DE2727349A1 - Einrichtung zum erzeugen eines klangsignales fuer ein elektronisches musikinstrument - Google Patents

Description

PATENTANWALTS DR. DIKTER V. BEZOLD DIPL. INO. PETER SCHÜTZ DIPL. INO. WOLFGANG HEUSLER

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TBLKFON Οββ/47βΟΟβ 47β81β

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USSN 696,981

Filed: June 17, 1976 15. Juni 1977

Richard Henry PETERSON Palos Park, Illinois (V.St.A.)

Einrichtung zum Erzeugen eines Klangsignales für ein elektronisches Musikinstrument

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, die den verschiedenen Registern einer elektronischen Orgel entsprechenden Stimmen aus Impulssignalen spezieller Schwingungsform, gewöhnlich Rechteckschwingungsimpulsen, zu erzeugen, die durch ein gemeinsames Klangsignalgeneratorsystem erzeugt werden. Indem man die Rechteckschwingungsimpulse durch verschiedene Arten von Filtern und/oder selektive Kombination von Signalen unterschiedlicher Schwingungsformen in elektrische Signale anderer Schwingungsformen umwandelt, erhält man Klangsignale, die bei Wieder-

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gäbe durch einen Lautsprecher Klänge erzeugen, die den gewünschten Registerstinunen einigermaßen ähnlich sind.

Einrichtungen dieser Art haben bestimmte Nachteile, z.B. ist ihre Konstruktion schwierig, was in den meisten Fällen Kompromisse nötig macht, deren Art und Schwere sich am besten anhand einen kurzen Rückblickes auf die historische Entwicklung und den derzeitigen Stand der Technik der elektronischen Orgeln erkennen läßt.

In der Frühzeit der Entwicklung der elektronischen Orgeln wurde es im allgemeinen als am zweckmäßigsten angesehen, Sägezahnsignale zu verwenden, da diese alle Oberwellen der Grundfrequenz bis zu hohen Ordnungen enthalten, wenn auch die Amplitude der Oberwellen umgekehrt proportional zur Ordnung der Oberwellen abnimmt. Die Klangqualität einer Orgelstimme hängt, soweit sie durch die Oberwellenstruktur des Klangs bestimmt ist, von den vorhandenen Oberwellen und ihren relativen Amplituden ab. Beispielsweise enthalten die Klänge, die durch die Familie der gedeckten Orgelpfeifen erzeugt werden, nur Oberwellen ungerader Ordnungen, während die Klänge, die durch offene Pfeifen erzeugt werden, sowohl ungeradzahlige als auch geradzahlige Oberwellen enthalten. Es gibt kein einfaches Filterverfahren zum Entfernen der geradzahligen Oberwellen aus einem Sägezahnsignal und es war schwierig, um nicht zu sagen unmöglich, ausgehend von einem sägezahnförmigen Signal ein Klangsignal entsprechend dem Klang einer gedeckten Orgelpfeife zu erzeugen, bis Winston Kock in der US-PS 2 23 3 948 ein Verfahren zum Kombinieren zweier Sägezahnsignale, bei deren einem die Frequenz der zweiten Oberwelle gleich dem Doppelten der Grundfrequenz des anderen ist, angabe, bei welchem die Phase des höherfrequenten Signals invertiert und das höherfrequente Siqnal mit halber Amplitude mit dem niederfrequenten Signal vereinigt wird, so daß sich die geradzahligen Oberwellen des niederfrequenten Signals herausheben. Durch dieses

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Verfahren wurde es möglich, aus Sägezahnsignalen Klangsignale zu erzeugen, die nur ungeradzahlige Oberwellen enthalten, und elektronische Orgeln, deren Klangsignalgenerator eine Sägezahnschwingung liefert, wurden dann für einige Zeit hergestellt und vertrieben.

In jüngerer Zeit werden in elektronischen Orgeln fast ausschließlich Tongeneratoren verwendet, die ein Rechteckschwingungssignal liefern, da es sehr einfach und dementsprechend kostengünstig ist, mit digitalen Techniken von einem einzigen oder einer kleinen Anzahl von Grundtaktoszillatoren Rechteckschwingungen mit Frequenzen, die den Tönen der verschiedenen Oktaven entsprechen, herzustellen. Ein Rechteckschwingungssignal enthält jedoch nur ungeradzahlige Oberwellen und ergibt einen sehr hohlen Klang, wenn es akustisch wiedergegeben wird, und da die Klarinette das einzige Orchesterinstrument ist, dessen Klangsignal überwiegend ausschließlich ungeradzahlige Oberwellen enthält, war es notwendig, aus den Rechteckschwingungssignalen synthetisch Sägezahnsignale herzustellen, damit Signale zur Verfügung stehen, die sowohl geradzahlige als auch ungeradzahlige Oberwellen enthalten, wie sie für die meisten Orgelstimmen erforderlich sind.

