JPS6251479B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、例えば圧電ブザー等を駆動するこ
とによつて所定の曲のメロデイ音を出力させるよ
うにしたメロデイ音発生装置に関する。

現在、電子時計 小型電子式計算機等のような
小型電子機器においては、特定の曲の音階，リズ
ム，音量等のコードをROM（リード・オンリ・
メモリ）に記憶させておき、必要に応じて上記コ
ードを読み出してメロデイ音を発生させ、例えば
アラーム時計のアラーム音として利用したり、ま
たオルゴール機能として利用し使用者に快さを与
え、使用者の趣味感等を満足させることが行なわ
れている。

しかして、上記したように使用される場合メロ
デイ音を得るには、報音装置に与えられるパルス
信号の周波数を制御して音階を変え、パルス信号
の出力される長さを変えてリズムを変え、さらに
音圧、すなわち音量についは、報音装置に与えら
れる駆動電圧を切換制御することによつて音量制
御することが一般的である。

しかしながら、上記した如き手段でメロデイ音
を得ようとすると、例えば音量制御においては複
数レベルの電位が必要となり、自然楽器のような
減衰音を得る場合には、電源回路が複雑化してし
まうという欠点があると共に、消費電力が大きく
なつてしまうという欠点があつた。このような電
源回路の複雑化を避ける為に、例えば、周波数信
号のパルス巾（デユーテイ）を変えることによ
り、音量を制御することも考えられている。例え
ば、特開昭53−9173号公報には、周波数が2048Hz
で、デユーテイ比が１：２，１：４，１：８，
１：16の４種類の周波数信号を夫々ゲート回路を
用いて作成しておき、これらのいずれかを使用す
ることによつて音量の異なる報音を得る技術が示
されている。しかして、このような方法では、１
つの周波数信号に対して夫々異なるデユーテイ比
の信号をあらかじめ多数用意しておかなければな
らず、極めて回路が複雑になる欠点がある。

特に、メロデイ音の場合は、デユーテイ比を異
ならせる周波数信号自体も音階によつて異ならせ
なければならないので更に回路が複雑化する欠点
があつた。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、そのメロデイ音に
おける音量制御の為のデユーテイ比の可変制御回
路を、夫々異なつた周波数信号であつたとしても
共通に使用出来るようにしてメロデイ音を容易な
構成で得るようにしたメロデイ音発生装置を提供
することにある。

以下、この発明を図面を参照して詳細に説明す
る。第１図は、この発明を電子時計に適用した場
合の回路構成図であり、所望のセツト時刻にアラ
ーム音としてメロデイを鳴らして時刻の報知を行
う場合の一実施例である。図において、符号１は
LSI（大規模集積回路）であり、このLSI１に含
まれる発振回路２には、水晶発振子２ａが取付ら
れている。上記発振回路２から出力される基準周
波数信号は分周回路３によつて分周され、１秒周
期の信号が計時計数回路４に与えられる。この計
時計数回路４は、上記１秒周期の信号をカウント
して時，分，秒についての計時情報を出力する。
この計時情報はデコードされた後、デジタル表示
部５に与えられて表示される。このデジタル表示
部５には、あらかじめアラーム音の発生時刻が設
定されているアラーム時刻設定部６からの設定時
刻情報を与えられており、このアラーム時刻情報
も上記デジタル表示部５にて表示される。一方、
計時計数回路４及びアラーム時刻設定部６からそ
れぞれ出力される時刻情報は、一致回路７で比較
され、一致した際には一致回路７から一致信号が
アンド回路８に与えられる。このアンド回路８に
は、分周回路３から出力される例えば32Hzの周波
数信号及びバイナリフリツプフロツプ９からのＱ
側出力信号も与えられており、上記フリツプフロ
ツプ９は入力端子Ｔに外部操作によつて発音機能
の駆動停止を切換えるスイツチＳの操作信号がワ
ンシヨツト回路１０を介して与えられ、上記スイ
ツチＳを操作する毎にＱ及び側出力が反転動作
するものである。しかして、バイナリフリツプフ
ロツプ９の側出力信号は、アドレスカウンタ１
１にリセツト信号として与えられる。

上記、アドレスカウンタ１１は、上記アンド回
路８からの出力信号を計数し、その計数値情報を
コード発生回路１２に与えるものである。

上記コード発生回路１２には、あらかじめ定め
られた曲のメロデイ音を構成するリズム，音階，
音量の各種情報がコード化されて記憶されてお
り、そしてこのコード情報はアドレスカウント１
１からの計時情報に応じて順次読み出されるよう
になつている。そして、このコード発生回路１２
から読み出される各種コード情報のうちリズム，
音階に対するコード情報は、周波数選択回路１３
に与えられ、また音圧、すなわち音量に対するコ
ード情報はエンベロープ制御回路１４に与えられ
る。

