DE3150074A1

DE3150074A1 - Schaltungsanordnung zum erzeugen einer musikalischen huellkurve und verwendung ener derartigen schaltungsanordnung in einer elektronischen uhr

Info

Publication number: DE3150074A1
Application number: DE19813150074
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Kawasaki Yamaguchi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-12-17
Filing date: 1981-12-17
Publication date: 1982-07-08
Also published as: JPH0359396B2; JPS57101896A; DE3150074C2; US4437380A

Description

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BLUMBACH · WESER .BERtBEN . KRAMER ZWIRNER - HOFFMANN

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult Patontconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

SCHALTUNGSANORDNUNG ZUM ERZEUGEN EINER MUSIKALISCHEN HÜLLKURVE UND VERWENDUNG EINER DERARTIGEN SCHALTUNGSANORDNUNG IN EINER ELEKTRONISCHEN UHR

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine elektronische Uhr gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Seit kurzem sind elektronische Digitaluhren Im Handel erhältlich., welche anstelle eines monotonen Wecktons zu bestimmten Zeitpunkten verschiedene Melodien spielen. Diese elektronischen Digital uhren zeigen die Zeit digital an und lassen sich von dem Benutzer auf die gewünschte Weckzeit einstellen. Herkömmliche elektronische Uhren mit einer Me-1odiefunkt ion umfassen zusatz!ich zu einer bekannten Zeitschaltung eine.Speichereinrichtung zum Speichern der Tonhöhendaten und der Tondauerdaten einer Melodie, einen Tonhöhen-Frequenzteiler und einen Tondauei—Frequenzteiler zum Erzeugen eines Tonhöhensignals bzw. eines Tondauersignals nach Maßgabe der Tonhöhendaten und der Tondauerdaten., einen Adresszähler zum Zuweisen der Speicheradresse der in der Speichereinrichtung gespeicherten Melodi'e-Tondaten, und eine Lautsprecherschaltung zum Umwandeln eines elektrischen Signals in ein Tonsignal. Desweiteren ist bei einer derarti*

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München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · E. Hoffmann Dipl.-Ing. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. ■ P. Bergen Prof.Dr.jur.Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-Anw.bis 1979 - G. Zwirner Dipf.-Ing.Dipl.-W.-Ing.

gen elektronischen Digitaluhr ein Hül1kurvengenerator in Form einer Impedanzschaltung vorgesehen, um die Tonqualität des von der elektronischen Digitaluhr erzeugten Melodieklangs im Sinne einer möglichst wirklichkeitsgetreuen Wiedergabe zu verbessern.

Die Impedanzschaltung besteht beispielsweise aus der Parallelschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes. Die durch die Kapazität des Kondensators und den Widerstandswert des Widerstandes festgelegte Zeitkonstante steuert dabei das Potential eines Melodiesignals. Diesem Melodiesignal wird eine als "Abklingphasenverlauf" bezeichnete Kontinuitätscharakteristik überlagert, damit der Melodieklang mit einer ähnlichen Hül1kurvencharakterI st Ik erzeugt wird.

Bei einer elektronischen Uhr mit einer Impedanzschaltung, welche die Funktion der herkömmlichen, vorstehend erläuterten Hül1kurvenerzeugungsschaltung besitzt, wird indessen die Kontinuitätscharakteristik nur unabhängig von der Dauer der verschiedenen Noten erreicht. Die herkömmliche Hül 1 kurvenerzeugungsschaltung besitzt daher den Nachteil, daß sich eine Hül1kurvencharakteristik speziell für das Wiedergabetempo von Melodieklängen nicht erzielen läßt. Wenn beispielsweise kurze Noten, z.B. eine 1/32 Note oder 1/16 Note hintereinander wiedergegeben werden, wird der nächste Ton bereits erzeugt, noch ehe der momentane Ton ausreichend abgedämpft worden ist. Damit wird die Unterscheidung zwischen den beiden Tönen unsauber. Wenn anderer— seits lange Töne, wie beispielsweise eine ganze Note nacheinander wiedergegeben werden, wird der Ton gedämpft, bevor die Dauer der Note eine bestimmte Länge erreicht hat, was dem Zuhörer einen künstlichen Eindruck vermittelt. Ferner treten bei Änderungen der Zeitkonstanten der RC-Bau-

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teile entsprechende Änderungen der mgsϊkai I sehen Hüllkurvencharakter i st Ik auf.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin/, eine Schaltungsanordnung.der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche eine optimale, -"der-Dauer einer wiederzugebenden Note entsprechende musXkälisehe Hülikurvencharakter istik liefert und eIne MeIodi ewi edergabe er— möglicht, welche der natürl ichefiι Wiedergabe mi t Mus i.kinstrumenten ähnlich ist. ;

Diese Aufgabe wird erfindungsgepäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelösti

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 11.

Die Verwendung der erfindungsgemäßeh Schaltungsanordnung in einer elektronischen Uhr ist im Anspruch 12 unter Schutz gestellt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: -

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer elektronischen Uhr mit einer MeI od.i eweckf unkt lon nach einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein elektrisehes;SchaltbI1d der bei der

elektronischen Uhr/na.ch Fig. 1 enthaltenen Nbtensteuerschaltung und Hüllkurvenschaltung;

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Fign. 3Α Zeitverläufe verschiedener, im Hauptteil

der Schaltungen nach Fig. 2 erzeugter Signale, und

Fign. 4A Zeitverläufe von Signalen zur Erläuterung der musikalischen Hül1kurvencharakteristik eines am Ausgang der in den Fign. 1 und 2 enthaltenen Hüllkurvenschaltung erzeugten Tons Ignals.

