DE1622885C3

DE1622885C3 - Schaltungsanordnung zur Nachbildung des Anschlags von Musikinstrumenten mit Perkussion

Info

Publication number: DE1622885C3
Application number: DE1968N0032236
Authority: DE
Inventors: Popko Reinder Eindhoven Dijksterhuis (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1967-04-08
Filing date: 1968-03-06
Publication date: 1979-10-04
Also published as: DE1622885A1; FR1577345A; DE1622885B2; BE713402A; JPS4815865B1; NL6705018A; IE31864L; NL151820B; AT290268B; SE353172B; CH475625A; ES352483A1; GB1164422A; IE31864B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung in einem elektronischen Musikinstrument, in dem von Tongeneratoren erzeugte Schwingungen einem Übertragungsglied zugeführt werden, das diese Schwingungen nur durchläßt, wenn ihm eine Spannung überlagert wird, die ein Kondensator abgibt, der durch eine durch den Anschlag einer Taste in einem Organ erzeugte Spannung über eine Diode auf eine Spannung aufgeladen wird, deren Höhe von der Anschlagstärke abhängig ist.

Bei derartigen aus der belgischen Patentschrift 20 453 und der amerikanischen Patentschrift 48 470 bekannten Instrumenten ist es erwünscht, daß die Einschwingzeit des Tones für unterschiedliche Anschlagstärken möglichst konstant gehalten wird und selbst bei einem schwachen Anschlag einen bestimmten Wert nicht überschreitet, da sonst der Charakter des Instruments verloren geht. Bei einem Klavier ist die Einschwingzeit z. B. nie größer als 10 msek.

Unter der Einschwingzeit ist die Zeit zu verstehen, in der die Amplitude des Tones von Null auf ihren Höchstwert ansteigt. Bei einem bekannten elektronischen Musikinstrument entspricht diese Zeit der Zeit, während der der Kondensator aufgeladen wird, und sie ist nahezu der Geschwindigkeit, mit der ein Magnet in eine Spule gedrückt wird bzw. der Anschlagstärke umgekehrt proportional.
Um dafür zu sorgen, daß die Einschwingzeit sich nicht in dem Maße wie die Zeitdauer des Anschlags ändert, wird nach der Erfindung die Kondensatorspannung durch ein Schaltelement dem betreffenden Übertragungsglied immer erst nach dem Sperren der Diode sowie dem Absinken der im Organ erzeugten Spannung unter die am Kondensator zugeführt.

Aus der US-PS 24 82 548 ist eine Schaltung zur Nachbildung klavierähnlicher Einschwingvorgänge bekannt, bei der ein Kondensator in der Ruhelage der Taste über einen Schalter bis zu einer konstanten Spannung aufgeladen wird. Beim Drücken der Taste wird der Schaltarm von dem Schalterkontakt abbewegt und wird ein zweiter Kontakt geschlossen, der über einen Widerstand mit Masse verbunden ist, so daß der Kondensator mehr oder weniger entladen wird, abhängig von der Zeit, während der dieser Kontakt geschlossen ist. und deshalb abhängig von der Geschwindigkeit des Kontaktarmes oder der Stärke des Anschlages.

Bei fortgesetzter Bewegung des Kontaktarmes wird dieser zweite Kontakt wieder unterbrochen und ein dritter Kontakt auch während einer von der Anschlagstärke bestimmten Zeit geschlossen, so daß der Kondensator seine Ladung zum Teil einem zweiten, mit dem dritten Kontakt verbundenen Kondensator übertragen kann. Die Spannung dieses zweiten Kondensators steuert die Amplitude eines Generators.

Eine ähnliche Schaltung ist in der US-PS 21 26 464 beschrieben. Die Einschwingzeit ist auch bei dieser Schaltung umgekehrt proportional der Anschlagstärke.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung liegt das Schaltelement in der Verbindungsleitung zwischen dem Kondensator und dem Übertragungsglied. Das Schaltelement ist in diesem Falle während des Aufladens des Kondensators geöffnet und wird erst nach Beendigung des Aufladevorganges geschlossen.

