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Einrichtung zur Nachmodulation elektronischer Signale in einem elektronischen
Musikinstrument Die Erfindung betrifft eine elektronische Orgel mit einer Mehrzahl
von Dauertongeneratoren zur Erzeugung von Orgeltönen und von Tasten betätigten Tastenschaltern,
die den Ausgang der Tongeneratoren steuern, welcher von Verstärkern verstärkt und
von elektroakustischen Wandlern in hörbare Orgeltöne umgesetzt wird, wobei die Schwingungen
durch eine Einrichtung moduliert werden, die einen wahlweise in einen leitenden
und nichtleitenden Zustand steuerbaren Schaltweg sowie Mittel zu dessen wahlweiser
Steuerung aufweist.
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Die Erfindung befaßt sich mit der elektronischen Musikerzeugung, und
zwar insbesondere der Modulation von Signalen nach deren Erzeugung, um Schlagtoneffekte
zu erzielen.
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Elektronische Orgeln sind in ihrer Betriebsweise sehr vielseitig geworden.
Obgleich eine Orgel im allgemeinen einen relativ langsamen Anstieg der Tonintensität
beim Anspielen eines Tones hat, ist es häufig erwünscht, zusätzlich nach Wahl Schlagtoneffektc
entweder als angeschlagene Orgeltöne oder nachgeahmte Klänge anderer Instrumente
zu erzeugen. Die Schlagtoneigenschaften einer elektronischen Orgel können auf einfache
Weise dadurch gesteuert werden, daß man geeignete Zeitkonstanten in Verbindung mit
einem Generator verwendet, welcher zum Anspielen eines Tones angeschaltet wird.
Aus nahehegenden Gründen der Wirtschaftlichkeit ist es jedoch wünschenswert, dies
nicht für jeden einzelnen Generator, sondern nur bei einem einzigen Generator vorzusehen,
der gleichzeitig zusätzliche Effekte erzeugt, beispielsweise durch verschiedene
tonale oder Oktavbereichs-Registrierung an einer Orgel. Es wäre vom wirtschaftlichen
Standpunkt her am zweckmäßigsten, in einer elektronischen Orgel eine Oktave stabiler
»Mutteroszillatoren« zu verwenden, welche eine Mehrzahl von Frequenzteilern steuert.
Schlag- und Abklingcharakteristiken können dabei durch Anschalten und Ausschalten
eines Oszillators nicht erzeugt werden. Weiterhin erfordert die obenerwähnte, mit
Frequenzteil-ern arbeitende Orgel Dauergeneratoren, die einem An- und Abschalten
entgegenstehen. Da man aber auf die wirtschaftlich arbeitenden Dauertongeneratoren
mit Frequenzteilern auch wegen der guten Synchronisation der im Oktavabstand liegenden
Leiterfrequenzen nicht verzichten will, muß man nach einem anderen Weg zur Herstellung
der Schlagtöne suchen.
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Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches
Musikinstrument zu schaffen, bei dem also die Umhüllende der elektrischen Schwingungen
nach deren Erzeugung im Sinne einer Schlagtonerzeugung geändert wird. Hierdurch
kann die Erzeugung von Schlagtoneffekten in einer elektronischen Orgel dahingehend
erweitert werden, daß die Möglichkeit geschaffen wird, wiederholte Schlagtöne zu
erzeugen, um damit Banjo-Effekte in einer elektronischen Orgel nachzuahmen. Schließlich
soll die Anordnung so getroffen werden, daß bei wiederholtem Schlagtonklang nacheinander
angespielte Töne selbst dann mit einem Schlagton versehen werden, wenn der Klang
eines früheren Tones anhält.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein in der Schaltfrequenz
schwingender Hilfsoszillator ein im Schaltweg des Signalgenerators liegendes Element
veränderbarer Leitfähigkeit in die leitende und sperrende Arbeitsphase steuert.
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Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnungen
beschrieben. In den Zeichnungen ist F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer
mit den Erfindungsmerkmalen ausgestatteten elektronischen Orgel, F i g. 2 ein vereinfachtes
Schaltbild zur Darstellung des prinzipiellen Erfindungsgedankens, F i g. 3 eine
Wiedergabe der durch die Schaltung gemäß F i g. 3 erzeugten Wellenform,
F
i g. 4 ein die Erfindung vollständig darstellendes Schaltbild, F i g. 4A eine schematische
Darstellung einer Schaltungseinzelheit und F i g. 5 das Schaltbild einer Abwandlung
eines Teiles der in F i g. 4 dargestellten Schaltung.
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Die in F i g. 1 dargestellte elektronische Orgel 10
weist ein
Gehäuse 12 mit einem darauf angeordneten Notenständer 14 auf. Sie enthält ferner
ein unteres Manual 16 und ein oberes Manual 18, deren jedes in üblicher Weise
eine Mehrzahl von Tasten besitzt. Die Registertasten 20 dienen zur Auswahl verschiedener
Funktionen der Orgel. Im unteren Bereich ist ein Schwellpedal 22 zur Bestimmung
der Gesamtlautstärke und ein Pedal 24 zum Spielen der Pedaltöne vorgesehen. Hinter
einer Bespannung 26 auf der Vorderseite der Orgel sind nicht dargestellte Lautsprecher
angeordnet. Dahinter befinden sich ferner verschiedene Tongeneratoren und Verstärkereinrichtungen,
die der herkömmlichen Bauweise entsprechen.
