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Verfahren zur Erzeugung elektrischer Ausgleichsvorgänge, insbesondere
für elektrische Musikinstrumente Bei der Einwirkung auf elektrische Ausgleichsvorgänge
mittels regelbarer Verstärker ist die Herbeiführung einer Unabhängigkeit des Frequenzganges
der Verstärkung bisher nicht erzielt worden. Für elektrische Musikinstrumente ist
dies jedoch von großer Bedeutung, weil sich nur dadurch die erforderlichen Variationsmöglichkeiten
für die gewünschten musikalischen Effekte einwandfrei zustande bringen lassen. Es
ist auch zweckmäßig, die Umhüllende der Ausgleichsvorgangsschwingungen unabhängig
von der Tonhöhe hervorbringen zu können.
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Um das An- und Abklingen mit elektrischen Musikinstrumenten nach Belieben
in noch größerem Umfang beherrschen zu können, ist es zweckmäßig, die Zeitkonstante
des Ein- und Ausschwingvorganges voneinander unabhängig wählbar zu machen sowie
die Bereiche einerseits der möglichen Einschwing- und andererseits der entsprechend
herbeiführbaren Ausschwingvorgänge in beliebiger Zuordnung zueinander zustande bringen
zu können. Diese Bedingungen sind bisher ebenfalls nicht erfüllt worden. Wird ihnen
aber entsprochen, so hat man es in der'Hand, die musikalischen Effekte sehr weitgehend
nach Wunsch zu gestalten unid sie z. B. bestimmten natürlichen Klangvorgängen anzupassen
oder gegebenenfalls den besonderen Eigenschaften eines elektrischen Musikinstrumentes
in vollkommener Weise Rechnung zu tragen.
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Sämtliche vorbehandelten Bedingungen werden erfindungsgemäß durch
ein Verfahren zur Erzeugung elektrischer Ausgleichsvorgänge, insbesondere für elektrische
Musikinstrumente, mittels regelbarer Verstärkung erfüllt, welches dadurch gekennzeichnet
ist,
daß der komplexe Widerstand des z. B. aus einem Kondensator nebst einem Auf- und
einem Entladewiderstand bestehenden Regelgliedes so bemessen wird, daß er, auf die
Eingangsseite transformiert, größer als der gegebenenfalls komplexe Innenwiderstand
des Eingangskreises ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung oder auch unabhängig
davon kann der Regelkondensator über einen der gewünschten Zeitkonstante des Einschwingvorganges
entsprechenden Widerstand aufgeladen und über einen anderen Widerstand entladen
werden, der einer unabhängig von der ersteren gewählten Zeitkonstante des Ausschwingvorganges
entspricht. Diese zuletzt angeführte weitere Ausbildung ist, wie es schon angedeutet
wurde, auch ohne gleichzeitige Erfüllung der zuerst gekennzeichneten Lehre von Bedeutung,
weil sie auch ohne Herbeiführung einer Frequenzgangsunabhängigkeit eine Verbesserung
der bisher bekannten Erzeugung elektrischer Ausgleichsvorgänge mit sich bringt.
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Das beschriebene Verfahren nach der Erfindung kann noch in der Weise
vervollkommnet werden, daß der Regelkondensator während der Entladung mit einem
Teil seiner Kapazität mindestens einpolig von dem Verstänkerelement abgeschaltet
wird. Der Ausschwingvorgang wird dadurch in besonders starkem Maße abgekürzt.
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Wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen den Betriebsstellungen
des die Kondensatorumladungen herbeiführenden Schalters, die einerseits dem Einschwing-
sowie dem stationären Vorgang und andererseits dem Ausschwingvorgang entsprechen,
eine weitere Betriebsstellung vorgesehen, in der lediglich die Verstärkung mit einer
eigenen, wählbaren Zeitkonstante abgeschaltet wird, während der Betriebszustand
im Eingangskreis aufrechterhalten bleibt, so fällt die Verstärkung in Übereinstimmung
mit dem jeweiligen Ladungszustand des Kondensators ab. Dadurch lassen sich Töne
mit kleiner Einschwingzeitkonstante und langer Ausschwingzeitkonstante erzielen.