Das in Fig. 1 veranschaulichte Blockschaltbild zeigt die Gesamtanordnung einer elektronischen Uhr mit einer Melodie-Weckfunktion gemäß einem ersten Ausf ührurigsbe i sp i el der Erfindung. Mit dem ßezugszeichen 10 ist eine Oszillatorschaltung bezeichnet. Die Oszillatorschaltung 10 umfaßt beispielsweise einen nicht dargestellten Quarzresonator und erzeugt ein Zeitreferenzsignal 12 bestimmter Frequenz, beispielsweise von etwa 32 kHz. Der Ausgang der Oszillatorschaltung 10 ist über einen Frequenzteiler 14 mit einem Zeitzähler 16 vei— bunden. Das Zeitreferenzsignal 12 wird in dem Frequenzteiler 14 in seiner Frequenz geteilt und anschließend in ein Zeittaktsignal 18 umgewandelt, welches dem Zeltzähler 16 zugeführt wird. Der Zeitzähler 16 teilt die Frequenz des Zeittaktsignals 18 in Zeiteinheiten, wie Sekunden, Minuten und Stunden, und erzeugt Zeitdaten. Diese Zeitdaten werden einer Anzeigesteuerschaltung 20 zugeführt, welche in bekannter Weise einen nicht dargestellten Decoder, einen nicht dargestellten Anzeigewähler, einen nicht dargestellten Treiber usw. enthält. Die Anzeigesteuerschaltung 20 ist mit einer Anzeigevorrichtung 22 verbunden, welche beispielsweise aus einer Flüssigkristallanzeige besteht, Die Zeitdaten werden auf der Anzeigevorrichtung auf digitale und sichtbare Weise in Form von Zahlen angezeigt, welche die Uhrzeit angeben.

Ein bei einem bestimmten Teilungsschritt des Frequenzteilers 14 -erzeugtes Frequenzteilungssignal 24 wird als Systemsteuei— signal der Anzeigesteuerschaltung 20, einer Befehlseingabe-Steuerschaltung 26, einem Adresszähler 44 und einer Notensteuerschal tung 46 zugeführt. Ein weiterer Eingang der Befehl se ingabe-Steuerschal tung 26 ist mit einem Eingabeabschnitt, beispielsweise einer Tastatur 28 verbunden. Ein Ausgang der Befehlseingabe-Steuerschaltung 26 ist mit dem Zeitzähler 16,. der Anzeigesteuerschaltung 20 und einem Weckzeitspeicher 30 verbunden, welcher die von dem Benutzer gewünschte Weckzeit speichert. Die Befehlseingabe-Steuerschaltung 26 bewirkt nach Maßgabe des von der Tastatur 28 kommenden Signal die Korrektur der von dem Zeitzähler 16 erzeugten Zeitdaten, bewirkt eine Weckzeitvorgabe für den Weckzeitspeicher 30, legt die Anzeigeart der Anzeigevorrichtung 22 fest und steuert den Weckton. Die von dem Benutzer mittels der Tastatur 28 festgelegte Weckzeit wird In dem Weckzeitspeicher 30 gespeichert, über die Anzeigesteuerschaltung 20 zu der Anzeigevorrichtung 22 übertragen und auf der Anzeigevorrichtung 22 sichtbar gemacht. Die Ausgänge des Zeitzählers 16 und des Weckzeitspeichers 30 sind mit einem Komparator 32 verbunden. Der Komparator 32 vergleicht die von' dem Zeltzähler 16 übertragenen, der momentanen Uhrzeit entsprechenden Zeitdaten mit den von dem Weckzeltspeicher 30 übertragenen Weckzeitdaten. Bei Koinzidenz zwischen den Zeitdaten des Zeitzählers 16 und den Weckzeitdaten stellt der Komparator 32 diese Koinzidenz fest und erzeugt ein bestimmtes Erkennungssignal 34. Das Et— kennungssignal 34 wird einer Melodie-Steuerungsanordnung 40 zugeführt. .

Die Melodie-Steuerungsanordnung 40 umfaßt einen Melodiespeicher 42, den Adresszähler 44, die Notensteuerschaltung 46 und einen Tonhöhenteiler 48. Als Melodiespeicher 42 ist beispielsweise ein bekannter Speicher mit wahlfreiem

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Zugrlff CRAMD vorgesehen. In dem Melodiespeicher 42 sind erste Musikdarbietungsdaten gespeichert, welche den Tonhöhen von Noten entsprechen ([nachstehend als Tonhöhendaten bezeichnet) und ferner zweite Musikdarbietungsdaten gespeichert, welche die Notendauer repräsentieren (nachstehend als Notendauerdaten bezeichnet). Diese Musikdarbietungsdaten stellen eine bestimmte Anzahl vonMoteninformationen (Stücken von NoteninformationerO dar, von denen jede eine Notenbezeichnuncr besitzt. Der Jle3..odiespeicher 42 ist über einen Datenbus 50 mit der Befehlseingabe-Steuerschaltung 26 verbunden, welche an die Tastatur 28 angeschlossen ist. Die Befehlseingabe-Steuerschaltung 26 führt dem Melodiespeicher 42 ein Schreib/Lesesignal 52 zu. Auf diese Weise werden in Abhängigkeit von einer Bedienung der Tastatur 28 die Notendauerdaten und die Tonhöhendaten in den Melodiespeicher 42 eingegeben. Sobald der .Benutzer mit Hilfe der Tastatur 28 bestimmte Notendauerdaten und Tonhöhendaten festlegt, werden diese Daten über den Datenbus dem Melodiespeicher 42 zugeführt und dort abgelegt. Wenn eine Musikdarbietung mittels der Tastatur 28 erfolgt, erzeugt die Befehl se Ingabe-Steuerschaltung 26 ein Belegsignal 54 Das Belegsignal 54 wird dem Adresszähler 44, der Notensteuerschal tung 46 und dem Tonhöhenteiler 48 zugeführt. Das Belegsignal 54 dient als Startsignal für den Adresszähler 44.

