte Musik mikroprogrammiert wird, um diese in der gewünschten Weise abgeben zu können.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hüllkurvensteuereinrichtung für einen Tonsignalgenerator, dem ein Tonfrequenzsignal zugeführt wird und dessen Ausgangssignal sich in der Amplitude infolge Anlegens einer veränderbaren Spannung an den Tonsignalgenerator verändert, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonsignalgenerator ein piezoelektrisches Element ist daß der Pegel der an das piezoelektrische Element (13) anlegbaren veränderbaren Spannung bestimmt wird durch den Zählwert eines Zählers (11; 23), der durch beim Beginnen oder Aufhören des Tonfrequenzsignals erzeugte Taktsignale aufwärts bzw. abwärts getaktet wird und daß das Anlegen der veränderbaren Spannung an das piezoelektrische Element (13) im Gegentakt erfolgt.

Z Hüllkurvensteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch^skennzeichnetdaß ein Dekodierer (12; 24) vorgesehen ist der gemäß dem Zählwert des Zählers (11; 23) jeweils eine andere Spannung an das piezoelektrische Element (13) legt

3. Hüllkurvensteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß eine Verknüpfungsschaltung (I62 bis 16/z, 17a bis \7h) vorgesehen ist der das Tonfrequenzsignal und die unterschiedlichen Spannungspegel zugeführt werden und die entsprechend dem Zählwer: des Zählers (11; 23) eine jeweils andere Spannung an das piezoelektrische Element (1?) legt

4. Hüllkurvensteuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet caß die Verknüpfungsschaltung Verknüpfungsglieder aufweist die aus je einem Durchlaßtor (z. B. it ^) und einem dazu geschalteten Inverter (17a,J bestehen.

5. Hüllkurvensteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet daß ein Spannungsteiler aus einer Gruppe von Widerständen (R\, bis Rid) zur Erstellung der unterschiedlichen Spannungspegel vorgesehen ist daß jedem Widerstand (/?ι,- Rid) ein Tor (T_ta- T_M) zugeordnet ist und daß die Tore entsprechend dem sich ändernden Zählwert des Zählers (23) nacheinander durchgeschaltet werden.

6. Verwendung einer Hüllkurvensteuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei elektronischen Kleingeräten mit Tonerzeugungsfunktion.