Aus der US-PS 2 533 821 von Langer ist dann ein Syntheseverfahren bekanntgeworden, das im wesentlichen komplementär zum Phasenkompensationsverfahren von Kock ist und darin besteht, phasensynchronisierte Rechteckschwingungssignale (die nur ungeradzahlige Oberwellen enthalten, deren Amplituden umgekehrt proportional zur Ordnung der Oberwellen sind) bei der Grundfrequenz, des Doppelten der Grundfrequenz, des Vierfachen der Grundfrequenz usw. zu addieren und dadurch eine Schwingung mit "abgestufter" Form zu erzeugen, die, wenn sie genug "Stufen" hat, in musikalischer Hinsicht einer SägeZahnschwingung äquivalent ist. Es hat sich gezeigt, daß in der Praxis für die

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meisten Zwecke eine Stufenschwingung mit drei Stufen (also eine Kombination der Grundfrequenz, der zweiten Oberwelle mit der halben Anplitude und der vierten Oberwelle mit einer viertel Amplitude) musikalisch annehmbar ist, die geradzahligen Oberwellen haben dabei im wesentlichen die Verhältnisse, mit denen sie in einer Sägezahnschwingung auftreten.

Die meisten derzeitigen elektronischen Orgeln arbeiten daher mit Rechteckschwingungsgeneratoren und einer selektiven Kombination von Rechteckschwingungssignalen gemäß der von Langner angegebenen Synthesetechnik, um Signale zu erzeugen, die den gewünschten Oberwellengehalt eines Sägezahnschwingungssignals aufweisen. Zur Abwandlung der Sägezahn- oder Rechteckschwingungssignale werden von Fall zu Fall Filter verschiedener Arten, wie Tiefpaß-, Hochpaß- und Bandpaßfilter sowie Kombinationen davon verwendet, um Signale anderer Schwingungsformen zu erzeugen, die den nachzuahmenden Orgelstimmen entsprechen. Flöten- und Klarinettenklänge lassen sich durch geeignetes Filtern des synthetisierten Sägezahnschwingungssignals erzeugen und innerhalb dieser beiden generellen Familien werden die anderen Stimmen durch geeignete Filterung und Kombination der abgewandelten Signale erzeugt. In einer sehr komplizierten Orgel kann für jede Note ein eigenes Filter vorgesehen sein, das im Speziellen so ausgelegt ist, daß das Rechteckschwingungssignal genau für die betreffende Note geändert wird, wegen des Aufwandes und den entsprechenden hohen Kosten dieser Maßnahme ist jedoch das andere Extrem wesentlich gebräuchlicher, nämlich ein einziges Filter pro Orgelstimme für den ganzen Tonhöhenbereich der Tastatur oder Manuals vorzusehen. In einer Einrichtung, in der alle Rechteckschwingungssignale, die den zu einem bestimmten Zeitpunkt gespielten Tasten oder Noten entsprechen, einer Massenverarbeitung durch ein einziges Filter unterworfen werden, muß bezüglich des

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Filters offensichtlich ein Kompromiß getroffen werden, und es wird auch bei einem noch so ausgeklügelten Kompromiß auf die Klänge in der untersten Oktave einen anderen Einfluß haben als auf die Klänge höherer Frequenzen. Für die meisten Zwecke ist diese Lösung jedoch annehmbar und sie wird in vielen modernen Orgelsystemen verwendet.

Ein Hauptproblem, das den gewöhnlich in elektronischen Orgeln verwendeten Filtern, gleichgültig ob es sich Tiefpaß-, Hochpaß- , Bandpaß-Filter oder andere Typen handelt, besteht darin, daß im Bereich der Frequenzen mit denen man es bei einer Orgel mit 61 Noten oder bei kleineren Orgeln mit 44 Noten zu tun hat, die Klangfolge oder Tonleiter eines gegebenen Registers in Unordnung gebracht oder gestört wird, da alles was die harmonischen Teiltöne des tiefsten Tones des Tonbereichs beeinflußt, gleichzeitig die Grundfrequenz der Töne in der nächsthöheren Oktave beeinflußt. Wenn also das Filter so bemessen ist, daß es die zweite Oberwelle der Note C. dämpft, hat das Filter dann die gleiche Wirkung auf den Grundton oder die Grundfrequenz der Note C-, da die Grundfrequenz der Note C₂ gleich der Frequenz der zweiten Harmonischen oder Oberwelle von C₁ ist, dasselbe gilt auch für die anderen Klänge der Klaviatur. Es gibt keine Möglichkeit, bei einem System dieser Art Kompromisse zu vermeiden. Wenn man beispielsweise ein Sägezahnsignal in ein Signal einer Schwingungsform verwandeln will, die einem Prinzipale-Klang einerseits oder einem Flötenklang andererseits entspricht, was eine noch stärkere Dämpfung der Oberwellen erfordert, oder wenn man das Sägezahnsignal so abändern will, daß der resultierende Klang heller ist, wie Streicher- oder Zungenklänge, muß das .Sägezahnsignal ziemlich drastisch verzerrt werden und wenn man dann versucht, ein gemeinsames Filter zu verwenden, um das Sägezahnsignal in einer Anzahl verschiedener Stimmen drastisch zu verzerren und trotzdem entweder wahlweise oder gleichzeitig ein Streicherregister