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Ein Oszillator 28 (F i g. 2) bildet einen Klanggenerator, der dauernd
schwingt. Der Oszillator ist mit einem lichtabhängigen Widerstand 30 verbunden.
Bei Belichtung des Widerstandes fällt sein Widerstand schlagartig. Der Widerstandswechsel
geht derart vor sich, daß der Widerstand bei Einschalten der Lampe NE sehr
rasch fällt, nach Erlöschen der Lampe erfolgt die Widerstandszunahme langsamer.
Der lichtabhängige Widerstand 30 liegt an einem Spannungsteilerpunkt 32, der zum
Ausgang 34 führt, andererseits über den weiteren Spannungsteiler-Widerstand 36 geerdet
ist.
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Neben dem Widerstand 30 ist eine Glimmröhre 38 angeordnet, die zusammen
mit dem Widerstand von. einer Lichtabschirmung 40 umgeben sein kann, welche einerseits
gegenseitige Beeinflussung bei der Verwendung weiterer lichtabhängiger Widerstände
und Glimmröhren verhütet, andererseits das Streulicht der Glimmröhre reflektiert.
Auf ihrer einen Seite ist die Glimmröhre an einem geerdeten Widerstand 41 angeschlossen,
während die andere Seite an einem Verzweigungspunkt 42 liegt, welcher über einen
Kondensator 44 geerdet ist. Eine Gleichspannung von etwa 180 Volt liegt über einen
Ladewiderstand 46 am Verzweigungspunkt 42.
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Der die Glimmröhre enthaltende Schaltkreis stellt einen bekannten
Glimmlampenkippkreis dar. Der Kondensator 44 wird über den Widerstand 46 geladen,
und wenn seine Ladespannung die Zündspannung der Glimmröhre erreicht hat, zündet
die Glimmröhre, so daß sich der Kondensator 44 über sie und den Widerstand 41 entlädt,
bis die Kondensatorspannung unter der Brennspannung der Glimmröhre liegt und diese
erlischt.
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Während des Zeitraumes, in dem die Glimmröhre gezündet ist, ist der
Widerstand des lichtabhängigen Widerstandes 30 relativ gering, -so daß bei
34 eine meßbare Tonfrequenzspannung auftritt. Ist die Glimmröhre jedoch dunkel,
so ist der Widerstand des lichtabhängigen Widerstandes. so groß, daß abhängig von
seinem Dunkelwert nur eine geringe oder gar keine Tonfrequenzspannung auftritt.
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Die vom Schaltkreis gemäß F i g. 2 erzeugte Wellenform ist in F i
g. 3 dargestellt, sie ist etwa sägezahnförmig. Die vom Tongenerator 28 abgegebenen
Schwingungen 48 sind als sinusförmig dargestellt. Die vom lichtabhängigen Widerstand
30, der die Schwingungen 48 amplitudenmoduliert, bestimmte Einhüllende ist mit 50
bezeichnet. Diese Einhüllende erreicht, von einem Minimum bei 52 ausgehend, sehr
rasch ein Maximum (Spitzenwert 54), wenn der lichtabhängige Widerstand 30 dem Licht
der Glimmröhre 38 ausgesetzt wird. Die Glimmröhre erlischt sehr schnell, und der
Widerstand des lichtabhängigen Widerstandes steigt derart, daß er den steigenden
Ast 56 der Einhüllenden erzeugt und wieder zum Minimum bei 52 gelangt, bis die Glimmröhre
erneut zündet und den Widerstand des lichtabhängigen Widerstandes absenkt. Es werden
demnach die Schwingungen 48 des Tongenerators 28 durch die Schwingungen des Glimmlampenkippkreises
moduliert, insbesondere durch den Widerstandsabfall des lichtabhängigen Widerstandes
30 beim Zünden der Glimmröhre 38.
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Die vorbeschriebene Schaltung kann in eine Orgel 10 eingebaut werden,
wodurch die abgegebenen Töne als wiederholte Schlagtöne erscheinen, und zwar etwa
nach Art eines Banjo. Sie sind von diesem in der Tat nicht zu unterscheiden., wenn
geeignete Klangfilter verwendet werden. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen,
daß zwar die Schwingungen des Tongenerators 28 als sinusförmig dargestellt wurden;
daß dies, jedoch nur zum Zweck der Veranschaulichung erfolgte, während die Tongeneratoren
in Wirklichkeit einen komplexen Ausgang haben. Es ist ferner einleuchtend, daß die
Glimmröhre auch direkt von einem Tastenschalter der Orgel an- oder ausgeschaltet
werden könnte und dadurch einen Schlagton erzeugen würde, der sich nicht wiederholt.
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In dem Blockschema in der rechten unteren Ecke von, F i g. 4 sind
Tongeneratoren 58 schematisch dargestellt, welche über Tastenschalter 60 an Registerschaltern
und Filtern 62 liegen. Von diesen wird ein nicht mit Schlagton versehenes Signal
an einer Abzweigstelle 64 abgenommen und über einen Kondensator 56 an einen zugehörigen
Vorverstärker 68 des oberen Manuals gekoppelt. Der Ausgang dieses Vorverstärkers
liegt über einen Kondensator 70 und einen Widerstand 72 an einer Verbindungsstelle
74, welche zu dem oberen Verstärkereingang 76 führt.