Das von dem Komparator 32 erzeugte Erkennungssignal 34 wird ferner dem Adresszähler 44, der Notensteuerschaltung 46 und dem Tonhöhenteiler 48 zugeführt. Das Erkennungssignal 34 dient als Musikdarbietungs-Startsignal für den Adresszähler 44 sowie als Rücksetzsignal für die Notensteuerschaltung 46 und den Tonhöhenteiler 48. Sobald die Notensteuerschaltung 46 und der Tonhöhenteiler 48 das Erkennungs- bzw. Rücksetzsignal 34 empfangen, werden die Notensteuerschaltung 46 und der Tonhöhenteiler 48 in ihren Ausgangszustand rückgesetzt. Sobald der Adresszähler 44 das Erkennungssignal 34 als Mu-

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sikdarbietungs-Startsignal empfängt, weist der Adresszähler ^ 'eine Speicheradresse innerhalb des MeIodfespeichers 42 für eine bestimmte Noten information zu. DTe Adressen des Melodiespeichers 42, welcherdie einer bestimmten Melodie entsprechenden Notendauerdaten und Tonhöhendaten speichert, werden sequentiell von dem Adresszähler 44 angegeben. Die In einem Speicherbereich des Melodiespeichers 42 gespeicherten Notendauei— und Tonhöhendaten, deren Adressen von dem Adresszähler 44 zugewiesen werden, werden der Notensteuerschaltung 46 bzw. dem Tonhöhenteiler 48 zugeführt. Das von einer bestimmten Stufe des Frequenzteilers 14 erzeugte Frequenzteilungssignal 24 wird ebenfalls dem Adresszähler 44 und der Notensteuerschaltung 46 zugeführt.

Die Notensteuerschaltung 46 zählt das von dem Frequenzteiler 14 zugeführte Frequenzteilungssignal CTaktsignaO 24 nach Maßgabe der Notendauerdaten, welche in den aus dem Me-1odiespeieher 42 ausgelesenen Noteninformationen enthalten sind. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die Notensteuerschaltung 46 die durch die Notendauerdaten repräsentierte Dauer eine Note Cz.B. eine Viertelnote oder eine Achtelnote) zählt, die tatsächliche Periodenlänge der Notendauer feststellt und ein Kennungssignal 64 für ein "Adresseninkrement erzeugt. Das Kennungssignal 64 wird dem Adresszähler 44 zugeführt. Sobald der Adresszähler 44 das Kennungssignal empfängt, liest der Adresszähler 44 die nächste Noteninformation aus dem Melodiespeicher 42 aus. Die Notensteuerschaltung 46 unterteilt ferner die Periodenlänge der Notendauer in eine Vielzahl Cz.B. acht) von Zeitkomponenten, wobei die Periodenlänge den Notendauerdaten der aus dem Melodiespeicher 42 ausgelesenen Noteninformationen entspricht.■Als Ergebnis dieser Zeitteilung wird ein Spannungssignal erzeugt.

Das von der OszΠ 1atorschaltung 10 erzeugte Zeitreferenzsignal 12 wird ebenfalls dem Tonhöhenteiler 48 zugeführt. Der Tonhöhenteiler 48 teilt das Zeitreferenzsignal nach Maß-

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gäbe der Tonhöhendaten, weiche In den aus dem Melodiespeicher 42 ausgelesenen Noteninformationen enthalten sind« Der Tonhöhenteiler erzeugt ein Tonhöhensignal 56, dessen Frequenz den Tonhöhendaten entspricht.

Das Spannungssignal und das Tonhöhensignal, welches von der Notensteuerschaltung 46 bzw. dem Tonhöhentei1 er 48 erzeugt werden, werden einer Hüllkurvenschaltung 58 zugeführt, weiche ein Schal 1 drucksignal erzeugt, das nach Maßgabe des Spannungssignals stufenförmig abgedämft ist. In der Hüllkurvenschaltung 60 werden das SchalIdrucksignai und das Tonhöhensignal einander über 1agert, woraus ein Tonsignal 66 resultiert, dessen Tonhöhe und Tondauer den aus dem MeIodiespeI eher 42 ausgelesonen NotonInfer— mationen entspricht und welches einen Hül1kurvenver1 auf aufweist, welcher innerhalb der der Notendauer entsprechenden Periodenlänge stufenförmig abgedämpft ist. Das Tonsignal 62 wird einer Lautsprecherschaltung 68 zugeführt und dort in einen wahrnehmbaren Ton umgewandelt.

In Fig. 2 ist der schaltungsmäßige Aufbau der Notensteuet— schaltung 46 und der Hüllkurvenschaltung 60 von Fig. 1 veranschaulicht. Die Notensteuerschaltung 46 umfaßt einen Notendecoder 70, einen Notenzähler 72 und einen Notenfrequenzteiler 74. Der Eingang des Notendecoders 70 ist mit dem Melodiespeicher 42 verbunden. Der Notendecoder 70 nimmt die Notendauerdaten auf, welche in den aus dem Melodiespeicher 42 ausgelesenen Noteninformationen enthalten sind, bestimmt die Dauer eine Note (beispielsweise 1/8-tel der Dauer einer ganzen Note) in Abhängigkeit von den Notendauerdaten und setzt die vorgegebenen Periodendaten in dem Notenzähler 72 der näch-

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• ^; ' — *^:*-\"· 315007A

sten Stufe fest. Der Notenzähler 72 empfängt das Frequenzteilungssignal 2h als Taktsignal von einer bestimmten Stufe des Frequenzteilers 14 und zählt die von dem Notendecoder 70 festgesetzten Daten nach Maßgabe des Frequenzteilungssignals CTaktsignal) abwärts. Sobald der Zählwert des Notenzählers 72 zu Null wird, erzeugt der Notenzähler 72 an seinem Ausgang ein logisch Elns-SIynal 76. Das in seinem Verlauf in FIg. 3A dargestellte Signal 76 wird dem Notenfrequenzteiler 74 zugeführt. In Fig. 3A ist mit dem Bezugszeichen 120 die Dauer einer Note bezeichnet. Sobald der Zählwert des Notenzählers 72 zu Null wird, setzt der Notendecoder 70 sofort wieder den Notenzähler 72, so daß dieser die Abwärtszählung wiederholt. Im dargestellten Beispielsfalle entspricht die Dauer einer

Note derjenigen Periode, innerhalb welcher die Abwärtszählung achtmal wiederholt wird. Der festgesetzte Zählwert des Notenzählers 72 wird durch die Frequenz des Taktsignals 24 und die aus dem Me-1 odiespeieher 42 ausgelesene tatsächliche Notendauer bestimmt.