上記周波数選択回路１３は、コード発生回路１
２から送られてくる音階のコード情報に応じた周
波数のクロツクパルス信号ｆを出力するようにな
つており、このクロツクパルス信号ｆは、発振回
路２からの基準周波数信号を音階周波数発生回路
１５で分周して「ド」，「レ」，「ミ」等の音階に対
応する複数の周波数を発生させ、この中から上記
コード発生回路１２より与えられる音階のコード
情報に応じた周波数信号を選択的に出力すること
により得られるものである。このクロツクパルス
信号ｆはデユーテイ制御回路１６に与えられてい
る。

上記デユーテイ制御回路１６には発振回路２か
ら出力される3276Hzの基準周波数信号及びエンベ
ロープ制御回路１４からの複数のエンベロープ制
御信号群も与えられており、周波数選択回路１３
より与えられるクロツク信号ｆのパルス巾、即ち
“１”，“０”の論理値で言えば“１”である期間
をエンベロープ制御信号によつて変え、ブザー回
路１７に与えるようになつている。

第２図は、上記周波数選択回路１３，デユーテ
イ制御回路１６及びブザー回路１７の詳細な構成
を示したものである。音階周波数発生回路１５か
らは例えばＡ音として1820Hz，Ａ＃音として1920
Hz，Ｂ音として2042Hz……のような音階に対応す
る周波数信号が周波数選択回路１３に送られてお
り、これらの周波数信号は、これらに対応して設
けられた周波数選択回路１３のＮチヤンネル型モ
ストランジスタ（以下、単にモストランジスタと
略称する）Tr₁，Tr₂，Tr₃…Tr_oを介した後、一
括接続され、クロツクパルス信号Ｆとしてデユー
テイ制御回路１６に与えられる。また、上記周波
数選択回路１３にはコード発生回路１２からのコ
ード情報を解読する周波数制御回路１８が設けら
れており、この周波数制御回路１８はコード発生
回路１２の音階コード情報に応じて各モストラン
ジスタTr₁〜Tr_oのゲート電極に制御信号を与
え、モストランジスタTr₁〜Tr_oのオン・オフ動
作を制御して音階周波数発生回路１５から与えら
れている複数の周波数信号のうち上記音階に応じ
た周波数信号がクロツクパルス信号ｆとして出力
されるようにする。そして、クロツクパルス信号
ｆはデユーテイ制御回路１６のカスケード接続さ
れた13段のデイレードフリツプフロツプ（以下、
単にFF₁と略称する）_１，FF₂……FF₁₂の最初
FF₁の入力端子Ｄに接続される。上記FF₁の側
出力信号はノア回路１９の一方の入力端に与えら
れる。また、奇数段目にあるFF₁，FF₃……FF₁₃
のクロツク入力端子Ｃには、基準周波数信号がク
ロツクパルスCPとして与えられ偶数段目にある
FF₂……FF₁₂のクロツク入力端子Ｃには、インバ
ータ２０によつて反転された基準周波数信号がク
ロツクパルスとして与えられている。従つて
奇数段目のFF₁……FF₁₃は基準周波数信号CPの
立下がりに同期して、また偶数段目のFF₁……
FF₁₂は反転された基準周波数信号の立下がり
に同期して動作し、FF₁を除くFF₂……FF₁₃のＱ
側出力信号は、それぞれ対応して設けられたモス
トランジスタTr_2a……Tr_12a，Tr_13aを介した後一
括接続され、上記ノア回路１９の他方の入力端に
接続される。また、上記モストランジスタTr_2a…
…Tr_12a，Tr_13aのゲート電極には、エンベロープ
制御回路１４からの12本のエンベロープ制御信号
E₂……E₁₂，E₁₃それぞれ与えられており、この
エンベロープ制御信号はコード発生回路１２から
の音量に対するコード情報に応じて出力されるも
のであり、各モストランジスタTr_2a……Tr_13aの
うち１つがオン動作となるように制御するもので
ある。

上記ノア回路１９の出力信号は、ブザー回路１
７の増幅器２１を介して、トランジスタ２２のベ
ース電極に与えられ、トランジスタ２２のオン・
オフ動作を制御する。このトランジスタ２２のコ
レクタ電極は、振動板に圧電素子を貼着した発音
体としての圧電ブザー２３及び、この発音体２３
に対して並列に設けた昇圧コイル２４を介してグ
ランドレベルに接続されている。また、トランジ
スタ２２のエミツタ電極には電源電圧Vss（−
3V）が供給されている。