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Von der Abzweigstelle 64 führt eine Leitung 78 zu einem Widerstand
80 und weiter zu einer Abzweigstelle 82. Ein beweglicher Schaltkontakt 90 ist wechselweise
mit einem der Festkontakte- 86 und 88 in Eingriff zu bringen. Während zwischen der
Abzweigstelle 82 und dem Festkontakt 88 eine direkte Verbindung besteht, liegt zwischen
der Abzweigstelle 82 und dem Festkontakt 86 ein Widerstand 84, so daß der von den
Kontakten gebildete Schalter 92 ein Steuerorgan für die Lautstärke des Schlagtonklanges
darstellt. Der bewegliche Schaltkontakt 90 ist durch eine Leitung 94 an den in Kürze
beschriebenen Schlagtonkreisen angeschlossen.
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Die den Erfindungsgegenstand bildende Signal-Nachmodulationseinrichtung
befindet sich in der von einer gestrichelten großen Rechtecklinie umschlossenen
Schaltung, und diese gesamte Einheit ist mit 96 bezeichnet. Sie weist - etwa oben
in der Mitte von F i g. 4 - einen lichtabhängigen Widerstand 98 in der Nähe einer
Glimmröhre 100 auf; diese Bauteile entsprechen dem Widerstand 30 und der Neonröhre
38 in F i g. 2. Eine weitere Glimmröhre 102 ist von einer Abschirmung 104 umgeben,
welche eine Öffnung 106 hat, so daß die bei angeschalteter Orgel ständig leuchtende
Röhre 102 auf die Neonröhre 100 scheint. Bekanntlich erfolgt das Zünden von Glimmröhren
zuverlässiger und gleichmäßiger, wenn, :es im Licht geschieht.
Beide
Glimmröhren 102 und 100 sowie der lichtabhängige Widerstand 92 sind von einer Abschirmung
107 umgeben, welche äußeres Licht fernhält.
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Der lichtabhängige Widerstand 98 stellt einen Teil einer Spannungsteilerschaltung
dar. Eine Seite des lichtabhängigen Widerstandes 98 liegt an einem Verbindungspunkt
108, welcher über einen Widerstand 110 geerdet ist. Die Ausgangsleitung 94 ist am
Verbindungspunkt 108 angeschlossen. Die andere Seite des lichtabhängigen Widerstandes
98 liegt über eine Leitung 112 an einem Verzweigungspunkt 114. Dieser ist über einen
Widerstand 116 geerdet und über einen Kondensator 118 an den Ausgang eines Verstärkungstransistors
120 gekoppelt. Der Transistor ist ein n-p-n-Transis,tor, und der Kondensator
ist mit dessen Kollektor verbunden, welcher außerdem über einen Widerstand 122 und
einen Verzweigungspunkt 124 an einer B+-Klemmenleitung 126 liegt; diese ist über
:ein vom Widerstand 128 und nebengeschlossenen Kondensator 130 gebildetes Entkopplungsfilter
sowie einen Kreuzungspunkt 132 in der dargestellten Weise an einer Spannungsquelle
von -f-34 Volt angeschlossen. Vom Abzweigpunkt 124 führt eine weitere Verbindung
über einen Widerstand 134 zur Basis des Transistors 120, welche über einen Widerstand
136 geerdet ist. Der Emitter des Transistors 120 ist über einen Widerstand 138 geerdet,
dem ein ziemlich großer Kondensator 140 und ein Widerstand 142 parallel geschaltet
sind. Letzterer ist derart ausgewählt, daß er die Eigenschaften des Elektrolytkondensators
ausgleicht, und zwar aus einem Bereich der für diesen Zweck verwendeten Ventile.
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Der Kreuzungspunkt 144 zwischen den an der Basis des Transistors
120 liegenden Widerstände 134 und 136 ist mit einem weiteren Abzweigpunkt
146 verbunden, welcher zu verschiedenen Eingängen führt. Erstens liegt der Abzweigpunkt
146 über einen in Reihe geschalteten Kondensator 148, einen nebengeschlossenen Widerstand
150 und einen in Reihe liegenden Widerstand 152 mittels einer Leitung
154 an einem ortsfesten Schaltkontakt 156. Diesem gegenüber liegt ein weiterer
Festkontakt 158, der über eine Leitung 160 mit einem Widerstand 162 verbunden ist,
welcher zu der vorerwähnten Verbindungsstelle 74 führt und somit zu dem oberen Verstärker
76.
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Ein beweglicher Schaltkontakt 164 liegt normalerweise am Festkontakt
158 an, ist aber in Anlage an den festen Schaltkontakt 156 beweglich, so daß diese
drei Kontakte einen Schalter 159 bilden. Der bewegliche Kontakt 164 ist über einen
in Reihe liegenden Kondensator 166 an einen Schlagton-Vorverstärker 168 des oberen
Manuals gekoppelt, dem bei 170 Schlagtonsignale zugeführt werden. Die bei 170 auftretenden
Signale kommen von den Tongeneratoren, wie beispielsweise den Tongeneratoren 58,
und werden von den Tastenschaltern wie den allgemein mit 60 bezeichneten Tastenschaltern
geschaltet sowie von den Registerschaltern und Filtern 62 bei 172 entnommen. Es
sei vermerkt, daß im besonderen verschiedene Tastenschalter und Filter für die Schlagtöne
und für die nicht mit Schlagtonklängen versehenen Töne verwendet werden und daß
die Tastenschalter 60 sowie die Register und Filter 62 nur als allgemeine Darstellung
zu verstehen sind.