Es kann auch nach einer Weiterbildung der Erfindung ein Anschluß des Kondensators über einen Widerstand mit dem Übertragungsglied verbunden sein und das Schaltelement im Leitungszug zwischen dem Übertragungsglied und dem anderen Anschluß des Kondensators liegen. Bei dieser Ausführungsform ist das Schaltelement beim Aufladen des Kondensators geschlossen und wird erst geöffnet, wenn der Kondensator aufgeladen ist.

Die Schallelemente können von beliebiger Art, z. B. elektromagnetische Schalter, sein.

Bei einer weiteren Ausführungsform eines Musikinstruments nach der Erfindung ist das Schaltelement ein Transistor. Dies hat den Vorteil, daß Einschalterscheinungen nahezu völlig unterdrückt werden, da infolge der gekrümmten Stromspannungskennlinie im Anlaßstrombereich die Spannung mehr oder weniger allmählich dem Übertragungsglied überlagert wird.

Nach einer Weiterbildung eines Musikinstruments gemäß der Erfindung wird das Schaltelement durch eine Spannung betätigt, die beim Anschlagen der mit

einem Magneten gekuppelten Taste in einer Spule induziert wird. Dies hat den Vorteil, daß mechanische Schaltelemente vermieden werden können.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der

Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung, in der das Schaltelement in der Verbindungsleitung zwischen dem Kondensator und dem Übertragungsglied liegt,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung, in der ein Anschluß des Kondensators über einen Widerstand mit dem Übertragungsglied verbunden ist und das Schaltelement im Leitungszug zwischen dem Übertragungsglied und dem anderen Anschluß des Kondensators liegt,

F i g. 3 die Schaltungsanordnung nach F i g. 2, in der ein Transistor die Funktion des Schaltelementes übernimmt, und

F i g. 4 eine graphische Darstellung des Verlaufes der Spannung an verschiedenen Punkten der Schaltungsanordnung nach F i g. 3,

Fig. 5 die Schaltungsanordnung nach Fig. 1, in der ein Transistor die Funktion des Schaltelementes übernimmt.

In F i g. 1 wird der Kondensator C über eine Diode D mit einer Spannung aufgeladen, die durch den Anschlag der Taste T, die einen Magneten M in die Spule L drückt, in der Spule L erzeugt wird. Diese Spannung ist von der Anschlagstärke abhängig. Beim Aufladen ist das Schaltelement 5, das in der Verbindungsleitung zwischen dem Kondensator und dem Übertragungsglied O liegt, offen, so daß das Übertragungsglied O keine Schwingungen des Generators G durchläßt. Sobald der Kondensator aufgeladen ist, wird das Schaltelement 5 geschlossen und die Kondensatorspannung unmittelbar der Basis des Übertragungsgliedes O überlagert. Hierdurch geht das Übertragungsglied von dem nichtleitenden Zustand in den leitenden über und die im Tongenerator erzeugten Schwingungen werden durchgelassen.

In F i g. 2 wird im Anschluß des Kondensators über einen Widerstand 7? mit dem Übertragungsglied O verbunden. Das Übertragungsglied O ist über ein Schaltelement S mit dem anderen Anschluß des Kondensators C verbunden. Das Schaltelement ist beim Aufladen des Kondensators geschlossen, so daß das Übertragungsglied O nichtleitend wird. Sobald der Kondensator aufgeladen worden ist, wird das Schaltelement S geöffnet. Das Übertragungsglied O geht in den leitenden Zustand über, so daß die Schwingungen des Generators G durchgelassen werden können.