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Der in der Notensteuerscha1tung 46 vorhandene Notenfrequenzteiler 74 wird beispielsweise aus drei seriengeschalteten Binärzählern 78, 80 und 82 gebildet. Die Binärzähler 78, 80 und 82 teilen das Ausgangssignal des Notenzählers 72 in acht Inkremente, so daß die Notendauer der aus dem Melodiespeicher ausgelesenen Noteninformationen in acht Zeitkomponenten geteilt wird. Das der Zeitteilung entsprechende Spahnungssignal wird an den Ausgängen der Binärzähler 78, 80 und 82 abgegeben. Die Signalver1 aufe der an den Ausgängen der Binärzähler 78, 80 und 82 anliegenden Spannungssignale sind in den Fign. 3B, 3C bzw. 3D veranschaulicht. Sobald der vorstehend erläuterte Betrieb des Notenfrequenzteilers 74 beendet ist, wird von dem letzten Binärzähler 82 das Kennungsstgnal Sh für das Adresseninkrement erzeugt. Das Kennungssignal 64' wird anschließend zu dem Adresszähler 44 (Fig. 1) übertragen. Das von dem Komparator 32 erzeugte Erkennungssignal 34 und das von der Befehl seingabesteuerschaltung 26 erzeugte Belegsignal 54 werden dem Notenfrequenzteiler 74 zugeführt.

Die Hüllkurvenschaltung 60 umfaßt eine Vielzahl von Invertiergliedern, im dargestellten Beispielsfalle drei Invertierglieder 84, 86 und 88, deren Anzahl der Anzahl der den Notenfrequenzteiler 74 bildenden Binärzähler entspricht. Die Eingänge der Invertierglieder 84, 86 und 88 sind jweils mit einem Ausgang eines zugeordneten Binärzählers 78, 80 bzw. 82 verbunden. Die Ausgänge der Invert.i ergl i eder 84,

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86 und 88 sind jeweils mit dem ersten Eingang eines zugeordneten NAND-Gliedes 90, 92 bzw. 94 verbunden. Die zweiten Eingänge der NAND-Glieder 90, 92 und 94 empfangen das von dem Tonhöhenteiler 48 erzeugte Tonhöhenstgnal 56. Die Ausgänge der NAND-Glieder 90, 92 und 94 sind mit ersten, zweiten und dritten Eingängen eines UND-Gliedes 96 sowie mit der Steuerelektrode eines zugeordneten ersten, zweiten bzw. dritten Schalttransistors, beispielsweise eines p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistors 100, 102 bzw. 104 verbunden. Die Verstärkungsfaktoren der p-Kanal-MOS-FeIdeffekttransistoren 100, 102 und 104 stehen zueinander im Verhältnis 1:2:4. Der Ausgang des UND-Gliedes 96 ist mit der Steuei— elektrode eines Entpegelungstransistors, beispielsweise eines η-Kanal -MOS-Feldeffekttransistors 106 verbunden, welcher in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des UND-Gliedes 96 durchschaltet. Die Source-Elektroden der ersten bis dritten Feldeffekttransistoren 100, 102 und 104 sind mit einer voi— gegebenen ersten Leistungsquellenspannung V_nn beaufschlagt. Die Drain-Elektroden der ersten bis dritten p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistören 100, 102 und 104 sind mit der Drain-Elektrode des η-Kanal-MOS-FeIdeffekttransistors 106 sowie mit der Basiselektrode eines Lautsprechei—Treibertransistors, beispielsweise eines npn-Transistors 110 verbunden, welch letzterer in der Lautsprecherschaltung 68 angeordnet ist. Der Source-Elektrode des η-Kanal-MOS-FeIdeffekttransistors 108 sowie der Emitterelektrode des npn-Transistors 110 wird eine zweite Leistungsquellenspannung ν_ςς zugeführt, welche kleiner als die erste Leistungsquellenspannung Vp^ ist. Die Kollektorelektrode des npn-Transistors 110 ist mit dem einen Ende eines Lautsprechers 112 bekannter Bauart verbunden. Das andere Ende des Lautsprechers 112 Ist mit der ersten Leistungsquellenspannung V__n beaufschlagt. Parallel zu dem Lautsprecher 112 ist eine Diode 114 zur Rauschreduktion angeordnet.

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Die Invertierglieder 84, 86 und 88 Invertieren die Ausgangssignale der Binärzähler 78, 80 und 82 der Notensteuerschaltung 46, Die Ausgangssignale der Invertierglieder 84, 86 und 88 werden den NAND-Gliedern 90, 92 bzw. 94 zugeführt. Die mit jeweils dem Ausgang eines zugeordneten NAND-Gliedes 90, 92 bzw. 94 verbundenen Feldeffekttransistoren 100, 102 und 104 werden in ihrem Betrieb von den NAND-Gliedern 90, 92 und 94 gesteuert. Auf diese Weise wird das Tonhöhensignal 56 an den zweiten Eingängen der NAND-Glieder 90, 92 und 94 bei jedem Teilungsschritt der Notensteuerschaltung 46 selektiv dem ersten, zweiten und dritten p-Kanal-MOS-FeIdeffekttranslstor 100, 102 bzw. 104 zugeführt, so daß die p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistören 100, 102 und 104 entsprechend selektiv einen Schaltvorgang durchführen. In Abhängigkeit von dem Schaltbetrieb der p-Kanal-MOS-FeIdeffekttransistoren 100, 102 und 104 wird das Tonsignal 66 erzeugt, welches die gleiche Frequenz wie das Tonhöhensignal 56 besitzt und welches einen stufenförmigen SIgnalverlauf aufweist, der bei jeder von der Notensteuerschaltung 46 geteilten Zeitkomponente schrittweise und stufenförmig gedämpft wird. Bei diesem Betriebszustand wechselt das von dem Tonhöhenteiler 48 zugeführte Tonhöhensignal 56 wiederkehrend vom High-Zustand in den Low-Zustand. Jedesmal, wenn das Tonhöhensignal 56 den Löw-Zustand annimmt, erzeugt das UND-Glied 96 ein logisch Eins-Signal. Damit bleibt der η-Kanal-MOS-Feldeffekttransistör 106 1eitend, sodaßderPegel des Tonsignals 66 im wesentlichen gleich dem Pegel der Le Istungsquel1enspannung V₅₅ wird. Die in Fig. 1 dargestellten Schaltungsblöcke, wie beispielsweise der Adresszähler 44, die Notensteuerschaltung 46, der Tonhöhenteiler 48 und die Hüllkurvenschaltung 60 sind auf einem einzigen Chipsubstrat integriert.

