DE927548C

DE927548C - Frequency divider circuit for musical instruments

Info

Publication number: DE927548C
Application number: DEB24512A
Authority: DE
Inventors: Harald Bode
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-02-28
Filing date: 1953-02-28
Publication date: 1956-07-19

Description

Frequenzteilerschaltung für Musikinstrumente Gegenstand der nachstehend beschriebenen Erfindung ist eine Frequenzteilerschaltung für elektrische Musikinstrumente, welche mindestens in den Teilerstufen Glimmlampen besitzt und die die besondere Aufgabe hat, außer obertonreichen auch obertonarme Schwingungen zu erzeugen.Frequency divider circuit for musical instruments is the subject of below described invention is a frequency divider circuit for electrical musical instruments, which has glow lamps at least in the divider stages and which has the special The task is to generate vibrations that are rich in overtones and low in overtones.

Grundsätzlich sind Glimmlampenschwingschaltungen, die in der Lage sind, mehrere Schwingungsformen abzugeben, bereits bekanntgeworden, nur wurde hier der aus einer Selbstinduktion und einer Kapazität bestehende, zusätzlich in der Schaltung enthaltene Schwingungskreis zur Erhöhung der Frequenzstabilität benutzt. Andererseits sind auch Glimmlampenfrequenzteilerschaltungen unter ausschließlicher Verwendung von Widerständen und Kondensatoren als Schaltelemente bekanntgeworden, die jedoch nur obertonreiche Schwingungen zu erzeugen gestatten.Basically, glow lamp oscillating circuits are capable of are to give off several waveforms, already become known, only here was the one consisting of a self-induction and a capacitance, additionally in the Circuit included oscillation circuit used to increase the frequency stability. On the other hand, glow lamp frequency divider circuits are also under exclusive Use of resistors and capacitors as switching elements became known, which only allow vibrations rich in overtones to be generated.

Während nun Glimmlampenschwingschaltungen mit LC-Resonanzkreisen den an sie gestellten Ansprüchen bezüglich Frequenzstabilität nicht genügen, werden die letztgenannten Frequenzteilerschaltungen dieser Anforderung gerecht, sofern nur der frequenzbestimmende Generator der betreffenden Teilerkette aus solchen Bauelementen besteht, die die erforderliche Frequenzkonstanz verbürgen.While glow lamp oscillating circuits with LC resonance circuits are now the will not meet the demands placed on them with regard to frequency stability the latter frequency divider circuits meet this requirement, provided only the frequency-determining generator of the relevant divider chain made of such components exists that guarantee the required frequency constancy.