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Der Verzweigungspunkt 146 ist ferner über einen Kondensator
174 mit einem Verzweigungspunkt 176
und damit dem Ausgang eines verstärkenden
Transistors 178 verbunden. Auch dieser Transistor ist ein n-p-n-Transistor, dessen
Kollektor am Verbindungspunkt 176 liegt, welcher ferner über einen Widerstand 180
mit einem Kreuzungspunkt 182 verbunden ist. Von dort führt eine Leitung über ein
Entkopplungsfilter aus dem nebengeschalteten Kondensator 184
und dem in Reihe
liegenden Widerstand 186 zum Kreuzungspunkt 132 und damit an die Speiseleitung,
von -f-34 Volt. Der Kreuzungspunkt 182 ist ferner mit zwei Vorspannwiderständen
verbunden, nämlich zunächst dem Widerstand 188, der zu einem Kreuzungspunkt 190
führt, welcher über den weiteren Widerstand 192 geerdet ist.
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Der Kreuzungspunkt 190 ist ferner mit der Basis des Transistors 178
verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand 194 geerdet ist, dem ein Kondensator
196 und ein Widerstand 198 parallel geschaltet sind. Der letztere soll Kondensatorveränderungen
abfangen.
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Die den; Transistor 178 enthaltende Verstärkungsstufe hat zwei verschiedene
Eingänge. So liegt der Basis-Anschlußpunkt 190 an einem Abzweigpunkt 200, welcher
über einen Kondensator 202 mit einem Filter 204 in Verbindung steht. Das
Filter enthält einen geerdeten Widerstand 206 und einen. in Reihe liegenden, zum
Abzweigpunkt 210 führenden Widerstand 208. Der Abzweigpunkt 210 ist über den Kondensator
212 im Nebenschluß geerdet und ferner mit einem in Reihe liegenden Widerstand
214 verbunden, welcher zu einem weiteren Verzweigungspunkt 216 führt, welcher
über einen Kondensator 218 im Nebenschluß geerdet ist.
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Der Abzweigpunkt 216, welcher den Eingang des Filters 204 darstellt,
ist über einen in Reihe liegenden Kondensator 220 und den nachfolgenden Widerstand
222 mit dem beweglichen Kontakt 224 eines »Bongo-Schlagton«-Schalters 226 verbunden,
der ferner einen Festkontakt 228 besitzt, welcher über eine Leitung 230 zu dem leitenden
Element 232 einer im übrigen isolierten Registrierstange 234 führt. Bestimmte
Konstruktionseinzelheiten dieser Registrierstange werden sogleich beschrieben werden.
Die Registrierstange 234 ist diejenige der nicht mit einem Schlagton versehenen
16-Fuß-Tonlage.
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Wie die F i g. 4 A zeigt, besteht die Registrierstange 234 aus einem
länglichen, zylindrischen Stab. Sie ist vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunstharz
gefertigt. In Längsrichtung der Stange ist sie mit einem Schlitz versehen, in dem
das Leitelement 232 - beispielsweise ein Draht - befestigt und mit der Leitung 230
verbunden ist. Mehrere Tongeneratoren sind in vereinfachter Weise als Oszillatoren
236 dargestellt, obgleich sie wesentlich komplexer aufgebaut sind. Mit den Tongeneratoren
sind bewegliche Schaltkontakte 238 verbunden, von denen jeder in Berührung mit dem
Leitelement 232 niedergedrückt werden kann, um ein entsprechendes Ausgangssignal
auf die Leitung 230 zu geben. Mit jeder der Tasten 16, 18 kann eine Mehrzahl von
vertikal übereinanderliegenden beweglichen Kontakten, beispielsweise Kontakten 238,
niedergedrückt werden, so daß das Signal gleichzeitig auf mehrere Registrierstangen
gegeben werden kann. Bekanntlich können diese Registrierstangen um ihre Längsachse
drehbar angeordnet werden, so daß für den Fall der Nichtregistrierung die beweglichen
Kontakte nicht an dem Leitelement 232, sondern an dem Isoliermaterial zur Anlage
kommen.
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Der Kreuzungspunkt 200 ist über einen in Reihe liegenden Widerstand
240 und einen Kondensator
242 an den Ausgang eines verstärkenden
Transistors 244, und zwar an dessen Kollektor gekoppelt. Dieser liegt ferner über
einen Widerstand 246 an einem Verzweigungspunkt 248, von wo aus eine Leitung zum
Kreuzungspunkt 182 zwecks, Zufuhr positiver Speisespannung führt. Auch der Transistor
244 ist ein n-p-n-Transistor, dessen Basis über einen Kreuzungspunkt 250 an einem
Spannungsteiler liegt, welcher von dem Widerstand 252 (zum Abzweigpunkt 248 geschaltet)
und einem Widerstand 254 gebildet wird, über den der Kreuzungspunkt 250 geerdet
ist. Der Emitter des Transistors ist über einen Widerstand 256 geerdet.