An der aus dem npn-Transistör 110 und dem Lautsprecher bestehenden Serienschaltung der Lautsprecherschaltung 68 liegt eine Lautsprechertreiberspannung V__p an, welche gleich

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der Differenz zwischen der ersten Leistungsquel1enspannung V_DD und der zweiten Leistungsquellenspannung V₅₅ ist. Sobald das von der Hüllkurvenschaltung 60 erzeugte Tonsignal 66 dem npn-Transistör 110 zugeführt wird, fließt ein dem Tonsignal 66 entsprechender Strom durch die Erregerspule des Lautsprechers 112, wodurch der Lautsprecher 112 ein Schal!signal erzeugt, dessen Tonhöhe und Schalldruck dem Tonsignal 66 entsprechen.

Nachstehend soll nunmehr die Funktionsweise des vorstehend beschriebenen, einen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer musikalischen Hüll kurve erläutert werden. Sobald eine vorgegebene Weckzelt erreicht wird, deren Daten von dem Benutzer über die Tastatur 28 eingegeben und in dem Weckzeitspeicher 30 gespeichert werden, wird von dem Komparator 32 das Abtastsignal 34 erzeugt, welches den Adresszähler 44 in Betrieb setzt. Ferner wird zu der Notensteuerschaltung 46 ein Notendauerdatum übertragen, das in der im MeIodtespeicher 42 gespeicherten NoteninformatIon enthalten ist. Gleichzeitig wird zu dem Tonhöhenteiler 48 ein in der Noteninformation enthaltenes Tonhöhendatum übertragen. Es sei angenommen, daß es sich bei den zu der Notensteuerschaltung 46 übertragenen ersten Notendauerdaten um eine 16-tel Note handelt, während die zu dem Tonhöhenteiler 48 übertragenen ersten Tonhöhendaten der Tonbezeichnung "Do" entsprechen. In diesem Falle teilt die Notensteuerschaltung 46 die der 16-tel Note entsprechende Perlode in acht Zeitkomponenten und erzeugt ein den Ze 11komponenten entsprechendes Ausgangssignal. Dieses Ausgangssignal besteht aus drei Spannungssignalen, welche jeweils in einem der Binärzähler 78, 80 bzw. 82 der Notensteuerschal tung 46 erzeugt werden. Diese Spannungssignale werden den Invertiergliedern 84, 86 und 88 zugeführt, wo sie invertiert werden. Die invertierten Spannungssignale

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werden Jeweils einem der NAND-Glieder 90, 92 bzw. 94 der Hüllkurvenschaltung 60 zugeführt. Das von dem Tonhöhenteiler 48 erzeugte Tonhöhensignal 56, dessen Frequenz der Frequenz der Tonhöhendaten der aus dem Melodiespeicher 42 ausgelesenen Noteninformation entspricht, wird den NAND-Gliedern 90, 92 und 94 gemeinsam zugeführt. Die Spannungssignale sowie das Tonhöhensignal werden von den NAND-Gliedern 90, 92 und 94 entsprechend der NAND-Funktion miteinander verknüpft und zu dem ersten, zweiten bzw. dritten p-Kanal-MOS-FeIdeffekttransistör 100, 102 bzw. 104 übertragen. Die p-Kana.l-MOS-FeI deffekttrans 1 stören 100, 102 und 104, deren Verstärkungsfaktoren Im Verhältnis 1:2:4 zueinander stehen, arbeiten In Abhängigkeit von den zugeordneten Ausgangssignalen der NAND-Glieder 90, 92 und 94. Auf diese Weise wird ein Schal 1 drucksignai erzeugt, welches einen stufenförmigen, musikalischen Hül1kurvenvet— lauf besitzt und dabei von jeder der acht Zeitkomponenten der Notendauer der 16-tel Note in gleichen Abständen bis herab zu einem vorgegebenen Pegel abgestuft ist. Die Tonhöhenfrequenz, welche der aus dem Melodiespeicher 42 ausgelesenen 16-tel Note entspricht, d.h., die Tonhöhenfrequenz mit der Tonbezeichnung "Do", wird dem Schal!drucksignal überlagert. Auf diese Weise wird von der Hüllkurvenschaltung 60 ein Tonsignal 66 erzeugt, welches einen stufenförmigen musikalischen Hül1kurvenver1 auf bestltzt, dessen Spannungspegel sich innerhalb der Notendauerperiode der 16-tel Note sequentiell ändert und welches die gleiche Tonhöhenfrequenz wie die 16-tel Note besitzt. Das Tonsignal 66 wird zu der Lautsprecherschaltung 68 übertragen und dort in ein hörbares Schall signal umgewandelt.

