NL7908895A - Geintegreerde 12l schakeling voor het superponeren van toonfrequente elektronische signalen van een elektronisch orgel. - Google Patents

Description

“ * W.Hoehn 16 2 GEÏNTEGREERDE I L SCHAKELING VOOR HET SUPERPONEREN VAN TOONFREQUENTE ELEKTRISCHE SIGNALEN VAN EEN ELEKTRONISCH ORGEL.

De uitvinding heeft betrekking op een geïntegreerde schakeling voor een elektronisch orgel waarbij het mogelijk is een veelvoud van 5 toonsignalen lineair te superponeren en deze aan bepaalde uitgangen als een spanningssignaal of als een stroomsignaal te verkrijgen. Er moeten dus in de eerste plaats door middel van hoofdoscillatoren spanning- of stroomeenheden welke nog gesuperponeerd moeten worden, worden verschaft welke niet absoluut in amplitude bepaald zijn, maar tot be-10 paalde waarden, welke aan het toetscontacten aanwezig zijn of opgewekt worden, toe- of afnemen,waardoor bepaalde effecten zoals "sustain", "percussion", enz. kunnen worden verkregen. In verband hiermede wordt verwezen naar het tijdschrift "Funk-Technik" 1972, nr. 19 blz. 695-699 en nr. 20 blz 737-784.

15 Het superponeren van de eenheden van bepaalde toongroepen volgens het organisatieschema van het elektronische orgel moet verder onafhankelijk van de bovengenoemde mogelijkheden voor het verkrijgen van bijzondere effecten zonder wisselwerking op de amplituden tot aan een maximumwaarde zijn. Deze wisselwerkingen treden in het bijzonder 20 op bij het bedienen van de toetsen als klikken en berusten op gelijk-spannings- respectievelijk gelijkstroom-sprongen, zoals in het tijdschrift "Funk-Technik" (1972) nr. 17, blz 630-632 wordt beschreven.

Het doel van de uitvinding is een eenvoudig opgebouwde geïntegreerde schakeling voor lineaire wisselwerkingsarme superponering van 25 toonfrequente elektrische signalen van een elektronisch orgel te verschaffen.

De uitvinding gaat uit van de gedachte van het realiseren in een I^L opbouw. Dit opbouwprincipe van de "integrated injection logic (1¾)" techniek, zie "Philips Techn. Review", 33 nr. 3 (1973) blz 76-85, 30 wordt ook beschreven als "Merged Transistor Logic", zie 1972 IEEE International Solid-State Circuits Conference", Digest of Technical Papers blz 90-93.

De hoofdkenmerken van dit principe zijn aan de halfgeleider-oppervlakken liggende collectorzones en voor een aantal transistoren 35 gemeenschappelijke injectoren, welke als een gedeelte van een laterale 7908895 2 transistorstructuur de stroomdoorgang in de verticaal bedreven transis-toren regelen en als stroombron dienst doen. De injector kan in het vervangingsbeeld als vervangingstransistor weergegeven worden waarvan de basis op emitterpotentiaal van de betreffende verticale transistor 5 en de collector aan de basis van de verticale transistor ligt. Daarbij is de collectorzone van de vervangingstransistor identiek met de basiszone van de verticale transistor.

2

De uitvinding heeft dus betrekking op een geïntegreerde I L schakeling voor het superponeren van toonfrequente elektrische signalen 10 welke als stroomeenheden door het bedienen van een toets van een elektronisch orgel in verzamelleidingen gebracht worden.

Het bovengenoemde doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat bij elke stroomeenheid een multicollectortransistor behoort waarvan de eerste collector met zijn basis en de tweede collector overeen-15 komstig het organisatieschema van het orgel met een verzamelleiding is verbonden en aan de basisaansluiting een toonfrequent signaal gelegd wordt, dat de multicollectortransistoren van elke toets alleen in het werkingsgebied van een injectorstelsel liggen waarvan de injectorstroom door middel van die toets ingeschakeld wordt, dat bovendien aan de 20 multicollectortransistoren van elk van de injectorstelsels minstens nog een multicollectortransistor is aangebracht, waarbij aan de met een eerste collector verbonden basisaansluiting geen toonfrequent signaal wordt gelegd en de tweede collector met een compensatieleiding is verbonden, waarmede voorts de gezamenlijke tweede collectoren van 25 alle andere multicollectortransistoren verbonden zijn en waarbij aan de basisaansluitingen geen toonfrequente signaal ligt en dat elk der superponeersignalen door verschilvorming van het signaal op de betreffende verzamelleiding met het halve signaal op de compensatieleiding verkregen wordt.