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Der Eingang des Transistors 244 weist einen am Kreuzungspunkt 250
angeschlossenen Kondensator 258 auf. Über einen in Reihe liegenden Widerstand 260
ist dieser mit einem nebengeschlossenen Kondensator 262 und einem in Reihe liegenden
Kondensator 264 verbunden, von dem aus die Verbindung über einen in Reihe liegenden
Widerstand 266 zum beweglichen Schaltkontakt 268 des »Pizzicato-Schlagton«-Schalters
270 führt. Der Schalter ist normalerweise offen und mit einem Festkontakt 272 schließbar,
welcher über einen Widerstand 274 geerdet ist und ferner an einer Abzweigung 276
liegt. Dieser Abzweigpunkt steht über einen Widerstand 278 mit dem Leitelement 280
einer Registrierstange 282 und über einen Widerstand 284 mit dem Leitelement 286
einer Registrierstange 288 in Verbindung.
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Die Registrierstange 282 ist diejenige, der nicht mit Schlagton versehenen
Acht-Fuß-Tonlage, während die Registrierstange 288 der entsprechenden Vier-Fuß-Tonlage
zugeordnet ist. Die an jeder der Registrierstangen 282 und 288 (oder genauer gesagt
an deren Leitelementen 280 und 286) auftretenden Signale haben die Form einer Rechteckwelle,
wobei die Frequenz an der Registrierstange 288 doppelt so groß wie diejenige an
der Registrierstange 282 ist. Am »Pizzicato-Schlagton«-Schalter 270 tritt daher
eine stufenförmige Mischwelle auf. Es ist klar, daß die von der Registrierstange
234 dem »Bongo-Schlagton«-Schalter 226 zugeführten Signale ebenfalls von Rechteckform
sind, aber die halbe Frequenz des Rechtecksignals an der Registriers.tange 282 haben.
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Die Widerstände 260 und 266 sowie die Kondensatoren 262 und 264 bilden
ein Wellenformfilter. Überdies übt das Filter 204 auch eine gewisse Wellenformung
aus.
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Eine Seite der stets leuchtenden Glimmröhre 102 liegt direkt an Erde.
Die andere Seite ist über einen Widerstand 238 mit einem Verzweigungspunkt 241 verbunden,
welcher über eine B+-Klemmenleitung 263 an einer positiven Spannungsquelle 345 von
170 Volt liegt. Ferner ist der Abzweigpunkt 241 mit einem Kreuzungspunkt 245 verbunden,
von dem eine direkte Verbindung zur Glimmröhre 100 führt. Die andere Seite der Glimmröhre
100 ist über einen, Widerstand 247 an einem Kreuzungspunkt 251 angeschlossen,
von dem über den Abzweigpunkt 253 eine Verbindung zum Kollektor des Transistors.
255 besteht, welcher einen elektronischen Schalter darstellt. Dieser Transistor
ist ein n-p-n-Transistor, und sein Emitter ist über einen Widerstand 257 geerdet.
Der Kreuzungspunkt ist einerseits über einen Widerstand 259 und andererseits über
einen parallelliegenden Kondensator 261 geerdet.
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Zwischen den Kreuzungspunkten 245 und 265 liegt ein Widerstand 263,
der mit dem geerdeten Widerstand 267 einen Spannungsteiler bildet. Der Kreuzungspunkt
265 liegt direkt an der Basis des Transistors 255, welcher von einem Schmitt-Trigger
217 gesteuert wird. Letzterer ist über einen Kondensator 271
und einen in
Reihe liegenden Widerstand 273 am Kreuzungspunkt 265 angeschlossen.
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Der Schmitt-Trigger 217 enthält die n-p-n-Transistoren 279 und 281.
Die Emitter beider Transistoren sind gemeinsam über den Widerstand 283 geerdet.
Der Kollektor des Transistors 279 liegt über eine Leitung 285 und den Widerstand
287 an der positiven Spannung führenden Klemmenleitung 289, welcher über ein Entkopplungsfilter
aus dem nebengeschlossenen Kondensator 291 und einem in Reihe liegenden Widerstand
293 am Kreuzungspunkt 132 angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 281 ist
in ähnlicher Weise über einen Widerstand 297 mit der Leitung 289 verbunden.
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Die Basis des Transistors 281 liegt an einem Kreuzungspunkt 299, von
der eine Verbindung über einen Kondensator 290 zum Kollektor des Transistors 279
führt. Ferner ist der Kreuzungspunkt 299 über einen Widerstand 292 mit dem Emitter
des Transistors 281 und somit mit dem gemeinsamen Emitter-Widerstand 283 verbunden.
Dem Widerstand 292 liegt eine Diode 294 parallel, welche in der dargestellten Richtung
polarisiert ist, um von der Basis zum Emitter positiv zu leiten.
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Der Kollektor des Transistors 281 ist zur Basis des Transistors 279
über einen Widerstand 296 rückgekoppelt, der auch als Spannungsteilungs-Vorspannwiderstand
für die Basis des Transistors 279 wirkt, die ferner über einen Widerstand 298 geerdet
ist. Zwischen dem Kreuzungspunkt 299 und dem Kondensator 290 ist ein Kondensator
300 über eine Leitung 302 angeschlossen, der andererseits am beweglichen Kontakt
304 eines normalerweise offenen Schalters 306 liegt. Der Festkontakt 308 des Schalters
steht über eine Leitung 310 mit Abzweigpunkt 312 in Verbindung, die einerseits zum
vorerwähnten Kopplungskondensator 271, andererseits zur Leitung 285 führt. Bei geschlossenem
Schalter 306 ist demnach der Kondensator 300 dem Kondensator 290 parallel geschaltet.
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Es befindet sich der Transistor 279 normalerweise in seinem leitenden
Zustand, während der Transistor 281 des Schmitt-Triggers normalerweise nicht leitet.
