DE3121708A1

DE3121708A1 - Frequenzgeneratorschaltung

Info

Publication number: DE3121708A1
Application number: DE19813121708
Authority: DE
Inventors: Kazuyasu Kodaira Tokyo Suzuki
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1980-06-03
Filing date: 1981-06-01
Publication date: 1982-03-11
Also published as: DE3121708C2; JPS6344872Y2; GB2077969B; GB2077969A; US4396909A; JPS57798U

Description

Die Erfindung betrifft eine Frequenzgeneratorschaltung und insbesondere eine Frequenzgeneratorschaltung zum Ansteuern eines piezoelektrischen Summers.

In jüngster Zeit sind elektronische Tischrechner, elektronische Uhren und andere Elektronikgeräte mit geringer Größe entwickelt worden, in denen entsprechend der Betätigung von bestimmten Tasten Töne in den Tonhöhen C, D, E, F... erzeugt werden, oder eine vorbestimmte Melodie als Alarmsignal erzeugt wird. Die Musiktöne werden normalerweise unter Verwendung eines piezoelektrischen Summers erzeugt, und ein bestimmter Ton kann durch Erregung mit der bestimmten Ansteuerfrequenz erhalten werden. Es ist dabei üblich, ein Rechteckwellensignal mit einem Einschaltverhältnis von 0,5 oder 50% zur Ansteuerung des piezoelektrischen Summers zu verwenden. Bei unterschiedlichen Ansteuerungsfrequenzen zur Erzielung der unterschiedlichen Töne wird die jeweilige Länge des Ansteuersignals geändert, um die Zeitlänge zu ändern, in der ein Ansteuertransistor für den piezoelektrischen Summer eingeschaltet gehalten wird ("Einschalt"-Zeit "on" des Transistors). Inzwischen wurde auf experimentellem Wege bekannt, daß bei einem piezoelektrischen Summer ein maximaler (oder konstanter) Schalldruck unabhängig von der Steuerfrequenz erhalten werden kann, wenn nur die Impulslänge zur Sättigung einer Spule ausreicht. Wenn deshalb ein piezoelektrischer Summer mittels eines üblichen Signals angesteuert wird, das eine relative Einschaltdauer von 50% besitzt, ist die "on"-Zeit erheblich lang im Vergleich zur Sättigungsdauer des piezoelektrischen Summers _f so daß sich eine verringerte Auflösung und ein übermäßiger Leistungsverbrauch ergibt.

Ein Ziel der Erfindung besteht darin, eine Frequenzgeneratorschaltung zu schaffen, die diese Nachteile überwinden kann und mit welcher die "Einschalt"-Zeit oder "on"-Zeit des Ansteuertransistor für den piezoelektrischen Summer unabhängig

von der Ansteuerfrequenz konstant gehalten werden kann, so daß der Leistungsverbrauch ohne Verminderung des Schalldrucks verringert und eine verbesserte Auflösung erzielt werden kann.

Zur Erreichung dieses Ziels umfaßt erfindungsgemäß eine Frequenzgeneratorschaltung einen Frequenzuntersetzerkreis zum Unterteilen einer Referenzfrequenz, einen logischen Setzkreis zur Schaffung logischer Einstellungen für entsprechende vorbestimmte Ausgangsstufen des Frequenzuntersetzerkreises, eine die Ausgangssignale von vorbestimmten Ausgangsstufen des Frequenzuntersetzerkreises und Ausgangssignale des logischen Setzkreises empfangenden Wandlerkreis zum Wandeln der Ausgangssignale der vorbestimmten Ausgangsstufen, einen Erfassungskreis zur Schaffung eines Erfassungssignals, wenn das Ausgangssignal des Wandlerkreises einen vorbestimmten Wert erreicht und einen Kreis zur Erzielung eines Signals mit konstanter Länge aus dem Erfassungssignal.

Mit diesem erfindungsgemäßen Aufbau ist es 'möglich, die Ansteuerfrequenz dadurch zu verändern, daß entsprechend das Einschaltverhältnis oder die relative Einschaltdauer mit Setzsignalen festgelegt und die "ein"-Zeit des Ansteuertransistors für den piezoelektrischen Summer unabhängig von der Ansteuerfrequenz konstant gehalten wird. Auf diese Weise entsteht eine Frequenzgeneratorschaltung, mit der die "ein"-Zeit des Ansteuertransistors des piezoelektrischen Summers gleich der Zeit zur Erreichung der Sättigung des Summers eingestellt werden kann, so daß der Leistungsverbrauch ohne Herabsetzung des Schalldrucks verringert und eine Verbesserung der Auflösung erzeugt werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungs

gemäßen Frequenzgeneratorschaltung,

Fig. 2a bis 2i Zeitkennlinien für verschiedene Teile

der Schaltung nach Fig..1 bei einem bestimmten Einstellzustand, und

Fig. 3a bis 3i der Fig. 2 entsprechende Zeitdarstellungen

bei einem anderen Einstellzustand.