In F i g. 3 wird der Kondensator C₁ gleichfalls über eine Diode D₁ mittels der Spannung aufgeladen, die dadurch in der Spule L induziert wird, daß durch den Anschlag einer Taste T ein Magnet M in die Spule L gedrückt wird. Die Spannung des Kondensators C₁ wird über einen Widerstand R_x der Basis des als Transistor ausgebildeten Übertragungsgliedes O unter Zwischenschaltung einer Diode D₂ überlagert, deren Wirkung nachstehend näher erläutert wird. Die Basis des Übertragungsgliedes O ist über die Diode D₂ auch mit dem Kollektor des Transistors Tr verbunden, dessen Emitter mit dem anderen Anschluß des Kondensators verbunden ist. Die Basis dieses Transistors ist an den Verbindungspunkt der Spule L mit der Diode D₁ über einen Widerstand R., angeschlossen. Wird in dieser Spule L ein positiver Spannungsimpuls induziert, so wird der Kondensator C₁ über die Diode D₁ aufgeladen. Damit erhält auch die Basis des Transistors Tr bezogen auf den Emitter positive Spannung, so daß auch dieser Transistor leitend und die Kondensatorspannung über den Widerstand /?, überbrückt wird. Das Übertragungsglied O wird nicht leitend und die Schwingungen werden nicht durchgelassen. Wenn der Spannungsimpuls sich dem Nullwert nähert, wird der Transistor Tr gesperrt und die Überbrückung des Kondensators C₁ beseitigt, so daß das Übertragungsglied O leitend wird, wodurch die Schwingungen des Generators G wieder durchgelassen werden können.

F i g. 4 zeigt den Verlauf einer Spannung V_s, V\. _v V₀

ίο an der Spule L, am Kondensator C₁ und an der Basis des Übertragungsgliedes O, als Funktion der Zeit, wobei V_s die Spannung an der Spule L bzw. der Basis des Transistors Tr, V₁. _t die Spannung am Kondensator C₁ und V₀ die Spannung am Übertragungsgliod O bedeutet. Der erste Anschlag beginnt zum Zeitpunkt t = t₀ und zu diesem Zeitpunkt fängt auch das Aufladen des Kondensators C₁ an. Zum Zeitpunkt L₁ ist der Kondensator C₁ völlig aufgeladen. Da der als Schaltelement dienende Transistor Tr zum Zeitpunkt t_v nachdem seine Basis-Emitterspannung die Schwcllwertspannung E überschritten hat, leitend geworden ist, ist die Basisspannung des Übertragungsgliedes O Null Volt, so daß noch keine Schwingungen durchgelassen werden. Der Kondensator entlädt sich langsam über den (verhältnismäßig großen) Widerstand R₁. Sobald die Spannung des Anschlagimpulscs sich wieder dem Nullwert nähert, und zum Zeitpunkt f., die Schwellwertspannung E unterschreitet, ist der Transistor Tr wieder gesperrt und wird die Kondensatorspannung völlig dem Übertragungsglied O überlagert, das die Schwingungen des Generators durchläßt. Der Spannungsverlauf an der Basis des Übertragungsgliedes O ist sehr steil und die Einschwingzeit des Tones ist viel kurzer als die Anschlagzeit des Spannungsimpulses an der Spule L und von der Aufladezeit des Kondensators C₁ unabhängig. Dieser Effekt wird noch dadurch vergrößert, daß der Spannungsverlauf des Impulses an der Spule nicht die übliche Form einer sinusförmigen Halbperiode hat, sondern asymmetrisch ist, in dem Sinne, daß die Neigung der Hinterflanke viel steiler als die der Vorderflanke ist, wie in F i g. 4 aus der strichpunktierten Linie ersichtlich ist. Dabei ist angenommen, daß die Anschlagstärke als Funktion der Zeit konstant ist, so daß der Magnet eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung hat. Bei einem dem ersten Anschlag sofort folgenden weiteren Anschlag, wie dies bei wiederholtem Anschlag der Fall ist, wird das Übertragungsglied O nach dem Überschreiten der Schwellwertspannung E während der Zeit f₄ wieder geschlossen, so daß der Ton abklingen vürde. Dies wird dadurch vermieden, daß in dem Leitungszug zwischen dem Punkt der den Kollektor des Transistors Tr mit dem Widerstand R verbindet und der Basis des Übertragungsgliedes O eine Diode D₁ angeordnet ist. Die Basis des Übertragungsgliedes O ist über einen Kondensator C₂ mit der Zuführungsleitung des Aufladekreises verbunden. Bei gesperrtem Transistor Tr wird der Kondensator C₂ über die Diode D₂ und den