Um beiden Forderungen gerecht zu werden, nämlich außer den obertonreichen auch obertonarme Schwingungen zu erhalten, und zusätzlich in den Genuß einer durch Synchronisation erzielten Frequenzstabilität zu kommen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, immer eine Elektrode der in jeder Teilerstufe enthaltenen Glimmlampe zwecks optimaler Anpassung an eine Anzapfung der zum LC-Schwingkreis gehörenden hochohmigen Spule anzuschließen und die zur Synchronisation der nächsten Stufe benötigte Wechselspannung mittelbar, z. B. über die Spule des Schwingkreises und oder andere Schaltelemente, oder unmittelbar von einer Elektrode der vorhergehenden Glimmlampe abzunehmen: Ein Beispiel für die Durchführung des Erfindungsgedankens ist in Fig. i dargestellt. Hier ist i eine Glimmlampe mit der Zündelektrode 2. Die positive Elektrode dieser Glimmlampe ist an die Anzapfung der hochohmigen Wicklung des Resonanzübertragers angeschlossen. Der Fußpunkt dieser Wicklung liegt an der positiven Spannungsleitung -i- A. Die negative Elektrode der Glimmlampe liegt über den Widerstand 4 an Nullpotential, während der Kondensator 5 an die positive Spannungsleitung angeschlossen ist. Wenn man nun zunächst einreal von der Synchronisation absieht, so spielt sich folgender Vorgang ab: Über den Widerstand 4 erhält der Kondensator 5 eine relativ zur positiven Glimmlampenelektrode wachsende negative Aufladung, bis Zündung eintritt und der Kondensator sich auf dem Umweg über die Teilwicklung des Resonanzübertragers über die Glimmlampe. entlädt. Nach dieser Entladung wiederholt sich dieses Spiel in bekannter Weise periodisch mit einer Frequenz, die durch die Größe der Elemente 4 und 5 bestimmt ist. Durch die periodischen Stromstöße in der Teilwicklung des Resonanzübertragers 3, dessen hochohmige Wicklung mit dem Kondensator 6 auf die gleiche Frequenz abgestimmt ist, entsteht in dem so gebildeten Schwingungskreis eine nahezu sinusförmige Schwingung, deren Oberwellenrest von der Kreisgüte abhängt, der jedoch praktisch vernachlässigt werden kann. Über eine Auskoppelwicklung wird die obertonarme Schwingung der Leitung 7 zugeführt. Über einen Widerstand 8 ,gelangt die Wechselspannung dieses Schwingungskreises an die Zündelektrode g der Glimmlampe io, die wieder mit den zu ihrem Funktionskreis gehörenden Schaltelementen genauso arbeitet wie die Glimmlampe i, jedoch auf die halbe Frequenz eingestellt ist.In order to meet both requirements, namely except for the overtone-rich ones to get low overtone vibrations, and in addition to the enjoyment of a through Synchronization achieved frequency stability is proposed according to the invention, always an electrode of the in each divider included glow lamp for the purpose of optimal adaptation to a tap belonging to the LC resonant circuit to connect high-resistance coil and the necessary for synchronization of the next stage AC voltage indirectly, e.g. B. via the coil of the resonant circuit and or others Switching elements, or directly from an electrode of the preceding glow lamp to decrease: An example of the implementation of the inventive concept is shown in Fig. i shown. Here i is a glow lamp with ignition electrode 2. The positive one The electrode of this glow lamp is connected to the tap on the high-resistance winding of the resonance transformer connected. The base of this winding is on the positive voltage line -i- A. The negative electrode of the glow lamp is connected to zero potential via resistor 4, while the capacitor 5 is connected to the positive voltage line. if If you ignore the synchronization at first, the following takes place Process from: Via the resistor 4, the capacitor 5 receives a relative to the positive one Glow lamp electrode growing negative charge until ignition occurs and the Capacitor is detoured via the partial winding of the resonance transformer the glow lamp. discharges. After this discharge, this game is repeated in a familiar manner Way periodically with a frequency determined by the size of the elements 4 and 5 is. Due to the periodic current surges in the partial winding of the resonance transformer 3, whose high-resistance winding is tuned to the capacitor 6 at the same frequency a nearly sinusoidal oscillation arises in the oscillation circuit formed in this way, whose residual harmonics depends on the circular quality, which is, however, practically neglected can be. The low-overtone oscillation of the line is generated via a decoupling winding 7 supplied. The alternating voltage of this oscillating circuit passes through a resistor 8 to the ignition electrode g of the glow lamp io, which again with the to its functional circuit belonging switching elements works just like the glow lamp i, but on the half frequency is set.