Nach Abschluß des vorstehend beschriebenen Betriebes der Notensteuerschaltung 46 erzeugt der Binärzähler 82, welcher die letzte Zählerstufe des in der Notensteuerschaltung 46

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vorhandenen Notenfrequenzteilers 74 bildet, das Kennungssignal 64 für ein Adresseninkrement, welches anschließend dem Adresszähler 44 zugeführt wird. Der Adresszähler 44 bestimmt die Speicheradresse des Melodiespeichers 42 für die nächste, zweite Noteninformation entsprechend einem vorgegebenen Programm. Es sei angenommen, daß die zweite Noteninformation aus zweiten Notendauerdaten einer 4-tel Note und aus zweiten Tonhöhendaten entsprechend der Tonbezeichnung ¹¹Re" besteht. Aufgrund der zweiten Notendauer— daten entsprechend der 4-tel Note wird in gleicher Weise wie bei der vorangegangenen 16-tel Note ein stufenförmiges Schal 1 drucksignal erzeugt, dessen Pegel stufenförmig nach Maßgabe.jeder der acht Zeitkomponenten der Notendauer der 4-tel Note sequentiell geändert wird. Wie vorstehend ei— läutert ist, wird die der Frequenz der Tonbezeichnung "Re" der zweiten Tonhöhendaten entsprechende Tonhöhenfrequenz durch die Hüllkurvenschaltung 60 überlagert. Das resultierende Schal 1 drucksignal wird wiederum der Lautsprecherschaltung zugeführt. Auf diese Weise wird ein hörbares Schal!signal mit der Notenbezeichnung "Re" von der Lautsprecherschaltung über die vorgegebene Dauer kontinuierlich erzeugt und sauber unterbrochen, sobald die vorgegebene Dauer entsprechend einer vorgebenen musikalischen Hüll kurve verstrichen ist.

Der Signalverlauf der musikalischen Hüllkurve des Tonsignals 66 des hörbaren Schal 1signals ist in Fig. 4A veranschaulicht. Und zwar zeigt Fig. 4A den Signal verl auf für den Fall einer wiederholten Wiedergabe von 16-tel- und 4-tel-Noten. Wie aus Fig. 4A erslchtlich ist, wird die einer willkürlich gewählten Note 06-tel, 8-tel, 4-tel, halbe, ganze oder eingestrichene, usw.) entsprechende Notendauer in eine bestimmte Anzahl von Zeitkomponenten, beispielsweise acht Zeitkomponenten, unterteilt, und zwar unabhängig von der Dauer der sequentiell aus dem Melodiespeicher 42 sequentiell ausge-

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lesenen NoteninformatIonen. Der Schal 1druckpegel wird sequentiell durch jede der acht Zeltkomponenten stufenförmig gedämpft. Unmittelbar bevor die Perlode der Zeitkomponentenverstrichen ist, d.h., unmittelbar bevor die Dauer der Note vollständig verstreicht, wird der Schal 1druckpegel im wesentlichen zu Null. Selbst wenn daher eine Melodie aus aufeinanderfolgenden kurzen Noten wiedergegeben wird, bleibt die Unterscheidung zwischen den Noten sauber. Wenn andererseits eine Melodie aus aufeinanderfolgenden langen Noten wiedergegeben wird, wird jede, lange Note innerhalb der vor— gegebenen Dauer kontinuierlich wiedergegeben. Auf diese Weise läßt sich eine optimale musikalische Hüll kurve für unterschiedliche Noten erreichen, so daß sich für den Hörer eine natürliche. Musikwiedergabe ergibt. Der S Ignal verl auf der musikalischen Hül1 kurve des Tonsignals 66 zur Wiedergabe aufeinanderfolgender ganzer Noten ist in FIg. 4B veranschauli ent.

Mit Hilfe der vor! iegenden Erfindung kann auf eine hilfsweise Zeitkonstantenschaltung aus Kondensatoren und Widerständen verzichtet werden. Die Notensteuerschaltung 46 und die Hüllkurvenschaltung 60 werden auf einem Chip integriert, so daß Änderungen der auf einer gedruckten Schaltung montierten elektrischen Bauelemente mit den daraus resultierenden Änderungen der musikalischen Hül1kurvencharakteristik vermieden werden und sich auf diese Welse ein äußerst zuverlässiger Betrieb ergibt.

Trotz der Beschreibung der Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels sind zahlreiche Änderungen und Abwandlungen dieses Ausführungsbeispiels im Rahmen des Erfindungsgedankens der vorliegenden Erfindung für den Durchschnittsfachmann möglich. Beispielsweise ist bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Notensteuerschaltung 46

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so ausgebildet, daß sie die Dauer einer Note in acht Zeitkomponenten unterteilt- Die Anzahl der Zei^komponenten ist jedoch nicht auf acht beschränkt, sondern kann nach Bedarf geändert werden. Ferner steuert bei dem beschriebenen Äusführungsbeispiel die Hüllkurvenschaltung 60 die Hüllkurvencharakteristik aufgrund der Notendauerdaten· Die St.euerung.sfunktion der Hüllkurvenschaltung 60 ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann die HuT1kurvencharakteristik auch durch die Tonhöhendaten oder durch eine Anordnung gesteuert werden, bei welcher D"aten zur Steuerung der Hül 1 kurvencharakter ist i k in einem speziellen Speicher gespeichert werden und die Hül1kurvencharakteristik durch Vorgabe einer bestimmten Adresse des Speichers gesteuert wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer musikalischen Hül1 kurve, mit

einer Speichereinrichtung zum Speichern einer
Vielzahl von Noteninformationen

unter vorgegebenen Adressen, wobei die Noteninformationen erste, der Tonhöhe von
Noten entsprechende Musikdarbietungsdaten sowie zweite, der Notendauer entsprechende Musikdat—
bietungsdaten enthalten, und

eine Ausleseeinrichtung zum Selektieren bestimmter Noteninformationen durch sequentielle Zuweisung der Adressen der betreffenden, In der Speichereinrichtung gespeicherten Noteninformationen sowie zum Auslesen dor selektierten Noteninformntionen in einer vorgegebenen, zeitlichen Reihenfolge,

wobei aufgrund der aus der Speichereinrichtung ausgelesenen Noteninformationen ein Originaltonsignal