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beispielsweise mit der Flöte oder dem Prinzipale zu spielen, wird notwendigerweise immer irgend etwas leiden. Geht man die Tonleiter hoch, so wird die Intensität der Flötenklänge abfallen, wfihrend gleichzeitig die Streicherklänge lauter werden. Es gibt zwar Möglichkeiten, diese störenden Effekte klein zu halten, z.B. indem die Noten in kleine Gruppen aufgeteilt und jeder Gruppe ein eigenes Filter zugeordnet wird, oder indem man die Amplituden deι Noten von vornherein entsprechend bemißt oder einjustiert, um die Klänge der höheren Noten voranzuheben, so daß bei einer Tiefpaßfilterung, die die Oberwellen entsprechend abfallen läßt, die Eigenschaften der verschiedenen Klänge wieder denen mehr angenähert werden, die sich bei einer weniger starken Verzerrung ergeben, werden durch solche Maßnahmen die Kompliziertheit und die Kosten der Einrichtung zur Klangsignalerzeugung größer.

Die spezielle liatur der Probleme, die auftreten, wenn pro Stimme für den ganzen Klanghöhen- oder Manualfrequenzenbereich nur ein einziges Filter verwendet wird, lassen sich am besten anhand einer Analyse der Figur 1 erkennen, die eine übliche Filternetzwerkanordnung zeigt, wie sie gewöhnlich verwendet wird, um ein sägezahnförmiges Eingangssignal in Klangsignale zu verwandeln, welche sich zur Nachbildung üblicher i^rgelstimmen eignen. Das an eine Eingangsklemme 10 angelegte Sä· ^ahnsignal wird den Eingängen von vier parallelgeschalteten Filterschaltungen zugeführt, welche jeweils einen Registerschalter enthalten, mit dem das Ausgangssignal des Filters einer Ausgangsklemme 12 zugeführt werden kann. Der oberste Signalweg enthält kein Filter im eigentlichen Sinne, sondern lediglich einen Widerstand 14, welcher beim Schließen eines mitj"Cello" bezeichneten Registerschalters 16 eine vorgegebene Dämpfung einführt und der Ausgangsklemme 12 ein Sägezahnsignal zuführt, dessen Frequenz der der gespielten Note entspricht. Beim nächsten Filter handelt es sich um ein Filter vom Tiefpaßtyp, das

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zwei hintereinander geschaltete Reihenwiderstände 18 und 20 sowie einen zwischen den Verbindungspunkt der Widerstände und f'.'jsse geschalteten Kondensator 22 enthält. Ein Filter dieses Typs dämpft die Teiltöne derjenigen Frequenzen, bei denen die Reaktanz des Kondensators klein im Vergleich zum Widerstandswert der Widerstände ist, so daß die Amplitude der Oberwellen höherer Ordnung oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz allmählich absinkt. Der Abfall ist bei Frequenzen wenig oberhalb der Grenzfrequenz sehr allmählich und erreicht schließlich einen Punkt, bei dem der Abfall 6dB pro Oktave beträgt. Bei geeigneter Wahl der Schal tungsparanie ter ändert dieses Tiefpaßfilter das sägezahnförmige Eingangssignal derart, daß die resultierende Schwingung, wenn sie durch Schließen eines Registerschalters 24 zur Ausgangs]: Inmme 12 und den weiteren Teilen der Anlage übertragen wird, einen Klang entsprechend der Orgelstimme "Prinzipal" ergibt. Das nächste Filter, das als Prinzipale- oder Diapason-Filter bezeichnet werden kann, ist ein zweistufiges Tiefpaßfilter, welches hintereinander geschaltete Reihenwiderstände 26, 28 und 30, einen zwischen die Verbindung der Widerstände 26 und 28 einerseits und Masse andererseits geschalteten Kondensator 32 sowie einen zwischen die Verbindung der Widerstände 28 und 30 einerseits und Masse andererseits geschalteten Kondensator 34 enthält. Es arbeitet ähnlich, wie das oben beschriebene einstufige Tiefpaßfilter mit der Ausnahme, daß für Frequenzen, die wesentlich oberhalb der Grenzfrequenz der beiden hintereinander geschalteten Stufen liegt,.die Dämpfung 12dB pro Oktave beträgt.Auf Grund der Eigenschaften des Filters ist der Abfall sehr allmählich und der Kr ick der Kennlinie läßt sich durch die relativen Werte der Widerstände und Kondensatoren einstellen; dies ist wünschenswert, wenn ein Prinzipale- Ton erzeugt werden soll. Da das Orgel-Stimmen eine sehr subjektive Kunst ist, werden die Werte der Widerstände und Kondensatoren in bezug aufeinander