Wenn sich nun die negative -Aufladung des Kondensators i i dem Punkt nähert, an -dem die Zündung der Glimmlampe io eintritt, so wird der genaue Zündaugenblick durch die Spannung an der Zündelektrode g festgelegt, die um den Spannungswert der positiven Glimmlampenelektrode pendelt. Da bei jeweils einer Zündung der Glimmlampe io die Zündelektrode zweimal einen positiven Wert erreicht, so muß notfalls, wenn der Wechselspannungswert an der Zündelektrode zu hoch ist, auch diese Wechselspannung entweder an einer Anzapfung des Resonanzübertragers abgenommen werden oder aber durch einen Spannungsteiler eine Reduktion erfahren. Die durch den Kondensator i i und den Widerstand i2 eingestellte Frequenz muß, genaugenommen, etwas niedriger sein als die dann tatsächlich auftretende Arbeitsfrequenz dieser Synchronstufe, damit die Zündung auch wirklich nur über die Zündelektrode, also durch Synchronisation eingeleitet wird. Der Resonanzkreis aus 13 und 14 hingegen ist genau auf die Arbeitsfrequenz dieses Glimmlampenkreises eingestellt.If now the negative charge of the capacitor i i the point approaches when the ignition of the glow lamp occurs, the exact ignition instant becomes determined by the voltage at the ignition electrode g, which is around the voltage value of the positive glow lamp electrode oscillates. Since each time the glow lamp is ignited io if the ignition electrode reaches a positive value twice, if necessary, if the alternating voltage value at the ignition electrode is too high, including this alternating voltage either taken at a tap of the resonance transformer or else experience a reduction through a voltage divider. The through the capacitor i The frequency set i and the resistor i2 must, strictly speaking, be somewhat lower than the then actually occurring working frequency of this synchronous stage, so that the ignition is really only via the ignition electrode, i.e. through synchronization is initiated. The resonance circuit from 13 and 14, on the other hand, is precisely at the working frequency this glow lamp circle is set.

Der vor den Zündelektroden eingezeichnete Widerstand ist nur dann erforderlich, wenn der Rückstrom bei seinem Fehlen unerwünschte Rückwirkungen hervorrufen würde. Bei hinreichend klein ausgeführten Zündelektroden kann dieser Widerstand auch fehlen.The resistance drawn in front of the ignition electrodes is only then required if the return current causes undesirable repercussions in the absence of it would. If the ignition electrodes are designed to be sufficiently small, this resistance can also missing.

Die beiden in Fig. i dargestellten Teilerstufen stellen nur einen Ausschnitt aus einer Teilerkette dar, da in der Praxis meist Instrumente mit einer größeren Anzahl von Oktaven gebaut werden, also auch mehr Teilerstufen zur Verwendung gelangen.The two divider stages shown in Fig. I represent only one Section from a dividing chain, as in practice mostly instruments with a larger number of octaves can be built, so also more divider stages to use reach.

Es ist im Sinn der Erfindung natürlich unerheblich, ob beispielsweise die frequenzbestimmende RC-Kombination an der negativen Elektrode der Glimmlampen angeschlossen ist und die Anzapfung des Resonanzübertragers an der positiven Elektrode, oder umgekehrt. Tatsächlich läßt der Erfindungsgedanke eine ganze Reihe von Modifikationen zu. So ist in.Fig. 2 eine Schaltung angegeben, bei der die Zündelektrode der Glimmlampe io nicht über den Widerstand 8 an den Schwingkreis aus 3 und 6 angeschlossen ist, sondern übenden Kondensator 15 unmittelbar an der negativen Elektrode der Glimmlampe i liegt. Die positive Vorspannung wird der Glimmlampe iö über den Widerstand 16 und 8 zugeführt.It is of course irrelevant in the sense of the invention whether, for example the frequency-determining RC combination on the negative electrode of the glow lamps is connected and the tap of the resonance transformer on the positive electrode, or the other way around. In fact, the idea of the invention allows a number of modifications to. So is in Fig. 2 shows a circuit in which the ignition electrode of the glow lamp io is not connected to the resonant circuit from 3 and 6 via resistor 8, but exercising capacitor 15 directly on the negative electrode of the glow lamp i lies. The positive bias voltage is applied to the glow lamp via the resistor 16 and 8 supplied.

