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Elektronen-Musikgerät Es ist durchaus bekannt, daß man mit Hilfe eines
Zweiröhrenoszillators, dessen Kreise nur Widerstände und Kondensatoren enthalten,
ein Elektronen-Musikgerät herstellen kann. Dieser unter dem Namen Mehrfachschwinger
bekannte Oszillator liefert eine sehr harmonikreiche Schwingung, die dann verstärkt
und auf einen Lautsprecher übertragen wird und deren Frequenz nach dem Belieben
des Benutzers, sei es gleitend vom tiefsten bis zum höchsten Ton einer sich über
mehrere Oktaven erstreckenden Tonleiter, sei es entsprechend den Halbtonintervallen
dieser Tonleiter, sprungweise geändert werden kann. Im letzten Falle steuert im
allgemeinen eine Klaviatur die Kontakte, welche den Schwingungswechsel von Halbton
zu Halbton bewirken. Um diesen Schwingungswechsel hervorzurufen, ändert man entweder
die Kapazität eines der Kondensatoren des Oszillators oder einen der Widerstände,
z. B. einen der Gitterwiderstände. Ein solcher Oszillator hat für die hier in Aussicht
genommene Verwendung schwere Nachteile, denn gerade in dem wichtigsten Falle, nämlich
dem der Änderung der Oszillatorfrequenz durch Ändern des Wertes eines Gitterwiderstandes
führt jede Beeinflussung der Kreiskonstanten, z. B. die einer Kapazität der Gitteranodenverbindung
zu einer unterschiedlichen Beeinflussung der Oszillatorfrequenz, je nachdem, ob
der Oszillator mit Hilfe des erwähnten regelbaren Gitterwiderstandes bei einer hohen,
mittleren oder tiefen Frequenz geregelt wird.
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Es ist nun aber bei einem Elektronen-Musikinstrument besonders wichtig,
daß jede Änderung der Konstanten der Oszillatorkreise bei jeder beliebigen Höhe
des angeschlagenen Tones stets die gleiche Schwingungsänderung hervorruft. Wenn
man also die Kapazität eines Kondensators der Gitteranodenverbindung um QO(o erhöht,
soll die Schwingungsfrequenz um K°/, sinken oder umgekehrt, ohne Rücksicht
darauf,
welches die z. B. durch Änderung eines Gitterwiderstandes bewirkte Regelung des
Oszillators bei einer tiefen oder hohen Frequenz sei. Wenn diese Bedingung erfüllt
ist, bleiben die Intervalle zwischen den einzelnen Tönen, die beim Bau des Instrumentes
ein für allemal festgelegt sind, unverändert, wenn aus den verschiedensten Gründen
die Konstanten der Oszillatorkreise wechseln. Darüber hinaus wird es, bei Erfüllung
der genannten Bedingung möglich, jeden gespielten Ton, z. B. um eine Oktave nach
unten zu transponieren, wenn man parallel zu einem Kondensator Gitteranodenverbindung
einen zweiten Kondensator entsprechender Kapazität anordnet.
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Der bekannte Mehrfachschwinger erfüllt diese Bedingung nicht. Andererseits
treten beim Einschalten eines bekannten Mehrfachschwingers beispielsweise durch
Schließen eines, in einem Gitterkreise liegenden Unterbrechers, verschiedene Überlagerungserscheinungen
auf, wie Knattern und Pfeifen, die bei einem Musikgerät unerwünscht sind.
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Das Gerät nach der Erfindung entspricht völlig der obengenannten Bedingung
und gestattet die Erzeugung musikalischer Töne, ohne daß die erwähnten unerwünschten
Erscheinungen auftreten.
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Es enthält einen Zweiröhrenoszillator mit Widerständen und Kondensator,
der mit einer, eine Röhre enthaltenden Kopplung verbunden ist, und das Ganze ist
über Filter an einen Verstärker angeschlossen, hinter dem der Lautsprecher liegt.