Widerstand R₁ aufgeladen. Wenn der Transistor Tr leitend wird, wird die Anode der Diode D₂, die mit der Zuführungsleitung des Aufladekreises verbunden ist, gegenüber der Kathode von D₂ negativ, wodurch das Übertragungsglied O geschlossen wird. Der Kon-

densator C₂ entlädt sich nun über das Übertragungsglied O, wobei die Entladezeit derart festgelegt ist, daß während der Zeit i₄ das Übertragungsglied O nicht völlig geschlossen ist, so daß der Ton nicht so-

fort abklingt, da die Basisspannung des Übertragungsgliedes O nicht mehr sprungweise auf Null abfällt. Die Schwellwertspannung von Tr ist erforderlich, damit der Leckstrom in geschlossenem Zustand genügend klein gehalten werden kann. Vorzugsweise ist Tr ein Siliziumtransistor, weil die Schwellwertspannung eines solchen Transistors genügend groß ist. In F i g. 5 ist das Schaltelement S der F i g. 1 durch einen Transistor Tr ersetzt. Zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors Tr ist eine Reihenschaltung einer Batterie B und einer Spule L₂ angebracht, wobei in dieser Spule und in der Spule L₁ gleichzeitig vom Magnet M beim Anschlagen einer Taste eine Spannung induziert wird. Die Spannung der Batterie B wird derart festgelegt, daß der Transistor Tr beim Anschlagen der Taste gesperrt ist und nach diesem Anschlag wieder leitend wird.

Auch in diesem Falle ist die Einschwingzeit des Tones viel kürzer als die Anschlagzeit des Spannungsimpulses, der vom Magnet M in der Spule L erzeugt wird, weil diese Einschwingzeit durch die steile Hinterflanke des Impulses bestimmt wird.

Mit diesen Schaltungsanordnungen wird außerdem eine Verzögerung erzielt, die der eines mechanischen Klaviers zwischen dem Anfang des Anschlags der Taste und dem Zeitpunkt, zu dem der Hammer die Saite erreicht, fast entspricht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung in einem elektronischen Musikinstrument, in dem von Tongeneratoren erzeugte Schwingungen einem Übertragungsglied zugeführt werden, das diese Schwingungen nur durchläßt, wenn ihm eine Spannung überlagert wird, die ein Kondensator abgibt, der durch eine durch den Anschlag einer Taste in einem Organ erzeugte Spannung über eine Diode auf die Spannung aufgeladen wird, deren Höhe von der Anschlagstärke abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorspannung (V_n V₁.,) durch ein Schaltelement (S; Tr) dem betreifenden Übertragungsglied (O) immer erst nach dem Sperren der Diode (D, D₁) sowie dem Absinken der im Organ (L, L₁) erzeugten Spannung unter die am Kondensator (C; C₁ zugeführt wird.,

2. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (S; Tr) in der Verbindungsleitung zwischen dem Kondensator (C; C₁) und dem Übertragungsglied (O) liegt.

3. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß des Kondensators (C; C₁) über einen Widerstand (R; R₁) mit dem Übertragungsglied (O) verbunden ist und das Schaltelement (S; Tr) im Leitungszug zwischen dem Übertragungsglied (C) und dem anderen Anschluß des Kondensators (C; C₁) liegt.

4. Elektronisches Musikinstrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (S; Tr) ein Transistor ist.

5. Elektronisches Musikinstrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (Tr) durch eine Spannung betätigt wird, die beim Anschlagen der Taste (T) mit einem Magneten (M) gekuppelt in einer Spule (L₁, L₂) induziert wird.