Ebenfalls im Sinn des Erfindungsgedankens arbeitet die Schaltung in Fig. 3, bei der sich eine Einsparung von Schaltelementen dadurch ergibt, daß nicht eine Glimmlampe mit Zündelektrode Verwendung findet, sondern mit einem leitenden Außenbelag, wie er zur Erreichung von Zündwirkungen bekannt ist. Hier ist die negative Elektrode der Glimmlampe i unmittelbar mit dem Außenbelag. i9 der Glimmlampe io verbunden. Ebenso wie bei der Schaltung in Fig. 2 wird auch in dieser Schaltung ein positiver Spannungsimpuls zur Einleitung der Zündung übertragen. Die Steuerung mit Impulsen ist insbesondere bei Glimmlampen mit Außenelektrode deshalb wirksamer, weil bei der relativ geringen Ankoppelkapazität, die durch eine solche Außenelektrode dargestellt wird, höhere Frequenzen erforderlich sind, um die nötige Steuerspannung zu erzeugen, die aber in Impulsen enthalten sind.Also in the sense of the inventive concept, the circuit works in Fig. 3, in which a saving of switching elements results from the fact that not a glow lamp with ignition electrode is used, but with a conductive one External coating, as it is known to achieve ignition effects. Here is the negative The electrode of the glow lamp i is directly connected to the outer covering. i9 of the glow lamp io tied together. As with the circuit in FIG. 2, in this circuit transmit a positive voltage pulse to initiate ignition. The control with pulses is therefore more effective, especially with glow lamps with an external electrode, because of the relatively low coupling capacitance created by such an external electrode is shown, higher frequencies are required to generate the necessary control voltage to be generated, but which are contained in pulses.

In der Schaltung in Fig. 3 werden außer über die Auskoppelwicklungen der Resonanzübertrager, die obertonarme Schwingungen liefern, auch noch obertonreiche Schwingungen entnommen, und zwar an Abgriffen der Widerstände 4 und i2. Hier kann man natürlich auch Spannungsteileranordnungen aus je zwei Widerständen vorsehen.In the circuit in FIG. 3, in addition to the decoupling windings the resonance transducers, which deliver low-overtone oscillations, also rich in overtones Taken vibrations, namely at taps of the resistors 4 and i2. Here can You can of course also provide voltage divider arrangements made up of two resistors each.

Eine sinngemäße Abwandlung der Schaltung in Fig. 3 ist in Fig.4 dargestellt. Hier werden die Kondensatoren 5, 1i über die Widerstände 4, i2 nach positiven Werten aufgeladen, bis die Glimm- Lampen i,- iö zünden. Die Anzapfungen der Resonanzübertrager sind an die negativen Elektroden der Glimmlampen angeschlossen. Die für die Synchronisation benötigten Wechselspannungen werden von den positiven Elektroden der Glimmlampen abgenommen.A corresponding modification of the circuit in FIG. 3 is shown in FIG. Here the capacitors 5, 1i via the resistors 4, i2 for positive values charged until the glow Lights i, - iö ignite. The taps the resonance transformers are connected to the negative electrodes of the glow lamps. The AC voltages required for synchronization are derived from the positive ones Glow lamp electrodes removed.

Um aus der Schaltung in Fig. 4 auch noch obertonreiche Schwingungen abnehmen zu können, sind gemäß der Schaltung in Fig. 5 an Stelle der Entladungskondensatoren kapazitive Spannungsteiler aus den Kapazitäten 5 und 21 bzw. i i und 23 getreten, zwischen denen über die Leitungen 22 und 24 die obertonreichen Spannungen abgenommen werden. Die Schaltung in Fig. 5 liefert also ebenso wie die Schaltung in Fig. 3 sowohl obertonreiche als auch obertonarme Wechselspannungen. Grundsätzlich lassen sich natürlich alle gezeigten Schaltungen auch für die Entnahme obertonreicher Schwingungen herrichten.To get from the circuit in Fig. 4 also oscillations rich in overtones to be able to decrease, are according to the circuit in Fig. 5 in place of the discharge capacitors capacitive voltage divider from capacitors 5 and 21 or i i and 23 stepped, between which the overtone-rich voltages are removed via lines 22 and 24 will. The circuit in FIG. 5 thus delivers just like the circuit in FIG. 3 both high and low overtone alternating voltages. Basically leave Of course, all shown circuits are also suitable for the extraction of overtone-rich oscillations prepare.