2 30 In een voorkeursuitvoeringsvorm van de geintegreerde I L scha keling volgens de uitvinding wordt het overspreken van de signalen binnen een van de injectorstelsels verhinderd doordat het injectorstel-sel in deelinjectoren opgedeeld wordt, welke in serie met elk van een collector van een meervoudige collector PNP transistor verbonden is, in 35 de emitter waarvan de stroom van de toets gevoerd wordt.

De uitvinding zal nu aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld 7908895 3 worden beschreven waarvan het principeschema in fig. 1 is weergegeven. Het principeschema van fig. 2 dient voor het verklaren van de reeds genoemde onderverdeling van de injectorstelsels in deelinjectors om het overspreken van de toonfrequente signalen binnen een injector- 5 stelsel tegen te gaan.

2

De I L schakeling volgens de uitvinding bestaat in principe allereerst uit een matrix van rij- en kolomvormig opgestelde multi-collectortransistoren Tll-Tmn, waarvan de eerste collectoren met hun basis zijn verbonden zoals in fig. 1 en2 is weergegeven.

10 De basisaansluitingen van de multicollectortransistoren van elke rij worden bijvoorbeeld door uit deelketens geleverde signalen met de corresponderende toonfrequenties fi-nfi periodiek met aarde kortgesloten. In het uitvoeringsvoorbeeld van fig. 1 is een voor alle multicollectortransistoren van één rij gemeenschappelijke injector II, 15 T2 ___ lm (niet weergegeven) aangébracht. Deze injectoren welke over- 2 eenkomstig de I L opbouw als gemeenschappelijke emitterzone van elk een laterale transistorconstructuur met elk een van de basiszone van de multicollectortransistoren van elke rij ontworpen zijn, worden via de toetscontacten Si, S2 ___ Sm met de positieve pool van de voedings- 20 spanning geschakeld, indien p-gedoteerde injectorzones bij NPN multicollectortransistoren toegepast worden, welke vanuit elk injector-stelsel met basisstromen worden voorzien zodra de betreffende toets bediend wordt.

De tweede collectoren van de multicollectortransistoren 25 Tll-Tmn worden kolomvormig overeenkomstig het organisatieschema van het orgel met telkens een van de verzamelleidingen BI ... Bn verbonden. Daarom is aan elke toets een injectorstelsel toegevoegd.

Overeenkomstig de uitvinding liggen slechts de multicollectortransistoren van elke toets alleen in het werkgebeid van een 30 injectorstelsel, zodat bij het bedienen van een andere toets de multicollectortransistoren van de niet bediende toetsen geen basisstroom kunnen ontvangen. Dit kan daardoor bereikt worden dat de multicollectortransistoren van elke toets op bekende wijze in een door een iso-leerzone omgeven isoleergebied worden ondergebracht.

35 Verder is volgens de uitvinding aan elk der injector stelsels ten minste een verdere multicollectortransistor Tl, T2 ... Tn 7908895 * • 4

A

toegevoegd, welke in hetzelfde isoleergebied als de multitransistoren van dezelfde toets is aangebracht en aan welks basisaansluiting, die met de eerste collector verbonden is, geen toonfrequent signaal wordt toegevoerd. Alle tweede collectoren van deze toegevoegde multicollec-5 tortransistoren van elke toets worden met een compensatieleiding Bk verbonden, zoals in fig. 1 is weergegeven.

Terwijl op de verzamelgeleiders Bl, B2 ... Bn dus toon-frequente stroompulsen optreden, welke evenredig zijn aan de injector-stromen, verschijnt op de compensatiegeleider Bk een gelijkstroom, 10 welke in een vaste verhouding staat tot de toonfrequente stroompulsen op de verzamelgeleiders Bl ... Bn, welke dus eveneens evenredig is aan de injectorstromen. De gelijkstroom op de compensatiegeleider Bk wordt nu volgens de uitvinding voor het onderdrukken van de gelijkspannings-sprong bij het schakelen toegepast, doordat deze op het met een gelijk-15 stroomcomponent bezittende toonfrequente verzamelsignaal van elke ver-zamelgeleider in tegengestelde polariteit met een halve amplitude ge-superponeerd wordt. Daarom wordt elk van de superponeringssignalen op elke verzamelgeleider door verschilvorming van het halve signaal op de betreffende compensatiegeleider met het signaal op de verzamelgeleider 20 verkregen.