Die Eigentümlichkeit dieses Oszillators liegt darin, daß er nur Widerstände und
einen einzigen Kondensator enthält, wobei der letztere die Verbindung der Anode
der ersten Röhre mit dem Gitter der zweiten bildet. Die Verbindung der Anode der
zweiten Röhre mit dem Gitter der ersten, wird durch einen Widerstand gebildet. Ein
Ableitwiderstand, der das Gitter der zweiten Röhre mit der Masse verbindet, ist
regelbar gemacht, sei es gleitend, sei es stufenförmig durch einander folgende Widerstandsstufen,
die durch z. B. von je einer Taste der Klaviatur gesteuerte Unterbrecher, in den
Stromkreis einschaltbar sind. Die Schwingungsfrequenz hängt auf diese Weise praktisch
von der Zeitkonstante des Ableitkreises des Verbindungskondensators ab. Die verschiedenen
Oszillatorkreise enthalten keinen anderen Kondensator, als den obenerwähnten Verbindungskondensator.
Der normale Schwingungszustand bildet sich in äußerst kurzer Zeit nach dem Schließen
eines z. B. in einem Gitterkreis einer der beiden Schwingröhren liegenden Unterbrechers,
und daher die Unterdrückung der Pfeiferscheinung. Das Knattern andererseits, das
beim Schließen oder Offnen des Unterbrechers auftreten könnte, wird, wie weiter
unten ausgeführt, mittels der Röhrenkopplung ausgeschaltet, mit der der Oszillator
verbunden ist.
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Der Oszillator der vorliegenden Anordnung zeigt noch die folgenden
Eigentümlichkeiten Die Kathode der zweiten Röhre liegt an der Masse. Die Kathode
der ersten Röhre, die einerseits durch einen niedrigen Widerstand mit der Masse
und andererseits durch einen viel höheren Widerstand mit dem positiven Pol der Stromquelle
der hohen Spannung verbunden ist, wird auf diese Weise auf einem verhältnismäßig
niedrigen positiven Potential gehalten. Desgleichen wird die Anode der zweiten Röhre
mittels einer Potentiometerschaltung zwischen dem positiven Pol der hohen Spannung
und der Masse, auf einem niedrigen positiven Potential gehalten.
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Die Anode der ersten Röhre ist über einen Widerstand mit dem positiven
Pol der hohen Spannung verbunden. Die Regelung der Spannungen der Kathode der ersten
Röhre und der Anode der zweiten Röhre erfolgt so, daß das Arbeiten des Oszillators,
gegebenen Röhrencharakteristiken entspricht.
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Hinter dem Oszillator nach der obigen Beschreibung, enthält die Schaltung
nach der Erfindung eine Röhrenkopplung mit folgenden 'Merkmalen: Das Gitter dieser
Kopplungsröhre ist mit der Anode der zweiten Schwingröhre z. B. mittels eines Kondensators
kleiner Kapazität gekoppelt. Die Kathode der Kopplungsröhre ist einerseits mit einer
Stelle ver'uwiden, deren Potential gegenüber der Masse soweit positiv ist, daß die
Potentialdifferenz zwischen dieser Stelle und der Masse ausreicht, um die Röhre
zu blockieren und andererseits mit einer Gruppe von Widerständen und Kondensatoren
mit bestimmter Zeitkonstante, die über einen Unterbrecher an der Masse liegen. Die
Regelung erfolgt so, daß das Schließen dieses Unterbrechers mit einer genau bestimmten
Verzögerungszeit, die Deblockierung der Kopplungsröhre bewirkt, die dann als Verstärkerröhre
arbeitet. Man empfängt an der Anode dieser Röhre verstärkt die auf ihr Gitter übertragenen
Schwingungen.
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Die Geamtschaltung arbeitet wie folgt: Ein mechanisches Gerät, wie
eine Klaviaturtaste o. dgl., schließt nacheinander und im Laufe der gleichen Betätigung
zunächst den Unterbrecher, der den Oszillator bei einer gegebenen Frequenz in Betrieb
setzt, und dann den Deblockierungsunterbrecher der Kopplungsröhre, der in ihrem
Kathodenkreis liegt. Die Schwingung wird auf diese Weise erzeugt, bevor die Kopplungsröhre
arbeitet, wobei die Wirkung selbst übrigens um so verschiedener ist, je mehr sich
die Zeitkonstante des Kathodenkreises dieser Röhre auswirkt. Die Zeitkonstante des
Kathodenkreises kann gerade so gewählt werden, daß das Knattern der Inbetriebsetzung
des Oszillators ausgeschaltet wird, was einem sehr plötzlichen Einsetzen des musikalischen
Tones entspricht, oder schließlich noch so gewählt werden, daß das Einsetzen dieses
Tones mit der gewünschten Langsamkeit erfolgt.