Es sind Mittel vorgesehen, um den Schmitt-Trigger derart zu schalten, daß der leitende
Zustand momentan umkehrt, wodurch den nachfolgenden Stufen ein Impuls zugeführt
wird. Jene Schaltung weist eine Mehrzahl von Schlagton-Tastenschaltern 314 auf,
die in der oberen linken Ecke von F i g. 4 dargestellt sind. Jeder dieser Schalter
ist von jeweils einer der Orgeltasten 16,18 gesteuert, und für jeden Ton, der mit
einem Schlagton zu versehen ist, ist ein Schalter vorgesehen.
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Alle Schalter 314 sind normalerweise offen, und ihre Festkontakte
liegen an Erde. Die beweglichen Kontakte sind jeweils über einen Widerstand 316
mit einer Sammelschiene 318 verbunden, die zu einem Anschlußpunkt 320 führt, welcher
über einen Spannungsteilerwiderstand 322 an der vorerwähnten Spannungsquelle 345
von positivem Potential liegt. Im Anschlußpunkt 320 liegt somit die von der Spannungsquelle
345 gelieferte Nennspannung von -i-170 Volt, wenn keiner der Schalter 314 geschlossen
ist. Wird jedoch einer der Schalter 314 geschlossen,
so erfolgt
eine Spannungsteilung zwischen dem zugehörigen Widerstand 316 und dem Widerstand
322, wodurch ein plötzlicher Abfall der dem Anschlußpunkt 320 zugeführten Spannung
eintritt. Falls jener Schalter geschlossen gehalten und ein weiterer Schalter 314
geschlossen wird, so liegen zwei Widerstände 316 parallel, so daß der Widerstand
zwischen der Anschlußstelle 320 und Erde verringert und das Potential an der Anschlußstelle
320 weiter abgesenkt wird. Dies aufeinanderfolgende Absenken des Potentials beim
Schließen von Schaltern setzt sich über mehrere Schalter-Schließvorgänge merklich
fort, wenn alle zuvor geschlossenen Schalter geschlossen bleiben. Zwar könnte der
Widerstand der parallelgeschalteten Widerstände so niedrig werden, daß Parallelschaltung
eines weiteren Widerstandes kaum merkbare Folgen hätte, jedoch sollte man sich vergegenwärtigen,
daß unter normalen Umständen ein Organist mit seinen zehn Fingern höchsten zehn
Schalter gleichzeitig schließen kann, normalerweise sogar wesentlich weniger.
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Der Anschlußpunkt 320 ist mit einer Diode 324 und einem diesem parallelgeschalteten
Widerstand 326 verbunden, die gemeinsam an einen Kopplungskondensator 328 und einen
in Reihe liegenden Widerstand 330 geführt sind, von wo aus sie über den Abzweigpunkt
332 mit der Basis des Transistors 279 in Verbindung stehen. Der Abzweigpunkt 332
ist über einen weiteren Widerstand 334 und Kopplungskondensator 336 an dem Festkontakt
338 eines Schalters 340 angeschlossen, der außerdem den beweglichen Kontakt
342 hat. Die beweglichen Schaltkontakte 164, 304 und 342 sind zur gemeinsamen Bewegung
mechanisch gekoppelt, wie dies durch die gestrichelte Linie 344 in F i g. 4 angedeutet
ist. Sämtliche beweglichen Schaltkontakte befinden sich normalerweise in der dargestellten
angehobenen Stellung und werden gleichzeitig in die Horizontallage abgesenkt. Der
bewegliche Schaltkontakt 342 ist über einen Widerstand 344 mit dem verschiebbaren
Abgriff 346 eines Potentiometers 348 verbunden. Eine Seite dieses Potentiometers
ist geerdet, und seine andere Seite ist mit einem in Reihe liegenden Widerstand
350 sowie einem Kopplungskondensator 352 verbunden. Letzterer ist an einen
Tongenerator 354 angeschlossen, welcher praktisch einer der Tongeneratoren 358 ist.
Die spezielle Frequenz des Tongenerators 354 ist nicht kritisch, in der Praxis hat
sich jedoch ein Tongenerator mit einer Frequenz von 277 Hz (Cis) als zweckmäßig
erwiesen.
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Wirkungsweise: Zur Betrachtung einer Arbeitsphase der Signal-Nachmodulations-Einheit
96 sei angenommen, daß sich die Schalter 340, 159 und 306 in ihrer gezeichneten
angehobenen Stellung befinden. Das bei 170 eingeführte Schlagtonsignal wird über
die Schaltkontakte 164, 158 und den Widerstand 162 an den Eingang des oberen Verstärkers
(Pfeil 76) gegeben. Die Signal-Nachmodulations-Einheit hat keinen Einfluß auf dieses
Schlagtonsignal. Ist jedoch der »Pizzicato-Schlagton«-Schalter 270 oder der »Banjo-Schlagton«-Schalter
226, oder sind gar beide Schalter geschlossen, so treten die Signale am Kreuzungspunkt
190 auf und liegen damit an der Basis des verstärkenden Transistors 178.
Ferner werden sie auf die Basis des verstärkenden Transistors 120 gegeben und gehen
von dort an den lichtabhängigen Widerstand 98. Im Normalzustand ist die Glimmröhre
100 abgeschaltet, so daß der lichtabhängige Widerstand 98 unbelichtet ist, so daß
sein Widerstand hoch gegenüber dem Widerstand 110 ist. An dem Abzweigpunkt 108,
und auf der Leitung 94 tritt daher kein Ausgang auf.