Voor het verwezenlijken van de verschilvorming is volgens het uitvoeringsvoorbeeld van fig. 1 voor elke verzamelgeleider een serieschakeling van twee compbmentaire transistoren Tsl, Tbl, ... Tsn, Tbn aangebracht, waarbij de uitgangsverzamelsignalen Al, A2 ... An 25 afgenomen worden van de met elkaar verbonden collectoren. Op soortgelijke wijze wordt de gelijkstroom van de compensatiegeleider Bk eveneens aan een serieschakeling van twee complementaire transistoren Ts en Tb toegevoerd waarvan de collecotren met elkaar verbonden zijn.

De emitters van de PNP transistoren van de complemen- -30 taire serie schakelingen liggen gemeenschappelijk aan de voedingsspanning Ub, waarbij de collector van de PNP transistor van de serieschakeling van de compensatiegeleider Bk met zijn basiszone is verbonden.

De collectorzones van de PNP transistoren, die als 35 lateraal transistoren met gemeenschappelijke basiszone vervaardigd zijn, worden bij het uitvoeringsvoorbeeld met elk een normale verticaal 7908895 5 transistor Tbl ... Tbn, Tb verbonden, die in elk een isoleergebied moeten worden ondergebracht, daar zowel de emitterzones alsook de collectorzones galvanisch gescheiden moeten zijn, terwijl de basiszones van de NPN transistoren aan een gemeenschappelijke potentaai liggen.

5 Elk van de injectorstelsels II ...lm kan over een toets

Si — Sm bediend worden, welke in serie met een weerstand Rl ... Rm ligt en door een condensator Cl ... Cm overbrugd is.

Met dergelijke of soortgelijke RC ketens worden de reeds genoemde effecten als "percussion" respectievelijk "sustain" verkregen. 10 Een overspreken van de toonfrequente signalen van een toets wordt zonder meer verhinderd door de opdeling van de afzonderlijke injectorstelsels in deelinjectoren 111, 112 ___ Iln overeenkomstig het schema van fig. 2, die enkel en alleen op elk van één van de multi-collectortransistoren van elk toonfrequent signaal met de frequenties 15 FI, 2F1 ... nFl moeten inwerken. Deze deeliigectoren 111, 112 — Iln liggen volgens een andere uitvoering van de uitvinding volgens fig. 2 in serie met telkens een collector van een meervoudige collector PNP transistor Ql, waarvan de basiszone een voorspanning via de diode D ontvangt. De emitters en collectors van de aldus gevormde stroombron 20 transistoren Qll, Q12 ... Qln worden lateraal met een gemeenschappelijke basis uitgevoerd, waarbij de collectoren afzonderlijk met de injectors van de multicollectortransistoren worden verbonden.

Om voor bepaalde klankeffecten geschikte signalen in de vorm van zaagtanden te benaderen worden N multicollectortransistoren 25 met een aangepast aantal andere collectoren met dezelfde oppervlakken en daarom zelfde stromen toegepast. Daarbij is de benadering van de zaagtand dus beter hoe groter het aantal N is. Voor het realiseren de N—n van de zaagtand krijgt de n transistor (met n = 1 ___ N) 2 verdere de collectoren, waarbij aan de basiszone van de n een toonfrequent sig- n*“l 30 naai met de grondfrequentie van fn = fl.2a wordt gegeven. De andere collectoren van de andere multicollectortransistoren worden met een verzamelgeleider verbonden.