Diese Lösung ist dann besonders vorteilhaft, wenn die Betätigung des die Kondensatorumladungen
bewirkenden Schalters in Abhängigkeit vom Impuls (Bewegungsgröße) stattfindet, weil
dann eine der Impulsgröße entsprechende Dauer der Kontaktvermittlung zwischen dem
Regelkondensator und der Ladespannung herbeiführbar ist.
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Das Regelglied kann schließlich entweder mit dem Verstärkerkreis gekoppelt
oder es kann in einem gemeinsamen Leiter vorgesehen sein, wenn zwei im Gegentakt
wirksame Schaltkreise vorhanden sind, deren gemeinsamer Leiter wechselstrommäßig
annähernd spannungsfrei ist. Das mit dem Verstärkerkreis gekoppelte Regelglied kann
übrigens auch dann zur Anwendung kommen, wenn zwei im Gegentakt wirksame Schaltkreise
vorgesehen sind, deren gemeinsamer Leiter wechselstrommäßig annähernd spannungsfrei
ist.
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Die eben angedeuteten Ausführungsarten der Erfindung sind in den Abb.
i bis 5 der Zeichnung dargestellt und in dem nachfolgenden entsprechenden Beschreibungsteil
behandelt. Aus ihnen ergeben sich noch weitere Merkmale der Erfindung. In der Abb.
6 ist der Ouerschnitt entlang der Linie A-B des Grundrisses nach Abb. 7 einer Ausführungsform
der Betätigungsanordnung für die Umladez5 wiedergegeben.
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In der Abb. i steht der Eingangskreis i, der den komplexen Innenwiderstand
2 enthält, über den Übertrager 3 mit dem Verstärkerkreis q. in Verbindung. An ihn
schließt sich der Ausgangskreis 5 an. Dieser Kreis enthält den Belastungswiderstand
6. Der übertrager 3 und der Widerstand 7 mit nichtlinearer Charakteristik können
entweder als solche vorgesehen sein, oder sie können nur symbolhaft zum Ausdruck
bringen, daß ein Schaltglied Verwendung findet, welches sich seiner Wirkung nach
aus einem Übertrager und dem Widerstand 7 mit nichtlinearer Charakteristik zusammensetzt
(z. B. Elektronenröhre mit variabler Verstärkung). Das z. B. aus einem -Kondensator
nebst einem Auf- und Entladewiderstand bestehende Regelglied 8 ist hierbei lose
mit dem Widerstand 7 gekoppelt. Der sich dabei ergebende Entkopplungswiderstand
ist mit g bezeichnet. Das Entkopplungsmaß muß im Einklang mit dem Hauptmerkmal der
Erfindung so gewählt werden, daß der :komplexe Widerstand des Regelgliedes 8, auf
die Eingangsseite i transformiert, größer als der komplexe Innenwiderstand 2 des
Eingangskreises ist.
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In der Anordnung nach Abb. 2 findet der V erstärkerkreis eine doppelte
Verwendung, indem er in einem Gegentaktsystem verwirklicht ist. Der Eingangskreis
io enthält hier den komplexen Innenwiderstand i i. Er steht mit dem Ausgangskreis
i2 über das Gegentaktsystem 13 in Verbindung. Der Gegentaktübertrager 14, an dessen
Stelle die in zwei Hälften aufgeteilte Spule eines elektromechanischen Tonabnehmers
liegen kann, steht einerseits mit dem Verstärkei'kreis 15 und andererseits mit dem
Verstärkerkreis 15 und 16 in Verbindung. Zu dem Verstärkerkreis 15 gehört der Widerstand
17 mit nichtlinearer Charakteristik. Auf ihn wirkt das z. B. aus einem Kondensator
nebst einem Auf- und einem Entladewiderstand bestehende Regelglied 18 ein. Der Entkopplungswiderstand
ist hier mit i9 bezeichnet. Zu dem Verstärkerkreis 16 gehört der Widerstand 2o mit
nichtlinearer Charakteristik, auf den das Regelglied 21 gleichen Aufbaues wie im
-Fall i8 oder das Regelglied 18 selbst lose gekoppelt einwirkt. Der Entkopplungswiderstand
trägt die Bezeichnung 22.