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Hinter dem mit der beschriebenen Kopplung verbundenen Oszillator sind
ein oder mehrere Filter, dann ein Verstärker und schließlich ein Lautsprecher angeschlossen.
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Die einzelnen Eigentümlichkeiten der Schaltung nach der Erfindung
ergeben sich aus den Zeichnungen und der dazu gehörigen Beschreibung. Es zeigen
schematisch Abb. r eine Schaltung nach der Erfindung, Abb. 2 einen an die Schaltung
nach der Erfindung angeschlossenen periodischen Modulator zur Erzeugung eines Trillers
und Abb. 3 eine Gruppe von Filtern, die zwischen die Kopplung und den Verstärker
geschaltet werden soll. Die Abbildungen geben nur Beispiele wieder und die Erfindung
beschränkt sich nicht auf die dargestellten
Schaltungen, sondern
umfaßt Abwandlungen und Abänderungen, die ihrem Wesen entsprechen.
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Nach der Abb. i werden die Schwingungen durch zwei Röhren i und 2
erzeugt, und diese Schaltung enthält nur Widerstände und einen Kondensator ii. Zu
diesem Kondensator kann indessen durch Schließen des Unterbrechers 14 ein zweiter
Kondensator 12 und durch Schließen des Unterbrechers 15 ein dritter Kondensator
13 parallelgeschaltet werden. Man gibt beispielsweise den Kondensatoren 12 und 13
solche Werte, daß bei Einstellung des Oszillators auf einen bestimmten Ton das Parallelschalten
des Kondensators 12 zu ii durch Schließen des Unterbrechers 14 diesen Ton um eine
Oktave heruntersetzt und das Parallelschalten des Kondensators 13 zum Kondensator
ii durch Schließen des Unterbrechers 15 denselben Ton um zwei Oktaven tiefer setzt.
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Das Gitter der Röhre 2 ist durch einen regelbaren Widerstand 16 mit
einer Reihe von Widerständen 29, 30, 31, 32 USW. verbunden. Die Widerstände
dieser Reihe sind so -ewählt, daß sie die Einregelung des Schwingens der Röhren
i und 2 auf jeden Ton der Tonleiter gestatten. Zu diesem Zweck ist jede Verbindungsstelle
zwischen zwei aufeinander folgenden Widerständen mit einem Kontaktteil wie 39, 40,
41, 42 usw. 43 verbunden, mit dem ein anderer, mit der Masse verbundener Kontaktteil
wie 34, 35, 36, 37 usw. 38 in Berührung kommen kann. Die Werte der Widerstände der
Reihe sind so gewählt, daß die Berührung von 34 mit 39 den Oszillator auf den höchsten
Ton der Tonleiter einstellt; die Berührung von 35 mit 40 stellt den Oszillator auf
den unmittelbar unter dem höchstliegenden Ton, die Berührung von 36 mit 41 auf den
unmittelbar unter dem vorhergehenden Ton liegenden usw. bis zum tiefsten Ton. Der
vor der Widerstandsreihe 29, 30, 31 usw. liegende regelbare Widerstand 16 dient
dazu, eine eventuelle Verstimmung des Instrumentes auszuschalten, beispielsweise
wenn man beim Ersatz der gebrauchten Röhren durch andere leicht abweichender Charakteristik
die Widerstände 29, 30, 31 usw. genau einregeln will.
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Andererseits ist die Anode der Röhre i durch den Widerstand io mit
der hohen Spannung verbunden. Das Gitter der Röhre i ist über den Widerstand 6 mit
der Anode der Röhre 2 verbunden, die ihrerseits über die Gruppe der Widerstände
7, 8 und 9 gespeist wird.
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Der Widerstand 7 ist regelbar, und seine Regelung um einen bestimmten
mittleren Wert herum, bewirkt eine Erhöhung oder Herabsetzung der Schwingungsfrequenz.
Die Betätigung dieses Widerstandes 7 wird benutzt, um nach Belieben die gesamte,
von dem Gerät umfaßte Tonleiter um einige Töne von dem mittleren Wert herauf- oder
herabzusetzen.
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Die Kathode der Röhre i wird durch die zwischen dem positiven Pol
der hohen Spannung und der Masse liegenden Widerstände 4 und 5 auf ein schwaches
positives Potential gebracht.