erzeugt wird, welchem innerhalb der Schaltungsanordnung eine vorgegebene Hül1kurvencharakteristik aufgeprägt wird, gekennzeichnet durch folgende weitere Merkmale:

a) Eine erste, mit der Speichereinrichtung (42) verbundene Datenverarbeitungsschaltung (48) zum Aufnehmen der ersten, in den Cvon der Speicher— einrichtung 42) ausgeselenen Noteninformationen enthaltenen Musikdarbietungsdaten sowie zum Ei— zeugen eines den ersten Musikdarbietungsdaten entsprechenden FrequenzsIgnals;

b) eine zweite, mit der Speichereinrichtung (42) verbundene Datenverarbeitungseinrichtung (46) zum Aufnehmen des zweiten, in den Cvon der Speichereinrichtung 42) ausgelesenen Noteninformationen enthaltenen Musikdarbietungsdaten, zum Teilen der von den zweiten Musikdarbietungsdaten repräsentier— ten Notendauer in eine Vielzahl von Zeitkomponenten, zum Erzeugen eines Teilungssignals, in Abhängigkeit von den Zeitkomponenten sowie zum Erzeugen eines vorgegebenen Kennungssignals 06¹O nach Ablauf der Notendauer, und

c) eine mit der ersten (48) und zweiten (46) Datenverarbeitungsschaltung verbundene Hüllkurvenschaltung (60) zum Aufnehmen des Tei1ungssignals und des Frequenzsignals, zum Erzeugen eines sich in Abhängigkeit von dem Teilungssignal stufenförmig ändernden Schal 1 drucksignals mit stufenförmigem Signalverlauf sowie zum Erzeugen eines Tonsignals durch Synthetisierung des Schalldrucksignals und des Frequenzsignals.

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2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der zweiten Datenverarbeitungsschaltung (46) erzeugte Kennungssignal (64) der Ausleseeinrichtung 04) zugeführt wird, welche in Abhängigkeit von dem Kennungssignal (64) die ausgewählten Noteninformationen

aus der Speichereinrichtung (42) sequentiell ausl lest.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Datenverarbeitungseinrichtung (48) ferner ein vorgegebenes Zeitreferenzsignal (12) zugeführt wird, welches In Abhängigkeit von den aus der Speichereinrichtung (42) ausgelesenen ersten Musikdarbietungsdaten unter Erzeugung des Frequenzsignals geteilt wird.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch \, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Hüllkurvenschaltung (60) erzeugte Tonsignal (66) eine musikalische Hüllkurve aufweist, deren Pegel sich nach Maßgabe der von der zweiten Datenverarbeitungseinrichtung (46) erzeugten Zeitkomponenten sequentiell ändert.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonsignal (66) ο I no musikalische Hül1 kurve aufweist, deren Pegel sich nach Maßgabe dor von der zweiten Datenverarbeitungseinrichtung (46) erzeugten Zeitkomponenten mit einer konstanten Dämpfungsgeschwindigkeit ändert.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der von der zweiten Da-

, tenverarbeitungseinrichtung (46) erzeugten Zeitkomponenten unabhängig von der unterschiedlichen Notendauer der in der Speichereinrichtung (42) gespeicherten Noteninformationen festgelegt ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Datenverarbeitungsschaltung (46) folgende Merkmale aufweist:

a) Eine mit der Speichereinrichtung (42) verbundene Decodierschaltung (70) zum Festlegen einer Zeitdauer nach Maßgabe der zweiten, in den Caus der Speichereinrichtung 42 ausgelesenen) Noteninfor— mationen enthaltenen Musikdarbietungsdaten und zum Erzeugen von Notendauerdaten;

b) eine mit der Decodierschaltung (70) verbundene Zähl schaltung (72) zum Aufnehmen der Notendauer— daten und eines vorgegebenen Taktsignals, zum Festsetzen eines den Notendauerdaten entsprechenden Zahlwertes, zum Abwärtszählen des festgesetzten Zählwertes auf den Wert Null nach Maßgabe des Taktsignals sowie zum Erzeugen eines bestimmten Signals, sobald der momentane Zähl wert gleich Null wi rd, und

c) eine mit der Zähl schaltung (72) verbundene Frequenzteilerschaltung (74) zum Teilen des Ausgangssignals der Zählerschaltung (72) in SIgnalkomponenten nach Maßgabe der Anzahl der Zeitkomponenten sowie zum Erzeugen des Teilungssignals.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllkurvenschaltung (60) Schaltmtttel (100, 102, 104) aufweist, welche mit der Frequenzteilerschaltung (74) der zweiten Datenverarbeitungsschaltung (46) verbunden und zwischen Leitungen . mit ersten (V_0n) und zweiten CV₅₅) vorgegebenen Lei-

stungsquel1enspannungen angeordnet sind, wobei die Schaltmittel (100, 102, 104) aufgrund eines Schaltbetriebs in Abhängigkeit von dem Teilungssignal die erste LgIstungsquel1enspannung (V_nn) stufenförmig verringern und eine Spannung liefern, die Im wesentlichen gleich der zweiten Leistungsquellenspannung CVceO vor Ablauf derjenigen Notendauer ist, welche den zweiten, in den von der Decodierschaltung (70) abgerufenen und aus der Speichereinrichtung (42) ausgelesenen Noteninformationen enthaltenen Musikdarbietungsdaten entspricht, und wobei die erste Leistungsquellenspannung (V--.) höher als die zweite Leistungsquellenspannung (V.J ist.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzteilerschaltung (74) der zweiten Datenverarbeitungsschaltung (46) aus der Serienschaltung von Binärzählern (78, 80, 82) besteht, deren Anzahl entsprechend der gewünschten Zeitteilung festgelegt wird und deren jeweilige Ausgänge mit der Hüllkurvenschaltung (60) verbunden sind, so daß das Kennungssignal (64) am Ausgang des Binärzählers (82) der letzten Zählerstufe erzeugt wird.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (100, 102, 104) der Hüllkurvenschaltung (60) in einem bestimmten Verhältnis zueinanderstehende Verstärkungsfaktoren aufweisen und aus Transistoren bestehen, deren Anzahl der Anzahl der Binärzähler (78, 80, 82) entspricht.
11. Schaltungsanordnung nach .Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllkurvenschaltung (60) folgende Merkmale aufweist:

