JPH0240557Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、音響発生機能を有する、例えば電子
時計等の小型電子機器における音響回路に関す
る。

〔従来の技術〕

和音を得るための最も素直な方法は、基準発振
器から互に簡単な整数比をなす最低２つの音響周
波数信号を作成し、これらをミツクスすることで
ある。各音響信号が正弦波的であれば単にこれら
の和をとればよいのであるが、２周波数を論理回
路で作成しこれをORゲート等で合成すると、論
理レベルは２つしかないため２つの信号の位相を
等しくする部分（矩形波の山と山又は谷と谷）が
重なつても振巾は強調されず、パルス巾が単に広
がるだけで合成出力で音響駆動しても和音に聞え
ない。この解決策としては、音響変換器の応答周
波数の上限を上まわるような短時間巾で時間軸を
細分化しその内部に個々にパルスを作成し、各パ
ルスの面積の時間的変化が理想正弦波の混合波形
とほぼ等しくなるようにすればよいが、このよう
な波形を作る論理回路は必ずしも簡単ではない。

〔考案が解決しようとする課題〕

本考案は従来技術における単純な分周では和音
合成が容易ではない難点を解決しようとするもの
である。即ち本考案の目的は、和音を発生するた
めの音響信号を電子時計の計時用周波数源から得
る手段を提供することである。また他の目的は、
和音信号を得るにあたつて格別な消費電流の増加
を来さない手段を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案においては少くとも２種類の周波数を時
分割的に切換えて音響信号とするものである。即
ち和音を得るには、計時用基準周波数からの分周
比操作で互に簡単な整数比をなす２つまたはそれ
以上の種類の周波数を作り、これらを分割して時
系列的につなぎ合せ音響駆動回路に入力するよう
に音響回路を構成する。

〔実施例〕

第１図は本考案の一実施例である音響機能付電
子時計のシステムのブロツク図である。１は水晶
振動子、２は（モノシリツク集積回路の１部であ
る）発振回路で、2ⁿHz（ｎは自然数）例えば2¹⁵
＝32768Hzの計時用基準周波数を発生する。３は
１Hzの計時用信号を得るための１／2ⁿ分周器、４
は計時信号のカウント値をデジタル表示するか、
又は計時信号を波形整形し、指示輪列につながる
パルスモータや同期モータを駆動する、計時およ
び表示装置である。５はアラーム信号発生回路、
目安スイツチ、マニユアルスイツチ等を含む音響
制御回路、６はその制御作用を受けて必要時のみ
音響回路への入力をONにするゲート回路、７は
計時用周波数を音響用周波数に変換する分周比可
変の分周器、８はその分周比を後述する一定の規
則に従つて制御する分周比制御回路、９は音響用
分周出力の波形整形回路、１０は整形出力により
ブザー等の電気音響変換器をもつ発音体１１を駆
動する鳴り駆動回路である。第２図は、前記実施
例におけるシステムの主要回路である可変分周器
７の内部構成の参考例を示す。本参考例は和音を
出力するものではなく、類似な構成で音楽用標準
Ａ音440Hzの４倍の周波数1760Hzの代用音を行う
ためのものである。可変分周器７は、縦続接続さ
れたＴ−タイプフリツプフロツプ（以下Ｔ−FF
と記す）２１，２２，２３、２４、２５よりなる
計数器；これらの各段の状態により18カウント目
に出力を発生するアンドゲート２６、19カウント
目に出力を発生するアンドゲート２７；両出力の
うち一方のみを通過させ、これを分周出力とする
と共に各FFのリセツト端子に与えて計数を初期
状態に戻すリセツト出力とするアンドゲート２
８，２９及びノアゲート３０より成る。