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Ein Kondensator 17 geringer Kapazität verbindet die Anode der Röhre
2 mit dem Gitter der Röhre 3, das selbst über den Widerstand 24 mit der Masse verbunden
ist. Die Kathode der Röhre 3 wird über die Widerstände 25 und 26, die zwischen der
hohen Spannung und der Masse liegen, auf ein positives Potential gebracht. Eine
Gruppe von Widerständen 18, 19, 20 verbindet diese Kathode mit den Kontaktsteilen
44, 45, 46, 47 usw. 48.
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Zwischen der Kathode und der Masse, sowie zwischen der Verbindungsstelle
der Widerstände i9 und 20 und der Masse sind Kondensatoren 21 und 22 angeordnet.
Nach Belieben kann man mit einem Unterbrecher 23 den Widerstand i9 kurzschließen.
Die Anode der Röhre 3, die über dem Widerstand 27 unter Spannung liegt, ist mit
dem Eingang einer Filteranordnung 49 verbunden, hinter der ein Verstärker
50 und ein Lautsprecher 51 liegen.
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Jeder Kontakteil 34, 35, 36, 37 usw. 38 sitzt an einem Steuerteil,
der z. B. die Taste einer Klaviatur sein kann. Beim Herabdrücken der dem Kontakteil
34 zugeordneten Taste, trifft dieser Kontaktteil zunächst auf den Teil 39 und dann
auf den Teil 44. Desgleichen trifft beim Herabdrücken der dem Kontaktteil
35
zugeordneten Taste, dieser Kontaktteil den Teil 40 und dann den Teil 45.
Und so fort: 36 trifft auf 41 und dann 46; 37 trifft auf 42 und dann 47; usw. Alle
Kontaktteile 34, 35, 36. 37... 38 liegen an der Masse. Alle Kontaktteile
44, 45, 46, 47 ... 48 sind mit dem Kathodenkreis der Röhre 3 verbunden.
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Die Gesamtheit der beschriebenen Schaltung arbeitet wie folgt: Wenn
man z. B. die dem Kontaktteil 34 zugeordnete Taste herabdrückt, berührt diese zunächst
den Kontaktteil 39 und diese Berührung legt das Gitter der Röhre 2 über die Widerstände
16 und 29 an die Masse. Der Oszillator, welcher die beiden Röhren i und 2 umfaßt,
setzt sich inBetrieb und seine Schwingung ist beispielsweise 8278,4 Herz (sechsgestrichenes
C). Wenn die Kathode der Röhre 3 über die Widerstände 25 und 26 auf ein ausreichendes
Potential gebracht ist, um jede Übertragung der Schwingung des Gitters dieser Röhre
auf den Anodenkreis zu verhindern, gibt der Lautsprecher keinen Ton ab. Aber wenn
der Kontaktteil 34 sehr kurze Zeit nach der Berührung mit dem Kontaktteil
39 auch den Kontaktteil 44 berührt, ist die Kathode der Röhre 3 über die
Widerstände 18, i9, 20 an die Masse gelegt. Die Spannung zwischen der Kathode und
der Masse nimmt sofort ab und bleibt bei einem Wert stehen, bei dem die Röhre 3,
die auf ihr Gitter übertragene Schwingung verstärken kann. Diese verstärkte Schwingung
läuft durch die Filteranordnung, wo sie einige Beeinflussungen erfährt, damit der
Ton den gewünschten Klang erhält, wird erneut durch den Verstärker 5o verstärkt
und wirkt schließlich auf den Lautsprecher 51, der die Schwingung, das sechsgestrichene
C (8278,4 Herz), mit der gewünschten Lautstärke und Klangfarbe erklingen läßt.
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Die Zeit, während der das Potential der Kathode vom Wert bei der Blockierung
bis zum Wert des Arbeitszustandes kommt, hängt von der Kapazität der Kondensatoren
21 und 22 und der Widerstände 18, i9, 2o ab. Durch einen Unterbrecher 23 kann man
den Widerstand i9 kurzschließen und auf diese Weise die Zeit abkürzen.
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Durch geeignete Wahl der Widerstände 18, i9, 20 und der Kondensatoren
21 und 22, erhält man z. B. zwei verschiedene Deblockierungsbereiche der Röhre3,
je
nach dem ob der Unterbrecher 23 offen oder geschlossen ist: der eine entspricht
schlagartigem Einsatz, der andere einem allmählichen Anschwellen.