Het principe van het benaderen van een zaagtand en de 2 betreffende I L uitvoering wordt schematisch aan de hand van fig. 3 35 voor N=3 verklaard. In de linker helft van fig. 3 zijn in bovenaan- 2 zicht drie basiszones 1, 11 en 12 van drie I L transistoren weergegeven 7908895 6 waarvan de eerste (n=l) vier andere collectoren 21, 22, 23 en 24, de 2 tweede I L transistor (n=2) twee andere collectoren 21, 22 en de derde I^L transistor (n=N=3) slechts een collector 21 bezitten. Aan de basis-2 zones 1 van de I L transistor welke galvanisch met de eerste collec-5 toren 3 zijn verbonden, worden de toonfrequente signalen met de grond-frequenties fl (bij n=l), 2fl (bij n=2) en 4f1 (n=3) toegevoerd. De andere collectoren zijn onderling en met de verzamelgeleider B verbonden, waarbij aan de verzamelgeleider de stroom I_ trapvormig af- ΰ nemend optreedt zoals in fig. 3 is weergegeven. In het rechter deel 10 van de figuur zijn boven de weergave van de stroom I op een verzamel- b geleider schematisch de verzamel collectorstromen II, 12 en 13 van de 2 links getekende I L transistoren weergegeven waaruit door samenvoegen de stroom I op de verzamelgeleider ontstaat. b

De in fig. 1 weergegeven voorspanningsgenerator V tussen 15 aarde en de basiszone van de gebruikelijke verticaal transistoren Tbl,

Tb2 ... Tbn en Tb bij welke zowel de emitterzones alsook de collector- zones volgens fig. 1 ten opzichte van elkaar galvanisch zijn geschei- 2 den, dient voor het instellen van het werkpunt van de I L transistoren.

De in fig. 1 en 2 aangegeven polariteiten hebben betrek- 20 king op het uitvoeringsvoorbeeld met p-gedoteerde injectorstelsels 2 respectievelijk deelinjectoren en NPN - I L transistoren. Bij de keuze van tegengesteld geleidingstype worden natuurlijk de tegengestelde polariteiten toegevoerd.

7908895

Claims (3)

1. Geïntegreerde 1 L schakeling voor het superponeren van toonfrequente elektrische signalen welke als stroomeenheden door het bedienen van een toets van een elektronisch orgel in verzamelleidingen 5 gebracht worden, met het kenmerk, dat bij elke stroom-eenheid een multicollectortransistor (Tl1 ... Tin ... Tmn) behoort waarvan de eerste collector met zijn basis en de tweede collector overeenkomstig het organisatieschema van het orgel met een verzamelleiding (Bl, B2 ... Bn) is verbonden en aan de basisaansluiting een toonfrequent 10 signaal gelegd wordt, dat de multicollectortransistoren van elke toets (SI, S2 ... Sn) alleen in het werkingsgebied van een injectorstelsel (II, 12 ... In) liggen waarvan de injectorstroom door middel van die toets ingeschakeld wordt, dat bovendien aan de multicollectortransistoren (Til, T12 ... Tin) van elk van de injectorstelsels (II, 12 ... In) 15 minstens nog een multicollectortransistor (Tl, T2 ... Tm) is aangebracht waarbij aan de met een eerste collector verbonden basisaansluiting geen toonfrequent signaal wordt gelegd en de tweede collector met een compensatieleiding (Bk) is verbonden, waarmede voorts de gezamenlijke tweede collectoren van alle andere multicollectortransistoren 20 (Tl, T2 ... Tm) verbonden zijn en waarbij aan de basisaansluitingen geen toonfrequent signaal ligt en dat elk der superponeersignalen door verschilvorming van het signaal op de betreffende verzamelleiding (Bl, B2 ... respectievelijk Bn) met het halve signaal op de compensatieleiding (Bk) verkregen wordt.

2. Geïntegreerde 1¾. schakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de injectorstelsels (II, 12 ... Im) in deel- injectoren (111, 112 ___ Iln) opgedeeld zijn, welke in serie met elk een collector van een meervoudige collector-PNP-transistor (Ql) zijn verbonden, waarbij aan diens emitter de toetsstroom toegevoerd wordt. O

2 Conclusies :

3. Geïntegreerde I L schakeling volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat N multicollectortransistoren toege- de n—n past worden waarvan de n (met n=l tot N) 2 verdere collectoren met de hetzelfde oppervlak bevat en dat telkens aan de basiszone van de n multicollectortransistor een toonfrequent signaal met de grondfrequentie 35 van fn = fl.2n * (met n+1 tot N) wordt aangelegd en dat de andere collectoren parallel geschakeld met de verzamelleidingen worden verbonden zodat zaagtanden benaderd worden. 7908895