In Fig. 1 ist eine Frequenzuntersetzerschaltung 1 gezeigt, die die Frequenz eines Referenzsignals 0 untersetzt oder teilt und beispielsweise durch sechs Flip-Flop-Kreise 2.. bis 2g gebildet wird. Die Ausgänge der Flip-Flop-Kreise 2- bis 2g sind über jeweilige ODER-Glieder 3.. bis 3_g mit einem UND-Glied 4 verbunden. Dem UND-Glied 4 werden außerdem noch Frequenz-Setzsignale oder Frequenz-Einstellsignale e,. bis e_ß über die jeweiligen ODER-Glieder 3.. bis 3_g zugeführt. Der Ausgang des UND-Gliedes 4 ist über ein NOR-Glied 5 und Wandler 6 und 7 zum Triggereingang T eines Trigger-Flip-Flop-Kreises 8 verbunden, sowie zu den Rückstell-Eingängen R der Flip-Flop-Kreise 2.. bis 2_fi. An eine Eingangsklemme 9 kann ein Löschsignal (CLEAR) durch Betätigung einer Taste angelegt werden. Das Löschsignal an Klemme 9 wird an den Rückstelleingang des Flip-Flop-Kreises 8 und über einen Inverter 10 an einen Eingang des NOR-Gliedes 5 angelegt. Einseitig geerdete Kondensatoren 11 und 12 sind mit ihren anderen Belägen jeweils an den Ausgang des NOR-Gliedes 5 bzw. des Inverters 6 angelegt. Der Ausgang des Flip-Flop-Kreises 8 ist mit einem D-Flip-Flop-Kreis 13 sowie mit einen EXKLUSIV ODER-Glied 14 verbunden, welches von jetzt an mit EX ODER bezeichnet wird. Der Flip-Flop-Kreis 13 liest das Eingangssignal synchron mit einem Signal 0E aus, das z.B. von den Ausgangsklemmen der Flip-Flop-Kreise 2^ und 2. über ein UND-Glied 15 erzeugt wird, und sein Ausgangssignal wird

ebenfalls einem Eingang des EX ODER-Gliedes 14 zugeführt. Der Ausgang des EX ODER-Gliedes 14 ist über einen Inverter 16 mit der Basis eines Summers-Ansteuertransistors 17 verbunden, dessen Emitter mit einer Spannungsversorgung -V und dessen Kollektor über einen piezoelektrischen Summer 18 mit Erde verbunden ist. Der piezoelektrische Summer 18 entspricht in seinem Verhalten der dargestellten Schaltung 20, die aus einem Oszillator 19 und einer dazu parallel liegenden Spule 20 besteht.

Diese Schaltung funktioniert auf die folgende Weise: Die Einstell- oder Setzsignale e.. bis e, können jeweilige, einer erwünschten Frequenz zugeordnete Werte annehmen, und der Betrieb wird zunächst so beschrieben, daß die Signale e., bis e, jeweils die Werte 1,1, 0,0, 0,0 annehmen, wie

I D

in Fig. 2 dargestellt. Das Referenzsignal 0, das dem Frequenzuntersetzer 1 angelegt wird, wird progressiv durch die Flip-Flop-Kreise 2₁ bis 2_fi unterteilt, und die an den Ausgängen der Flip-Flop-Kreise 2₃ bis 2, vorhandenen Ausgangssignal-Wellenformen sind in den Fig. 2a bis 2d jeweils dargestellt. Wenn die Signale von den Ausgängen der dritten bis sechsten Flip-Flop-Kreise 2_ bis 2g jeweils den Wert "1" besitzen, schaltet das UND-Glied 4 durch, so daß ein Ausgangssignal "1" (d.h. Massespannung) vom UND-Glied 4 abgegeben wird. Das bedeutet, daß dann, wenn die Signale e* bis e, die jeweiligen Werte 1,1,0,0,0,0 in der erwähnten Weise besitzen, geben die ODER-Glieder 3^ und 3~ immer das Signal 1 unabhängig vom Ausgangszustand der Flip-Flop-Kreise 2.. und 2„ ab, und damit werden die Ausgangssignale der ODER-Glieder S₁ bis 3_g alle zu 1, und schalten das UND-Glied 4 durch, sobald die Ausgangssignale der Flip-Flop-Kreise 2₃ bis 2, den Wert 1 annehmen. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 4 wird an das NOR-Glied 5 weitergegeben. Inzwischen wird die Eingangsklemme 9 für das Löschsignal CLEAR immer auf dem Massewert, d.h. im