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Die Ausführungen, die zum Herabdrücken einer Taste gegeben wurden,
welche den Kontakt 34 betätigt, gelten auch für das Herabdrücken der Tasten, welche
die Kontaktteile 35, 36, 37 usw. 38 betätigen. Die Bewegung von 35 gegen 40 und
45 läßt beispielsweise das fünfgestrichene H (78i2,4 Herz) erklingen, dann die von
36 gegen 41 und 46 läßt das fünfgetrichene A-is (7374,4 Herz) erklingen, dann die
von 37 gegen 42 und 47 läßt das fünfgestrichene A (696o Herz) erklingen usw., bis
zum Bewegen von 38 gegen 43 und 48, das den tiefsten Ton der Tonleiter anklingen
läßt.
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Die Abb.2 zeigt ein Beispiel eines periodischen Modulators, der dazu
bestimmt ist, periodisch die Anodenspannung einer der Röhren des Oszillators des
beschriebenen Gerätes wechseln zu lassen, so daß ein Triller entsteht.
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Um die Abbildung zu vereinfachen, ist nur der Anodenkreis der Röhre
2 dargestellt, die eine der beiden Schwingröhren des beschriebenen Gerätes ist.
Zwei Röhren 52 und 53 sind durch Widerstände und Kapazitäten als Mitschwinger angeschlossen
und die Speisung dieses Oszillators mit hoher Spannung erfolgt über den Widerstand
61 in Ableitung auf den Anodenkreis der Röhre 2.
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Die Widerstände 54, 57, 58, 59 und die Kondensatoren 55, 56, 62, 63
sind so gewählt, daß die Schwingungsfrequenz des Modulatorsystems die Größenordnung
von einigen Schwingungen pro Sekunde hat. Dieser Schwingung entsprechen periodische
Änderungen der Potentialdifferenz an den Enden des Widerstandes 61, die sich in
periodische Frequenzänderungen der von den Röhren i und 2 des vorher beschriebenen
Gerätes erzeugten Schwingungen fortsetzen, d. h. einen Triller ergeben.
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Die Frequenz des Modulators wird beispielsweise durch den regelbaren
Widerstand 54 geregelt und die Amplitude des Trillers wird durch den regelbaren
Widerstand 59 geregelt, der auf die Leistung der Röhren 52 und 53 einwirkt.
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Die Abb. 3 zeigt ein Filtersystem, das an das vorher beschriebene,
in einem grundsätzlichen Beispiel durch Fig. i dargestellte Gerät angeschlossen
ist.
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Es besteht im wesentlichen aus einem Transformator mit drei Wicklungen
64, 65 und 66. Die Wicklungen 64 und 66 liegen zu beiden Seiten von 65 und sind
hintereinandergeschaltet. Der Transformator liegt zwischen der Anode, der die Kopplungsröhre
des in Abb. i dargestellten Gerätes bildenden Röhre 3, und dem Eingang des Verstärkers
81.
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Der Umschalter 79 legt wahlweise entweder den Kondensator 78 oder
die Gesamtheit von Selbstinduktionsspule 76 und Kondensator 77 zwischen die Masse
und das Ende der Spule 66.
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Umschalter 69 und 75 legen wahlweise die Kondensatoren 67 oder 68
an die Enden der Wicklung 65 bzw. die Kondensatoren 73 oder 74 an die Enden der
in Reihe geschalteten Wicklungen 64 und 66.
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Ein Umschalter 72 legt wahlweise die Verbindungsstelle der in Reihe
liegenden Wicklungen 64 und 66 entweder unmittelbar oder über die Kondensatoren
70 bzw. 71 an die Masse.
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Ein regelbarer Widerstand 8o legt den Anfang .,des Verstärkers 81
in den Nebenschluß und beeinflußt die Stärke und nach Bedarf den Klang des ausgesandten
Tones. Die Gesamtheit des obenbeschriebenen Systems bildet einen zusammengesetzten
Filter mit zahlreichen Kombinationen, der durch das Spiel der Umschalter 72, 69,
75, 79 den Klang des vom Gerät ausgesandten Tones nach Wunsch beeinflussen soll.
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Da die beschriebenen Ausführungsformen zahlreichen Abwandlungen unterworfen
werden können und da man die Erfindung in einer großen Zahl voneinander offenbar
stark abweichenden Ausführungsformen verwirklichen kann, ohne ihren Grundgedanken
zu verlassen, können die Einzelheiten der obigen Beschreibung oder der dazugehörigen
Zeichnungen nur als Ausführungsbeispiel gewertet werden, die die Erfindung nicht
erschöpfen.