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Für den Verstärkerkreis 15 und 16 des Gegentaktsystems 13 gilt hinsichtlich
der realen oder symbolhaften Bedeutung des Gegentaktverstärkers sowie der Widerstände
17 und 2o das gleiche, was bezüglich des Übertragers 3 und des Widerstandes 7 zu
Abb. i ausgeführt wurde. Auch für das Entkopplungsmaß der Regelglieder 18 bzw. 21
ist die gleiche .Bedingung zu beachten, die das Hauptmerkmal der -Erfindung darstellt
und bei der Beschreibung der Abb. i hervorgehoben worden ist.
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Die Ausgangsspannung wird über den Gegentaktübertrager 23 abgenommen
und dem Ausgangskreis
12- zugeführt. Dieser enthält den Belastungswiderstand
24.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 steht der Eingangskreis 25, der
den komplexen Innenwiderstand 26 enthält, über den Übertrager 27 mit dem Gegentaktsystem
28 in Verbindung, dessen Ausgang bei 29 angedeutet ist. 30 ist hierbei der
Belastungswiderstand des Ausgangskreises. Das Gegentaktsystem 28 besteht aus den
beiden im Gegentakt wirksamen .Schaltkreisen 31 und 32. Mit 33 und 34 sind
die Widerstände mit nichtlinearer Charakteristik jedes der beiden Verstärkerkreise
3 1 und 32 bezeichnet. Das Regelglied 35 ist im gemeinsamen Leiter 36 der
beiden Verstärkerkreise 3 1 und 32 vorgesehen. Es besteht wiederum z. B.
aus einem Kondensator nebst einem Auf- und einem Entladewiderstand.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.4 steht der Eingangskreis 37
ebenfalls wieder über ein Gegentaktsystem 38 mit .dem Ausgangskreis 39 in Verbindung.
Das System 38 besteht dabei aus den beiden Verstärkerkreisen 40 und 41, die den
gemeinsamen Leiter 42 aufweisen. Die Widerstände mit nichtlinearer Charakteristik
werden in dem Verstärkerkreis 4o von der Mehrgitterelektronenröhre 43 und in dem
Verstärkerkreis 41 von der Mehrgitterelektronenröhre 44 gebildet.
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Das Regelglied 45 ist hierbei auch wieder von einem Kondensator nebst
einem Auf- und einem Entladewiderstand gebildet. Statt dieser Ausführung könnte
auch eine aus mehreren Kondensatoren und Widerständen bestehende Kette vorgesehen
sein, bei der sich die Widerstände im Längs- und die Kondensatoren im Querzweig
befinden. Während bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen nur immer von einem
einzigen Kondensator und einem einzigen Auf- und einem Entladewiderstand die Rede
war, ist der -Kondensator bei dem Regelglied 45 aus den Elementen 46 bis 49 zusammengesetzt.
Die Elemente 46 bis 48 können wahlweise parallel oder füreinander geschaltet sein.
Auch der Ladewiderstand besteht bei dem Regelglied 45 aus den verschieden großen
Elementen 5o bis 52, die auch parallel oder füreinander geschaltet sein können.
Die Schaltungen werden -dabei durch die dargestellten, aber nicht bezifferten Schalter
durchgeführt. DerEntladewiderstand 53 kann ebenfalls aus verschiedenen Elementen
bestehen.