次に、上記のように構成されてなる電子時計の
動作について第３図ないし第５図を参照して説明
する。まず報音機構の駆動／停止を切換えるスイ
ツチＳが操作されてフリツプフロツプ９のＱ側出
力がアンド回路８に与えられている際に計時計数
回路４の計時情報がアラーム時刻設定部６の設定
時刻に一致すると、一致回路７から一致検出信号
がアンド回路８に与えられ、アンド回路８からは
32Hzの周波数信号がアドレスカウンタ１１に与え
られる。すると、アドレスカウンタ１１はアンド
回路８からの32Hzの周波数を計数し、その計数値
情報をコード発生回路１２に与えるのでコード発
生回路１２からは特定の曲の音階に対するコード
情報が周波数選択回路１３の周波数制御回路１８
に与えられる。この周波数制御回路１８はコード
発生回路１２からの音階情報に応じて各モストラ
ンジスタTr₁〜Tr_oのうち上記音階に応じた周波
数信号が与えられているトランジスタをオンさせ
る。ここで、1820Hz（Ａ音）の周波数信号が与え
られているモストランジスタTr₁がオンされたと
すると、第３図３に示すような波形の周波数信号
がクロツクパルス信号ｆとしてデユーテイ制御回
路１６のFF₁に与えられる。その結果FF₁からは
第３図１に示す32768Hzの基準周波数信号CPに周
期して第３図４に示すように側出力信号が得ら
れ、またFF₂……FF₁₂，FF₁₃からは基準周波数
信号CPまたはこの信号CPの反転信号に同期
して第３図５に示すようなＱ側出力信号がそれぞ
れ得られる。上記FF₁の側出力はクロツクパル
ス信号ｆに対して32768Hz（周期 約30.5μｓ）
の1/2周期のズレ（約15.2μｓ）をもたせ、さら
に反転されたものとなり、また各FF₂〜FF₁₃の出
力波形は、前段に対して後段の方が基準周波数
CPの1/2周期だけズレをもつたものとなる。

しかして、エンベロープ制御回路１４において
は、エンベロープ制御信号E₁₃が出力され、デユ
ーテイ選択回路１６のモストランジスタTr_13aが
オン状態となる。このためFF₁₃のＱ側出力信号
がノア回路１９に対して与えられ、そしてノア回
路１９からは第３図７における符号ａで示すよう
に32768Hzの信号の６周期分のパルス幅（約183μ
ｓ）をもつた信号が出力される。しかしてブザー
回路１７のトランジスタ２２に対してパルス幅ａ
をもつた出力信号が与えられると、このパルス幅
ａが約183μｓと比較的長いので、トランジスタ
２２は第４図に示すようにトランジスタ電流が飽
和状態となるまでオン状態を維持する。そして飽
和状態でトランジスタ２２がオフされると、コイ
ル２４での誘起電圧が第４図３に示すように大き
くなり、このため発音体２３はこの誘起電圧に対
応した音量でもつて、Ａ音を発するようになる。

しかして、例えばエンベロープ制御信号E₂が
出力されてモストランジスタTr_2aがオン状態にな
ると第３図７のｂに示すような短いパルス巾（15
μｓ）のクロツク信号がノア回路１９から出力さ
れ、このようにパルス巾が短いと、第４図に示す
ようにトランジスタ電流が飽和状態になる前にト
ランジスタ２２はオフされるので、誘起電圧も低
く、発音体２３による音量も小さくなるものであ
る。

第５図は、実験の結果によるオンされたモスト
ランジスタとノア回路１９の出力信号のパルス幅
と音量との関係を具体的に示したものである。こ
こで、発音体２３は振動板上に径φ9.0の圧電素
子（容量CC₁）を貼り付けてたものを使用し、ま
たコイル２９はインダクタンスL230mH、抵抗Ｒ
＝30Ωのものを使用し、更にトランジスタ２２は
市販されている商品名、2sc1622の規格のものを
使用した。この実験の結果、パルス幅が次第に小
さくなるに従つて音量も小さくなつてゆくが、パ
ルス幅が183μｓ以上になるとトランジスタ２２
が飽和状態となり、音量がほぼ66dBで一定とな
ることが判明した。従つて、音量制御はパルス幅
を183μｓ以下に制御することによつて可能とな
り、53.2dBから66.0dBまでの任意の音量が取り
出せるものである。また、減衰音を得たい場合に
は、エンベロープ制御信号をE₁₃からE₂まで、例
えば32Hz毎に順次出力させればよいもので、その
結果ノア回路１９からの出力は第３図７に示すよ
うに最もパルス巾の長いａから最もパルス巾の短
いｂまで順次出力されるので音量は66.0dB，
65.0dB……53.2dBと減少し、良好な減衰音が得
られるものである。