Signalzustand 1 gehalten, so daß der Wandler 10 ein Ausgangssignal 0, d.h. eine Spannung der Größe -V an das NOR-Glied 5 weitergibt. Wenn also das UND-Glied 4 das erwähnte Ausgangssignal 1 abgibt, erzeugt das NOR-Glied 5 das Ausgangssignal O₇ das über die Inverter 6 und 7 so weitergegeben wird, daß sich das in Fig. 2e gezeigte Signal ergibt. Mit diesem Ausgangssignal des Inverters 7 wird der -Flip-Flop-Kreis 8 gesetzt, wie Fig. 2f zeigt, und die Flip-Flop-Kreise 2* bis 2, im Frequenzteilerkreis 1 werden zurückgestellt. Damit wird das Ausgangssignal des UND-Gliedes zu Null geändert und das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 4 wird 1, woraufhin auch wieder das Ausgangssignal des Inverters 7 zu 1 wird, wie Fig. 2e zeigt. Das am Q-Ausgang anliegende Setzsignal des Flip-Flop-Kreises 8 wird auch an den einen Eingang des EX ODER-Gliedes 14 weitergegeben, und da sich zu dieser Zeit das Flip-Flop 13 im Rückstellzustand befindet und ein Ausgangssignal 0 abgibt, geht der Ausgang des EX ODER-Gliedes 14 auf 1. Dieses Ausgangssignal wird durch den Inverter 16 an die Basis des Transistors 17 angelegt. Damit wird der Transistor 17, wie Fig. 2i zeigt, eingeschaltet und steuert den piezoelektrischen Summer 18 an. Mit dem anliegenden Signal 1 vom Flip-Flop-Kreis 8 wird zum nächsten Zeitpunkt, in dem ein Impulssignal 0E vom UND-Glied 15 (Fig. 2g) abgegeben wird, der Ausgang des Flip-Flop-Kreises 8 in den Flip-Flop-Kreis 13 eingelesen, so daß dieser ein Ausgangssignal 1 nach Fig. 2a abgibt.Dadurch wird der Ausgang des EX ODER-Gliedes 14 von 1 auf 0 geändert und der Transistor 17 gesperrt. Danach wird wieder, sobald zum Zeitpunkt t„ in Fig. 2 die Ausgangssignale der Flip-Flop-Kreise 2., bis 2_g zu 1 werden, das UND-Glied 4 durchgeschaltet, so daß sein Ausgangssignal 1 wird. Dieses Ausgangssignal des UND-Gliedes 4 wird über das NOR-Glied 5 und die Inverter 6 und 7 an den Flip-Flop-Kreis 8 und die Flip-Flop-Kreise der Frequenzuntersetzerschaltung 1 angelegt, so daß diese zurückgestellt wird. Sobald das Flip-Flop 8 zurückgestellt ist, d.h. sein

Ausgang auf O geändert wird, gibt das EX ODER-Glied 14 ein Signal 1 ab, das wieder über den Inverter 16 den Ansteuertransistor 17 leitend werden läßt, so daß dieser den piezoelektrischen Summe 18 ansteuert. Daraufhin wird wieder dann, wenn die Flip-Flop-Kreise 2., und 2. des Frequenzuntersetzers 1 gleichzeitig ein Ausgangssignal 1 abgeben, der Ausgangszustand des UND-Gliedes 15 auf 1 geändert, so daß das Ausgangssignal O des Flip-Flop-Kreises 8 in den Flip-Flop-Kreis 13 eingelesen wird. Dadurch wird das Ausgangssignal des Flip-Flop-Kreises 13 auf O geändert und ebenfalls das Ausgangssignal des EX ODER-Gliedes 14 auf O, so daß der Transistor 17 wieder gesperrt wird. Dieser Ablauf wird wiederholt und dadurch der piezoelektrische Summer 18 durch den Transistor 17 mit konstanter Frequenz angesteuert. Im einzelnen wird also der Frequenzuntersetzer 1 jeweils zurückgestellt, wenn der FlLp-Flop-Kreis 8 gesetzt oder zurückgestellt wird, synchron zum Ausgangssignal des UND-Gliedes 4 , und der piezoelektrische Summer 18 wird durch den Transistor 17 angesteuert, wobei dessen "ein"-Zeit von dem Moment der Rückstellung des Frequenzuntersetzers 1 bis zu dem Zeitpunkt dauert, zu dem die Ausgangssignale beider Flip-Flop-Kreise 2-. und 2 . im Frequenzuntersetzer 1 den Wert 1 annehmen. Die Zyklusdauer, mit der der Transistor 17 jeweils eingeschaltet wird, wird durch die Werte der Signale e₁ bis e-. bestimmt, und in dem angeführten Fall, in welchem die Signale e* bis e, jeweils die Werte 1,1,0,0,0,0 besitzen wird ein Zyklus so gebildet, bis die Ausgangssignale der Flip-Flop-Kreise 2~ bis 2, alle gleichzeitig den Wert 1 annehmen; in diesem Fall beträgt das Einschaltverhältnis oder die relative Einschaltdauer 1/4 bzw. 25%.