Es ist im Sinn des Erfindungsgedankens völlig unerheblich, ob nun die frequenzbestimmende erste Stufe der Teilerkette ebenfalls mit einer Glimmlampe oder mit irgendwelchen anderen Wechselspannungserzeugern ausgestattet ist. Das Schaltbeispiel in Fig. 6 zeigt als eine der möglichen Ausführungsformen eine rückgekoppelte Transistorenstufe als frequenzbestimmenden Generator. Hier ist 25 der Transistor, dessen Kollektor 26 an den -aus der Spule 27 und den Kondensator 28 bestehenden Schwingungskreis angeschlossen ist, während der Emittor 29 an die Rückkopplungsspule 30 führt. Die negative Arbeitsspannung wird dem Kollektor über den Widerstand 31 zugeführt. Hier kann auch wegen der weitaus geringeren Transistorenspannung im Vergleich zu den Glimmlampenspannungen ein Spannungsteiler zwischen Plus-und Nulleitung vorgesehen werden. Durch den Kondensator 32 ist die Arbeitsspannung notfalls abgeblockt. Durch den mit dem Kondensator 34 überbrückten Basiswiderstand 33 erhält der Emittor 29 die erforderliche positive Vorspannung. Die erzeugten Schwingungen werden von dem am Kollektor liegenden Ende der Spule 27 abgenommen und über den Kondensator 35 und den Widerstand 36 der Zündelektrode 2 der Glimmlampe i zugeführt. Über den Widerstand 37 erhält diese Zündelektrode ihre positive Vorspannung. Die obertonarme Schwingung des Transistorschwingkreises wird über die Leitung 38 abgenommen, die obertonarmen Schwingungen der Glimmlampenkreise über die zu den Resonanzübertragern gehörenden Auskoppelwicklungen - und die obertonreichen Schwingungen der Glimmlampenkreise an den Widerstandsabgriffen 4 und 12. Eine obertonreiche Wechselspannung kann auch an der Basis des Transistors abgenommen werden, wenn man die Abblockung 34 des Basiswiderstands 33 fortläßt. Selbstverständlich kann in sinngemäßer Abwandlung auch eine der anderen bekannten Transistorenschwingschaltungen in der frequenzgebenden Stufe verwendet werden.It is completely irrelevant in the sense of the concept of the invention whether the frequency-determining first stage of the divider chain is also equipped with a glow lamp or with some other alternating voltage generator. The circuit example in FIG. 6 shows, as one of the possible embodiments, a feedback transistor stage as a frequency-determining generator. Here 25 is the transistor, the collector 26 of which is connected to the oscillating circuit consisting of the coil 27 and the capacitor 28, while the emitter 29 leads to the feedback coil 30 . The negative working voltage is fed to the collector via resistor 31. Because of the much lower transistor voltage compared to the glow lamp voltages, a voltage divider can be provided here between the positive and negative lines. The working voltage is blocked by the capacitor 32 if necessary. The emitter 29 receives the necessary positive bias voltage through the base resistor 33 bridged with the capacitor 34. The generated vibrations are picked up by the end of the coil 27 located at the collector and fed to the ignition electrode 2 of the glow lamp i via the capacitor 35 and the resistor 36. This ignition electrode receives its positive bias voltage via the resistor 37. The low-overtone oscillation of the transistor resonant circuit is picked up via line 38, the low-overtone oscillations of the glow lamp circuits via the decoupling windings belonging to the resonance transformers - and the overtone-rich oscillations of the glow lamp circuits at resistor taps 4 and 12. An alternating voltage rich in overtones can also be picked up at the base of the transistor if the blocking 34 of the base resistor 33 is omitted. Of course, in a corresponding modification, one of the other known transistor oscillating circuits can also be used in the frequency-generating stage.

Der Vorteil der Benutzung einer Transistorenschaltung in einer solchen Anordnung besteht darin, daß diese ebenso wie die Glimmlampen keine Heizspannung benötigt, so daß hierdurch die Speisung einheitlich wird. Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, den Basiswiderstand des Transistors an Nullpotential zu legen und den Widerstand 31 in Fig. 6 an eine negative Spannungsquelle zu führen. Auch kann man in an sich bekannter Weise den frequenzbestimmenden Generatoren eine separate Spannungsversorgung geben, um dann zur Erzeugung eines Frequenzvibratos die Betriebsspannung im Rhythmus der Vibratofrequenz zu modulieren.The advantage of using a transistor circuit in such a The arrangement consists in the fact that these, like the glow lamps, do not have any heating voltage required, so that this makes the feed uniform. Basically, it is natural also possible to put the base resistance of the transistor at zero potential and to lead the resistor 31 in Fig. 6 to a negative voltage source. Also can the frequency-determining generators a separate one in a manner known per se Provide power supply in order to then generate the operating voltage to generate a frequency vibrato modulate to the rhythm of the vibrato frequency.