a) Invertierglieder (84, 86, 88), die jeweils mit dem Ausgang eines zugeordneten Binärzählers (78, 80 bzw. 82) der in der zweiten Datenverarbeitungsschaltung (46) vorhandenen Frequenzteiler^ schaltung (74) verbunden sind und das Ausgangssignal des jeweils zugeordneten Binärzählers C78, 80 bzw. 82) invertieren;

b) NAND-Gl ieder (90, 92, 9*+), deren erste Eingänge jeweils mit einem zugeordneten Invertiergl ied (S4, 86 bzw. 88) und deren zweiten Eingänge mit der ersten Datenverarbeitungsschaltung (48) vet— bunden sind;

c) Transistoren (100, 102, 104), deren Verstärkungsfaktoren in einem bestimmten Verhältnis zueinanderstehen, deren erste Elektroden jeweils mit dem Ausgang eines zugeordneten NAND-Gliedes (90, 92 bzw. 94) verbunden sind, deren zweite Elektroden mit einer vorgegebenen ersten Leistungsquellenspannung CV_DD) beaufschlagt sind und deren dritte Elektroden zusammengeschaltet sind, so daß ein Schaltvorgang zwischen den zweiten und dritten Elektroden in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der NAND-Glieder (90, 92, 94) erfolgt,

d) ein UND-Glied (96), dessen Eingänge jeweils mit dem Ausgang eines zugeordneten NAND-Gliedes (90, 92 bzw. 94) verbunden sind, und

e) ein weiterer Tranistor (106), dessen erste Elektrode mit dem Ausgang des UND-Gl i.edes (96) verbunden ist, dessen zweite Elektrode mit den zusammengeschal teten dritten Elektroden der Transistoren (100, 102,

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104·]) verbunden ist und dessen dritte Elektrode mit einer zweiten Leistungsquellenspannung (ν_ςς) beaufschlagt ist, deren Pegel kleiner als der Pegel der ersten Leistungsquellenspannung (V^_n) 1st, so daß ein Schaltvorgang zwischen der zweiten und dritten Elektrode in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des UND-Gliedes (96) erfolgt.
12. Elektronische Uhr zum Erzeugen einer bestimmten Melodie zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, mit

einer Oszillatorschaltung zum Erzeugen eines Zeitreferenzsignals;

- einer Frequenzteilerschaltung zum Teilen des von der Oszillatorschaltung erzeugten Zeitreferenzsignal s;

eineTmlt der Frequenztellerschaltung verbundenen Zeitzählerschaltung zum Durchführen einer Zählung nach Maßgabe eines Frequenzteilungssignals und zum Ausgeben von Momentanzeitdaten;

eInererstenSpeichereinrichtung zum Speichern von Weckzeitdaten, welche von dem Benutzer der Uhr festgelegt werden;

einermit der Zeitzählerschaltung und der ersten Speichereinrichtung verbundenen Komparatorschaltung zum Vergleichen der von der Zeltzählerschaltung ausgegebenen Momentanzeitdaten mit den in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten Weckzeitdaten und zum Erzeugen eines bestimmten Ei— kennungssignals bei Koinzidenz zwischen den Momentan-

zeitdaten und den Weckzeitdaten;

- eInerzweItenSpeichereinrichtung zum Speichern einer Vielzahl von Noteninformationen

unter vorgegebenen Adressen,

wobei die Noteninformationen erste, der Tonhöhe von Noten entsprechende Musikdarbietungsdaten sowie zweite, der Notendauer entsprechende Musikdarbietungsdaten enthalten, und

- einer bei Empfang des Abstastsignals von der Komparatorschaltung in Betrieb gesetzten. Aus! eseeinr ichtung zum Selektieren bestimmter Noteninformationen durch sequentielle Zuweisung der Adressen der betreffenden, in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherten Noteninformationen sowie zum Auslesen der ausgewählten. . Noteninformationen

in einer vorgegebenen zeitlichen

Reihenfolge, gekennzeichnet durch folgende weitere Merkmale:

a) Eine erste, mit der zweiten Speichereinrichtung C42) und der Oszi11atorschaltung C1O) verbundene Datenverarbeitungseinrichtung C+80 zum Aufnehmen des Zeitreferenzsignals und der ersten, in den Cvon der zweiten Speichereinrichtung k2~) ausgelesenen Noteninformationen enthaltenen Musikdarbietungsdaten sowie zum Erzeugen eines den ersten Musikdarbietungsdaten entsprechenden Frequenzsignals;

b) eine zweite, mit der zweiten Speichereinrichtung C42) verbundene Datenverarbe i tungse i nr.i chtung Ct6) zum Aufnehmen der zweiten, in den Cvon der zweiten Speichereinrichtung 42) ausgelesenen Noteninformationen enthaltenen Musikdarbietungsdaten, zum Teilen der von den zweiten Musikdarbietungsdaten re-

präsentierten Notendauer In eine Vielzahl von
vorgegebenen Zeitkomponenten, zum Erzeugen eines Teilungssignals nach Maßgabe der Zeitteilung und zum Erzeugen eines Kennungssignals (64) nach Ablauf der Notendauer, und

c) eine mit der dersten (48) und zweiten (46) Datenverarbeitungseinrichtung verbundene Hüllkurvenschaltung (60) zum Aufnehmen des Frequenzsignals und des Teilungssignals, zum Erzeugen eines sich in Abhängigkeit von dem Teilungssignal stufenförmig ändernden Schal 1durcksIgnals mit stufenförmigem Signalverlauf und zum Erzeugen eines Tonsignals durch Synthetisierung des Sehn 11durcksIgna1s und des Frequenzsignals, wobei das Tonsignal an eine Lautsprecherschaltung übertragen wir'd.