分周比制御回路８は、１／３分周器３１、１／
２分周器３２、ノアゲート３３、Ｔ−FF３４よ
り成つており、アンドゲート２７の出力を３回数
えると分周器３１の出力が生じてFF３４が反転
し、次はアンドゲート２６の出力が２回数えられ
ると分周器３２の出力が生じてまたFF３４が反
転して状態が一巡するという動作を繰り返す。従
つて、ノアゲート３０の出力は 32768Hz／19≒1724.6316Hzと 32768Hz／18≒1820.4444Hzが交互に生じている
が、長期的にみると 32768Hz／19×３＋18×２／３＋
２ ≒1761.72Hz となり、目標とする1760Hzに極めて近に値が得ら
れ、ビートによる調律も十分な精度でできる。分
周の切換周期が短いので、各周期内での音の高低
は耳につかない。切換周期は上例に限らず更に、
例えば10分の１秒前後まで、種々の都合によつて
延ばすことも耳に一様な音と感じられる範囲で可
能である。

波形整形回路９は、FF21〜24の出力信号を入
力とし、分周器７の９カウント目で出力パルスを
発生するナンドゲート３５と、その出力をリセツ
ト信号とし、可変分周器７の出力をセツト信号と
するRSFF36より成つている。従つてRSFF36の
出力Ｑは分周器７のカウント０〜９の間はＨレベ
ル、10〜18又は19の間はＬレベルとなるので、デ
ユーテイフアクターがほぼ50％に近い矩形波出力
を生ずることになる。これは正弦波の代用として
鳴り駆動信号に用いられる。（出力音に高調波が
多くなるが、スピーカー１１の特性等で補い我慢
する）もちろん更に1760Hz附近のバンドパスフイ
ルタを加えれば理想的である。

次に本考案における和音を発生する場合の構成
について述べる。基本構成は第１図のままであ
り、細部構成も第２図の参考例回路に多少の変更
を加えれば実現できるので、特に説明のための図
面を追加しない。よく調和する和音に用いられる
周波数の比は３：２、４：３、５：４、５：３、
６：５、２：１……等々であるので、そのような
関係にある２周波を作成し適当に切りかえればよ
い。例えば第２図の構成においてアンドゲート２
６、２７の入力結線を変えて、前者の分周比を
１／27、後者の分周比を１／18とすると、 1213.63Hz（＝32768Hz／27）と 1820.44Hz（＝32768Hz／18）とを混合して和音
にすることができる。この場合各波の周期は１／
27波が約0.8240ms、１／18波が約0.5493msであ
り、分周比制御回路８は１／27波を２波、１／18
波を３波ずつ数えては分周比を切換えるから、分
周比の切換周期は次のようにごく短い。

Ｔ≒２×0.8240＋３×0.5493≒1.6480＋1.6480
＝3.2960ms 発音体１１であるスピーカーの振動板の音響振
動は瞬時に減衰しないので、ある周波数の入力が
間欠的であつてもその周波数に対応したモードで
振動が持続できるものと考えられる。分周器３
１，３２を省略することもありうるが、設けてお
いた方が、交替で出力される１つの周波数の波型
位相が切替えのない場合と一致するので、発音体
の駆動効率が良い点と聞き取れる音の連続性、一
様性、純粋性の点で都合がよい。発音体の音響追
従性が高い場合は必ずしもこの限りではない。こ
の辺の事情を第３図によつて説明する。Ｍは分周
比１／18の周波数₁が、分周比の切替がなく一様
に続いたと仮定した場合のFF36のＱ出力（音響
信号）波形、Ｎは同じく分周比１／27の周波数₂
が連続したと仮定した場合の出力波、Ｕは₁を３
個、₂を２個ずつ交互に数えた場合で、いずれの
区間においても位相関係は波形Ｍ、Ｎと一致して
いる。Ｖでは分周器３２の分周比を１／２でなく
１／４とした場合の波形でやはり各区間の位相関
係は連続波Ｍ、Ｎとよく一致する外、発音体を駆
動する波数が、₁は４回、₂も４回ずつ（但し波
Ｗを２重に数えた）としたもので、波形Ｕの場合
の₁4回、₂3回よりも両数波数における駆動エネ
ルギーの平均化をはかつたものである。波形Ｘは
やはり駆動エネルギーを平均化する目的で、波数
でなく波形の巾を変えたもので（ナンド回路３５
の入量結線を変えて９カウントでなく13カウント
目で出力させることによる）、周波数の高い方の
区間ではデユーテイを50％から遠ざけ、駆動エネ
ルギーを落している。スピーカーの音響特性によ
つては、逆に周波数の高い方の駆動効率をあげよ
うとする場合がある。波形Ｙは分周器３１と３２
を省略しそれらの入出力線を直結して、₁と₂を
全く交互に出力させた場合であつて、連続波Ｍ、
Ｎに対して₁は１回おき、₂は３回毎にしか位相
が一致しない。