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Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß ein negativer Impuls auf
der Sammelschiene 318 auftritt, wenn einer der Schalter 314 geschlossen ist. Ein
solcher negativer Impuls wird von der Diode 324 ohne weiteres durchgelassen, die
gleichzeitig eine Rückkopplung verhindert. Der Transistor 279 befindet sich normalerweise
im leitenden Zustand, während der Transistor 281 normalerweise nicht leitet. Jener
negative Impuls gelangt nun an die Basis des Transistors 279 und schaltet diesen
ab bei gleichzeitigem Anschalten des Transistors 281. Die Schaltung kehrt selbsttätig
rasch in ihren Anfangszustand zurück, wobei die Schaltzeit von den Zeitkonstanten
des Rückkopplungskreises im Schmitt-Trigger 217 abhängt. Es ist ersichtlich, daß
die Diode 294 normalerweise die Basis des Transistors 281 an dessen Emitter koppelt
und damit den Transistor ausgeschaltet hält.
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Wenn der Transistor 279 in den nichtleitenden Zustand versetzt ist,
steigt die Spannung an seinem Kollektor und damit diejenige auf der Leitung 285
von einem Nennwert von 8,4 Volt auf einen solchen von 17,8 Volt. Bei Rückkehr des
Schmitt-Triggers in seinen Anfangszustand fällt die Kollektorspannung wieder auf
8,4 Volt ab. Dadurch wird ein positiver Impuls auf die Leitung 285 gegeben und wird
durch den Kondensator 271 an die Basis des Transistors 255 gekoppelt.
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Der Transistor 255 ist normalerweise abgeschaltet. Damit ist das Potential
an seinem Kollektor (Abzweigpunkt 253) das gleiche wie am Kreuzungspunkt 245, nämlich
-I-170 Volt. über der Glimmröhre 100 liegt ein Potential von 30 Volt, und die Röhre
leitet nicht. Wenn der Transistor 255 jedoch in der vorbeschriebenen Weise angeschaltet
wird, fällt sofort das Potential am Verzweigungspunkt 253. Die Glimmröhre zündet
und beleuchtet den lichtabhängigen Widerstand 98, so daß dessen Widerstand augenblicklich
absinkt, und zwar im wesentlichen auf Null oder einen sehr geringen Wert. Damit
tritt der Signaleingang am Verzweigungspunkt 114 - nur etwas in der Amplitude
verringert - auch am Verbindungspunkt 108 auf, liegt am Schalter 92 und wird somit
über den Abzweigpunkt 64 an den oberen Verstärker gegeben (Pfeil 76).
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Sobald der Schmitt-Trigger in seinen Ursprungszustand zurückkehrt,
hört der Transistor 255 auf zu leiten, und die Glimmröhre 100 geht sogleich aus.
Der lichtabhängige Widerstand nimmt - mit einer geringen Verzögerung -seinen normalen
hohen Widerstand wieder an und läßt den Ausgang am Verbindungspunkt 108 auf Null
abklingen.
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Falls die Schaltkontakte 304, 164 und 342 nach unten in Eingriff mit
den jeweiligen Festkontakten 308, 156 und 338 gedrückt werden, unterliegen die bei
170 eingeführten Schlagtonsignale der Steuerung durch die Signal-Nachmodulations-Einheit
96. »Pizzicato-Schlagton« und »Banjo-Schlagton« können durch die zugehörigen Schalter
270 und 226 an- oder ausgeschaltet sein. Wie aus dem Schaltplan hervorgeht, gelangen
die Schlagtonsignale vom Eingang 170
über die Schaltkontakte
164, 156 auf die Leitung 154, damit zum verstärkenden Transistor 120 und zum Eingangsabzweigpunkt
114 des lichtabhängigen Widerstandes 98.
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Durch den Schalter 306 wird der Kondensator 300 dem Kondensator 290
parallel geschaltet, wobei die beiden Kondensatoren den gleichen Wert haben, nämlich
2 mF (Millifarad). Dies ändert die Rückkopplungscharakteristik des Schmitt-Triggers
derart, daß er als Flip-Flop wirkt, wobei jeweils erst einer der Transistoren 279
und 281 leitet und dann der andere. Die Wiederholungsgeschwindigkeit wird durch
die Stellung des verschiebbaren Abgriffs "s46 am Potentiometer 348 gesteuert. Die
Frequenz des Tongenerators 354 ist nicht besonders bedeutsam, sie soll jedoch mindestens
das Zehnfache der Wiederholungsfrequenz des Schmitt-Triggers sein, welche im vorliegenden
Beispiel einen Wert von etwa 20 Hz haben sollte. Die Amplitude des über den Abgriff
346 aufgenommenen Signals bestimmt jedoch die Wiederholungsfrequenz. Diese Steuerung
oder TriS gerung ist etwa derjenigen eines getriggerten Relaxationsoszillators,
beispielsweise in einem Ablenkgenerator, analog.