このように、上記実施例においてはメロデイ音
を発生させるに、まず、音階情報に応じた周波数
のクロツク信号を発生させ、次に上記クロツク信
号を周波数を変えずにパルス巾のみ音量情報に応
じて変えるようにしているので複雑な電源回路を
必要とせず、また、パルス巾を変えることにより
任意の音量が設定でき、さらには消費電力も低く
押えることができるものである。

なお、上記実施例では、音量レベルを12段階に
わけるようにしたが、音量レベルの数は任意であ
り、また音量の範囲もブザー回路１７を構成する
トランジスタ２２，コイル２４，圧電ブザー２３
等の規格を変えることにより変更することがで
き、またVssも−3Vには限定されないものであ
る。

また、上記実施例ではメロデイ音は32Hzの周波
数信号を順次計数し、この計数値に応じて音階情
報，音量情報をコード発生回路１２から発生させ
るようにしたが、音階，音量情報の発生手段は上
記実施例に限定されるものではない。

また、上記実施例においては、アラーム時刻に
特定のメロデイを発するようにしたものである
が、上記メロデイは例えば複数曲設けて、この中
の１つを選択できるようにしてもよく、さらに
は、使用者が外部から任意の曲を書き込めるよう
にしてもよい。

また、発音体として圧電ブザーを適用したもの
だけでなく、例えば電磁ブザー，圧電スピーカ等
においても適用することができる。

さらに、上記実施例では電子時計について適用
したものであるが、この発明はこれに限らず、例
えば警報装置，小型電子式計算機等においても適
用することができ、この発明の要旨を逸脱しない
範囲内において、種々変更しても差し支えない。

この発明は以上詳細に説明したように、あらか
じめ音階情報に応じて出力される周波数信号のデ
ユーテイを、音量情報に従つて変えるのに、カス
ケード接続されたフリツプフロツプ回路の出力信
号の位相を利用するようにしているので、与えら
れる周波数信号が異なつても共通して使用出来、
回路が簡素化されるものである。また、従来の如
く複数レベルの電圧を得るための電源回路を必要
とせず２値レベルの信号で音量制御ができ、無駄
な消費電力をなくせるばかりか減衰音の発生も容
易で良好なメロデイ音が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明に係るメロデイ音発生装置の
一実施例を示したもので、第１図は電子時計に適
用した場合の回路構成図，第２図はこの発明の要
部を詳細に示す回路構成図，第３図，第４図はブ
ザー回路の動作を行なせるための各回路タイミン
グチヤート，第５図は音量とパルス巾との関係を
示す表である。 １２……コード発生回路、１３……周波数選択
回路、１４……エンベローブ制御回路、１５……
音階周波数発生回路、１６……デユーテイ選択回
路、１７……ブザー回路、１８……周波数制御回
路、２３……発音体、２４……コイル、Tr₁〜
Tr_o，Tr_2a〜Tr_13a……Ｎチヤンネル型モストラン
ジスタ、FF₁〜FF₁₃……デイレードフリツプフロ
ツプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも音階情報及び音量情報を記憶する
   記憶手段と、この記憶手段から読み出される音階
   情報に応じた周波数信号を発生する周波数信号発
   生手段と、この周波数信号発生手段で発生される
   前記周波数信号のパルス巾を前記記憶手段から読
   み出される音量情報に応じて可変制御するデユー
   テイ制御手段と、このデユーテイ制御手段で可変
   制御されたパルス巾に応じた電圧を発生する高電
   圧発生手段と、この高電圧発生手段で発生する電
   圧で駆動される発音体とからなるメロデイ音発生
   装置であつて、前記デユーテイ制御手段は、前記
   周波数信号発生手段からの前記周波数信号が供給
   されこの周波数信号と同一のパルス巾の周波数信
   号を出力する第１のフリツプフロツプ回路と、こ
   の第１のフリツプフロツプ回路にカスケード接続
   され前記第１のフリツプフロツプ回路から出力さ
   れる周波数信号と同一周波数で且つ位相が夫々異
   なる周波数信号を夫々の出力端子から出力する多
   数のフリツプフロツプ回路と、この多数のフリツ
   プフロツプ回路の夫々の出力信号の１つを前記記
   憶手段から読み出される音量情報に応じて選択す
   る選択手段と、前記第１のフリツプフロツプ回路
   の出力信号及び前記選択手段によつて選択された
   フリツプフロツプ回路からの出力信号が入力さ
   れ、前記第１のフリツプフロツプ回路の出力信号
   と前記選択されたフリツプフロツプ回路の出力信
   号との間の位相差に応じたパルス巾を有する周波
   数信号を出力するゲート回路手段とからなること
   を特徴とするメロデイ音発生装置。