周期が簡単な整数比をなす連続波Ｍ、Ｎは、そ
の周期の最小公倍数と等しい時間が経過する毎に
互の位相が一致することは明らかである。従つ
て、可変分周器にて２つの分周出力Ｍ、Ｎを切換
え、しかも各切換区間内の分周出力の位相を連続
波Ｍ、Ｎと常に合せるには、上記最小公倍数の経
過時間毎に分周比の切換を行うか（このとき各分
周出力の切換区間の巾は波形Ｖの₁、₂の如く等
しくなり、切換えられた分周比が一巡する周期即
ち切換周期は上記最小公倍数の２倍に対応する経
過時間となる）、あるいは少くとも一方の分周出
力の切換区間の巾を波形Ｖにおいて₂＝2₁とし
たように上記最小公倍数の経過時間の整数倍とす
る（従つて分周比の切換周期は上記最小公倍数の
経過時間の何倍かの大きさの公倍数に対応する経
過時間となる）ことが好ましい。

以上の説明は和音の要素となる周波数の相互比
率のみを考慮し、絶対値は考慮しなかつたが、回
路の多少の複雑化をいとわなければ、可変分周機
構を２重に用いて、絶対音程も平均的に正確であ
るような和音を発生させることができる。更に
は、平均率音階と自然音階との比較でもわかるよ
うに、和音をなす要素周波数の比は、厳密な整数
比であることは特に要求されないので、例えば前
述の方法で得た1760HzのＡ音と、32768Hzを１／
25分周して得られる1310.72Hz（平均率音階のＥ
音は例えば1318.5Hz）を４：３の周波数比とみな
して（実際には4.0283：３）これらをマニユアル
スイツチで操作されるゲートの切りかえによつて
単独あるいは時分割的混合を行つて出力すれば、
Ａ基準音、Ｅ音、AEの和音の３種類を出せる時
計も得られる。また３種類またはそれ以上の周波
数要素より成る和音も、基準音作成の場合で説明
したように、３種類又はそれ以上の分周比を循環
的に切りかえてゆくことにより発生できる。

分周比の切換え周波数は和音として聴覚される
ためには高い方が良く、例えば実施例のように
100Hzのオーダーであることが望ましい。切換え
周波数が数Hzを下回ると構成音が分離して聞える
ようになり和音と感じられなくなる。また、一方
の音信号の波形位相を周期的に変化させれば、ビ
ブラート的効果もえられる。

〔効果〕

以上述べたところで明らかなように、本考案に
よつて、和音信号を計時用周波数から回路論理的
に容易に出力できるようになつた。最近普及しつ
つあるブザー式アラーム腕時計に本方式を応用す
れば、計時用基準周波数に特に複雑な波形操作を
加えるとなく音感の良い和音が得られる製品を安
価に提供することができ、利益は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の構成を示すブロツ
クダイヤグラム、第２図は第１図の回路の要部の
構成の参考例を示す回路図、第３図は本考案にお
ける和音信号波形の例を示す波形図である。 ２……基準発振回路、５，６……音響信号発生
制御回路、７……可変分周回路、８……分周比切
換回路、９……波形整形回路、１０……鳴り駆動
回路、１１……発音体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 計時用の基準信号発生回路と、互に２の倍数と
   は異る簡単な整数比をなす関係にある複数の分周
   比の一つを選択して前記基準信号発生回路出力を
   分周する分周比可変の分周回路と、該分周回路が
   発生する複数の分周出力信号の周期の公倍数であ
   る周期でありかつ和音として聴覚される切換周期
   で前記分周比を時分割的に繰返し変更する制御回
   路と、前記時分割的に変化する分周出力信号を入
   力とする発音体駆動回路と、選択された前記分周
   比の各々の分周出力信号のデユーテイ比を変化さ
   せる波形整形回路手段を有する、小型電子機器に
   おける音響回路。