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Der Ladezustand des Regelgliedes 45 wirkt auf je ein Gitter der Röhren
43 und 44 ein und führt dadurch deren Regelung herbei. Sie wird mit Hilfe der Schalteranordnung
54 zustande gebracht, die aus mehreren nebeneinanderliegenden Einzelschaltern bestehen
kann, von denen immer eine Gruppe von einem Betätigungsglied, z. B. Taste, ausgelöst
wird. In Serie mit dem Umladckondensator und dem Entladewiderstand ist eine Kette
von Kontaktpaaren vorgesehen, die in der Ruhelage der Betätigungsglieder verbunden
sind. Die Betätigungsglieder für die einzelnen Schaltgruppen können, wenn die Anordnung
nach Abb. 4 für ein elektrisches Musikinstrument Verwendung findet, von dem Spielenden
in verschiedenster Weise beaufschlagt werden. Führt er zwischen den Betriebsstellungen
einer Schaltergruppe, die also einerseits den Einschwing- sowie den stationären
Vorgang und andererseits den Ausschwingvorgang steuert, eine weitere Betriebsstellung
herbei, in der, wie es bereits erwähnt wurde, lediglich die Verstärkung mit einer
eigenen, wählbaren Zeitkonstante abgeschaltet wird, während der Betriebszustand
im Eingangskreis aufrechterhalten bleibt, so kann er dabei mit Kurzanschlag ein
natürliches Abklingen des Tonverlaufs zustande bringen. Ist eine Schaltergruppe
schließlich mit einem Betätigungsglied ausgestattet, das die Kondensatorumladungen
in Abhängigkeit vom Impuls (Bewegungsgröße) bewirkt, so läßt sich eine der Impulsgröße
entsprechende Dauer der Kontaktvermittlung zwischen dem Regelkondensator und der
Ladespannung herbeiführen.
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Die Entladung der Kondensatoranordnung46bis 48 erfolgt über den Entladewiderstand
53 ebenfalls mit Hilfe der Schalteranordnung 54. Sie kann in der Weise vorgenommen
werden, daß die Kondensatoranordnung während der Entladung mit einem Teil ihrer
Kapazität mindestens einpolig von den Verstärkerelementen 43 bzw. 44 abgeschaltet
wird.
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Zwischen dem gemeinsamen Kathodenanschluß 55 und dem Mittelabgriff
56 an der Primärseite des Ausgangsübertragers 57 ist die Anodenspannung des Gegentaktsystems
eingeschaltet. Die Sekundärseite des Ausgangsübertragers 56 ist z. B. mit dem Lautsprecher
58 belastet.
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Die Abb. 5 zeigt die Ausführungsform eines Gegentaktsystems 59, bei
der die Widerstände mit nichtlinearer Charakteristik 6o und 61 in den Verstärkerkreisen
62 und 63 vorgesehen sind. Die Widerstände bestehen hierbei aus Trockengleichrichterelementen.
Es können auch Eisenwasserstoffwiderstände, Drosselspulen mit gleichstromvormagnetisiertem
Eisenkern od. dgl. dafür vorgesehen werden. In dem gemeinsamen Leiter 64 der Kreise
62 und 63 ist neben dem Belastungswiderstand 65 das Regelglied 66 angeordnet. Der
Ausgang des Systems ist bei 67 angedeutet. Die Schalteranordnung 68 des Regelgliedes
entspricht in ihrer Wirkungsweise derjenigen, 54, die im Zusammenhang mit Abb. 4
bereits beschrieben wurde.
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Bei der Behandlung der Schalteranordnung 54 nach Abb. 4 wurde auch
bereits erwähnt, daß die Betätigungsglieder der Schaltergruppen als Tasten ausgebildet
sein können. Aus den Abb. 6 und 7 ist ersichtlich, daß eine solche Tastenanordnung
bei jedem einzelnen Betätigungsglied (Taste) die Kontaktvermittlung 69 für die Tonhöhenschaltung
enthält. Die Taste selbst ist in Abb. 6 mit 7o bezeichnet. An ihr ist der Ausleger
7 1 angebracht, der an seinem freien Ende mit Schlitzen 72 versehen ist.
Über diese Schlitze werden die Kontaktelemente 73, 74 und 75 geführt, die in ihrer
Ruhestellung auf der Anschlagleiste 76 aufliegen. Das Kontaktplättchen 77, das die
Nut 78 enthält, verbindet die Kontaktelemente 73 bis 75 in der einen Betriebsstellung,
während es in einer anderen lediglich die Kontaktelemente 73 und 75 verbindet. Bei
dem Übergang von der zuerst erwähnten Betriebsstellung in die
letztere
wird die Verstärkung mit einer eigenen wählbaren Zeitkonstante abgeschaltet, während
der Betriebszustand im Eingangskreis aufrechterhalten bleibt. Hierbei ergibt sich
also der natürlich abklingende kurz angeschlagene Ton. Die Kontaktpaarkette, von
der bei der Behandlung der Abb. 4 die -Rede war, ist in den Abb. 6 und 7 mit 79
bezeichnet.