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Es ist klar, daß die Flip-Flop-Wirkung des Schmitt-Triggers das An-
und Abschalten der Glimmröhre 100 zur Folge hat, und zwar mit einer Wiederholungsfrequenz,
deren Höhe von der Einstellung des verschiebbaren Abgriffs 346 abhängt. Dies 1'al3t
den lichtabhängigen Widerstand 98 abwechselnd einen niedrigen und einen hohen Widerstand
annehmen, wodurch die am Verbindungspunkt 108 auftretende Impulswelle eine Einhüllende
hat, welche der im Zusammenhang mit den F i g. 2 und 3 erörterten Form ähnlich ist.
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Obgleich der Schmitt-Trigger dauernd in Betrieb ist und einen Rechteckwellenausgang
auf der Leitung 285 erzeugt, führt das Schließen irgendeines der Schalter 314 infolge
des dadurch erzeugten negativen Impulses zum Abschalten des Transistors 279. Je
nachdem, an welchem Punkt des Zyklus der negative Impuls auftritt, hält er den Transistor
279 abgeschaltet oder schaltet ihn ab. In jedem Fall bestimmt der negative Impuls
den Zeitablauf des Zyklus, so daß ein neuer Zyklus stets beginnt, wenn ein solcher
Impuls auftritt, wodurch der am Verbindungspunkt 108 auftretende Schlagtonausgang
sich in Synchronisätion mit den angespielten Tasten befindet. Mit anderen Worten
wird unabhängig von dem Zeitpunkt, zu dem eine Taste relativ zum Zyklus des Schmitt-Triggers
angeschlagen wird, sofort der maximale Schlagtoneffekt erzielt, dem ein Abfall in
der Intensität folgt. Der wiederholte Schlagton, der beim Dauerspiel eines Tones
auftritt, ist sehr ähnlich demjenigen eines Banjo oder eines anderen wiederholt
eingeblendeten bzw. angeschlagenen Instrumentes, und zwar in Abhängigkeit von der
Registrierung und der damit ausgewählten Filter.
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Die Schaltung der F i g. 5 stellt im wesentlichen eine Substitution
für den lichtabhängigen Widerstand und die diese betätigende Glimmröhre in F i g.
4 dar. Gewisse Bezugszeichen sind in F i g. 5 wiederverwendet worden, um entsprechende
Verbindungen anzudeuten. Die Schaltung der F i g. 5 weist einen Transistor 356 auf,
dessen Basis an einem Kreuzungspunkt 358 liegt. Dieser ist über einen Widerstand
360 mit einer Leitung 269 verbunden, welche in F i g. 4 entsprechend bezeichnet
ist und dort zwisehen dem Kondensator 271 und dem Widerstand 273 liegt. Gemäß F
i g. 5 ist die Leitung über einen Widerstand 362 geerdet. Der Kreuzungspunkt 358
ist ferner über einen Widerstand 364 mit dem Kreuzungspunkt 132 verbunden, welcher
an einer Speise-Spannung von -I-34 Volt liegt. Der Basis des Transistors wird demnach
ihr Potential über die Spannungsteilerschaltung der Widerstände 364, 360 und 362
zugeführt. Darüber hinaus erhält die Basis Impulse vom Schmitt-Trigger über die
Leitung 269.
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Die Basis des Transistors 356 liegt im Nebenschluß über den Kondensator
366 an Erde, während der Emitter direkt geerdet ist. Der Kollektor des Transistors
ist mit dem Verbindungspunkt 108 verbunden, der zur Ausgangsleitung 94 führt. Der
Verbindungspunkt 108 liegt ferner über einen Widerstand 367 am Verbindungspunkt
146, der als Eingang Signale vom Vorverstärker 168 für die mit Schlagton versehenen
Töne des oberen Manuals und vom verstärkenden Transistor 178 der »Pizzicato«-und
»Banjo«-Schlagtöne (auch als »Effekte« bezeichnet) erhält. Schließlich ist der Kreuzungspunkt
146 über einen Widerstand 368 geerdet.
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Die Wirkungsweise der Signal-Nachmodulations-Einheit mit der gemäß
F i g. 5 abgewandelten Schaltung ist ähnlich der vorbeschriebenen Schaltung. Der
Transistor 356 ist normalerweise angeschaltet. In diesem Zustand ist der Innenwiderstand
zwischen Kollektor und Emitter nicht höher als in der Größenordnung von 50 Ohm.
Dieser Innenwiderstand bildet einen Spannungsteiler mit dem Widerstand 367 und erdet
im wesentlichen den gesamten Eingang weg. Wenn jedoch der Transistor 356 einen Impuls
vom Schmitt-Trigger erhält und dadurch angeschaltet wird, wird sein Innenwiderstand
sehr hoch. Die Spannungsteilerwirkung ist dann derart, daß das Signal dem Ausgangsverbindungspunkt
108 und damit der Ausgangsleitung 94 ohne wesentliche Abschwächung zugeführt wird,
wodurch das Signal in übereinstimmung mit der impulsgesteuerten Leitfähigkeit des
Transistors 356 moduliert wird. Der Kondensator 366 hält jeweils den Transistor
kurzzeitig in einem Abklingzustand, um den erwünschten Abklingverlauf (56 in F i
g. 3) zu erzeugen.
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Von besonderem Vorteil ist, daß der Hilfsoszillator 217 dauernd schwingt
und daß die Phasenlage des Hilfsoszillators durch jedes Schließen eines Tastenschalters
auf den Beginn einer Schwingungsperiode verschoben wird, weil dadurch Phasenverschiebungen
zwischen dem durch die Taste geschalteten Ton und dem Schlagtoneffekt auf einfache
Weise verhindert werden.