Es kann beispielsweise ein Einschaltverhältnis oder eine relative Einschaltdauer 1/3 oder 33,3% erreicht werden, wenn die Signale e. bis &_c mit den jeweiligen Werten 1,1,

I b

0,0,1,0 versehen werden, und dieser Fall wird nun anhand

der Fig. 3 besprochen.

In den Fig. 3a bis 3i sind die Signale der gleichen Bauteile wie in den Fig. 2a bis 2i dargestellt. Mit den jeweiligen Werten 1,1,0,0,1,0 für die Signale e. bis e_fi sind auch die Ausgangssignale der ODER-Glieder 3.., 3„ und 3,- immer auf dem Wert 1 . Wenn so die Flip-Flop-Kreise 2-, und 2 . im Frequenzuntersetzer 1 durch das Abzählen der Referenzimpulse 0 nach dem Setzen des Flip-Flop-Kreises 2_fi entsprechend Fig. 3a bis 3b gesetzt sind, d.h. zum Zeitpunkt t., werden die Ausgangssignale der ODER-Glieder 3* bis 3, gleichzeitig 1, so daß das UND-Glied 4 ein Ausgangssignal 1 abgibt. Das geschieht jedes Mal, wenn der gleiche Zustand wie zum Zeitpunkt t₁ erfüllt ist, beispielsweise zum Zeitpunkt t₂, d.h. jedes Mal wird ein Ausgangssignal vom Wert 1 vom UND-Glied 4 abgegeben. Der Flip-Flop-Kreis 8 wird wiederholt gesetzt und zurückgestellt, wobei gleichzeitig der Frequenzuntersetzer 1 synchron zum Ausgangssignal zum UND-Gliedes 4 in der beschriebenen Weise zurückgestellt wird. Während des Zeitraums vom Setzen oder Rückstellen des Flip-Flop-Kreises 8 bis zum Einlesen des Ausgangssignals des Flip-Flop-Kreises 8 in den Flip-Flop-Kreis 13 entsprechend dem Ausgangssignal des UND-Gliedes 15, besteht ein Ausgangssignal des EX ODER-Gliedes 14 vom Wert 1 und der Transistor 17 wird eingeschaltet, d.h. besitzt seine "ein"-Zeit zum Ansteuern des piezoelektrischen Summers 18. Es ist zu sehen, daß der Triggerζeiträum des Flip-Flop-Kreises 8/ d.h. die Gesamtzeit der Ein-Aus-Steuerung des Transistors 17_y durch Verändern der Signale e₁ bis e_fi in der erwähnten Weise geändert werden kann. Da jedoch die Zeitabstimmung des Einlesens des Ausgangssignals des Flip-Flop-Kreises 8 in den Flip-Flop-Kreis 13 mit dem Ausgangssignal des UND-Gliedes 15 synchronisiert wird, welches das Erreichen eines vorbestimmten Wertes durch den Inhalt des Frequenzuntersetzers 1 erfaßt, bleibt der Zeitraum,

in dem das. EX ODER-Glied 14 das Ausgangssignal 1 besitzt, d.h. die "ein"-Zeit des Transistors 17, konstant unabhängig von den Eingabewerten der Signale e.. bis e_ß.

Claims

[1J Frequenzgeneratorschaltung, gekennzeichnet durch einen Frequenzteilerkreis (1) zur Untersetzung der Frequenz eines Referenz-Frequenzsignals (0), einen logischen Setzkreis O₁, 3^, 3^, 3^, 3_, 3_g) zur Erzeugung logischer Setzwerte für entsprechende vorbestimmte Ausgangsstufen (2.., 2_O, 2_O, 2., 2_r, 2_C) des

I Z J 4 D b

Frequenzteilerkreises (1), durch einen die Ausgangssignale der vorbestimmten Ausgangsstufen des Frequenzteilerkreises und die Ausgangssignale des logischen Setzkreises aufnehmenden Wandlerkreis (5, 6, 7) zur Wandlung der Ausgangssignale der vorbestimmten Ausgangsstufen, durch einen Erfassungskreis (15) zur Erzeugung

MANlTZ ■ FINSTERWALD · HEYN · MORGAN · 8000 MÖNCHEN 22 ■ ROBERT-KOCH-STRASSE1 TEL. (089) 224211 · TELEX05-29672 PATMF

eines Erfassungssignals (0E), sobald ein vorbestimmter Wert durch den Ausgang des Frequenzuntersetzerkreises (1) erreicht ist und durch einen Kreis (8, 13, 14, 16, 17) zur Erzielung eines Signals mit konstanter Länge aus dem Erfassungssignal.