Da eine solche Anordnung nach der Schaltung in Fig. 6 mit relativ geringer Leistung arbeitet, sich also praktisch auch nicht erwärmt, ist ein sehr gedrängter Aufbau möglich, so daß beispielsweise immer jeweils eine Teilerkette in einem geschlossenen Kasten untergebracht werden kann, der möglicherweise sogar plombiert wird und der sich durch Anbringung eines Mehrfachsteckers schnell und leicht auswechseln läßt.Since such an arrangement according to the circuit in Fig. 6 with relative low power works, so practically does not heat up, is a very compact structure possible, so that, for example, always a dividing chain can be housed in a closed box, possibly even is sealed and can be quickly and easily achieved by attaching a multiple plug can be easily replaced.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Frequency divider circuit for musical instruments with Glow lamps at least in the divider stages, in which one is via a resistor charged capacitor discharges periodically over the glow path and the one Contains oscillation circuit from self-induction and capacitance, characterized in that that always an electrode of the glow lamp contained in each divider stage for the purpose optimal adaptation to a tap of the high-impedance part belonging to the LC resonant circuit Coil is connected and the one needed to synchronize the next stage AC voltage indirectly, e.g. B. via the coil of the resonant circuit and / or others Switching elements, or directly from an electrode of the preceding glow lamp is removed.

2. Frequency divider circuit according to claim i, characterized in that that glow lamps with ignition electrodes are used and that the charging resistance and the discharge capacitor are located on the negative electrode of the glow lamps, while tapping the resonant circuit transformer to the positive electrode of the Glow lamp is connected, the high-resistance end of the resonant circuit transformer leads via a resistor to the ignition electrode of the next following glow lamp.

3. Frequency divider circuit according to Claim i, characterized in that the charging resistor and the discharge capacitor are located on the negative electrode of the glow lamps, while tapping the resonant circuit transformer to the positive electrode of the Glow lamp is connected, the ignition electrode of the next following glow lamp their Pulses through a capacitor and a resistor from the negative electrode of the previous glow lamp and a positive one via another resistor Gets bias. q ..

Frequency divider circuit according to claim 3, characterized in that that glow lamps without ignition electrodes with external electrodes are used, and that the outer electrode of the next glow lamp directly to the negative electrode the previous glow lamp is connected.

5. Frequency divider circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in; that the Charging resistor and the discharge capacitor to the positive glow lamp electrode are connected and the tapping of the resonance transformer with the negative glow lamp electrode is connected, while the outer electrode of the next following glow lamp directly leads to the positive electrode of the previous glow lamp.

6. Frequency divider circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that that on a secondary winding of the resonance transformer the low-overtone alternating voltage and / or the overtone-rich alternating voltage at a tap on the charging resistor is removed.

7. Frequency divider circuit according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the overtone-rich alternating voltage at one capacitive voltage divider is removed, which plays the role of the discharge capacitor takes over. B. frequency divider circuit according to one or more of the preceding Claims, characterized in that a circuit in the frequency-determining stage is used without glow lamps. G. Frequency divider circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the frequency-determining Stage consists of a transistor circuit. ro. Frequency divider circuit according to Claim g, characterized in that the resonant circuit of the transistor via a Capacitor and a resistor connected to the ignition electrode of the first divider stage and that this divider stage has a positive bias voltage via a further resistor receives. rz. Frequency divider circuit according to one or more of the preceding Claims, in particular claims g and ro, characterized in that each one The frequency divider chain is housed in a closed housing, which has a Includes multiple plug.