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normalerweise solange verändert, bis man den gewünschten Klang erreicht hat, dabei kann der (weiche) Kennlinienknick beider Stufen bei der gleichen Frequenz, oder bei verschiedenen Frequenzen liegen. Das Prinzipale-Klangsignal von dem zweistufigen Filter wird der Ausgangsklemme 12 durch einen Registerschalter 36 zugeführt- Das vierte Filter, das gewöhnlich zum Erzeugen von Znngenklängen aus einem sägezahnförmigen Eingangssignal verwendet wird, ist ein Hochpaßfilter, welches einen Kondensator und einen mit diesem in Reihe geschalteten Widerstand 4O enthält, deren Werte so gewählt sind, daß Frequenzen oberhalb des Arbeitspunktes oder der Grenzfrequenz des Filters bis zu 6dB pro Oktave angehoben werden. Das Ausgangssignal dieses Filters kann d<*r Ausgangsklemme 12 durch Schließen eines Registerschalters 42 zugeführt werden.

Filter, der in Fig.l dargestellten Art, die

selbstverständlich nur wenige der vielen Varianten darstellen, welche in elektronischen Orgeln verwendet werden, dienen dazu, die Eigenschaften der gewünschten Orgelstimmen mehr oder weniger gut nachzuahmen und werden in einfachen elektronischen Orgeln in großem Umfange verwendet. Die zur Erläuterung dargestellten Filter lassen jedoch eine Schwierigkeit erkennen, die die Konstrukteure von elektronischen Orgeln für viele Jahre geplagt hat, nämlich daß nicht nur die Ansprache oder das übertragungsmaß jedes Filters (mit Ausnahme des Cello-Filters) sich mit der Frequenz ändert, sondern auch die Phasen der harmonischen Teiltöne oder -schwingungen verschoben werden. Bei Frequenzen, bei denen sich die Filterwirkung oder das übertragungsmaß um 6dB pro Oktave ändert, wird die Phase jedes übertragenen Signals um 90° verschoben. Mit anderen Worten gesagt, kann jede RC-Stufe, gleichgültig ob es sich um eine Tiefpaß- oder Hochpaß-Schaltung handelt, eine Phasenverschiebung bis zu 9O° einführen und sie wird eine Phasenverschiebung von im wesentlichen 90° für alle Frequenzen be-

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wirken, bei denen das Filter eine Dämpfungsänderung von 6dB pro Oktave bewirkt. Wenn die Klangstrukturen oder Tonleiter nicht soweit gestört werden sollen, daß das System unbrauch bar wird, müssen die Filter notwendigerweise so ausgelegt werden, daß sie bei Frequenzen irgendwo in der Mitte des Tonfrequenzspektrums wirksam werden; wenn nämlich die Grenzfrequenz auf einen solchen Punkt gelegt wird, daß das Filter die harmonischen Teilschwingungen niedriger Ordnung der unteren Noten des Tonhöhenbereichs oder der Klaviatur gelegt wird, werden alJe Teilschwingungen oder -töne einschließlich der Grundschwingung der höheren Noten der Klaviatur stark gedämpft bzw. ausgelöscht, so daß ein unbrauchbares Signal resultiert. Der oben erwähnte Kompromiß hat zur Folge, daß alle Töne am unteren Ende des Tonhöhenbereiches dazu neigen, zu hell zu werden, da die Oberwellen niedriger Ordnung im Falle eines Tiefpaßfilters zu stark sind und d <ß die Wirkung bei weitem nicht so gut ist, wie man es haben möchte.

Die Folgen der durch die Filter verursachten Phasenverschiebungen werden besonders gravierend, wenn mehr als ein Register gleichzeitig gespielt wird, was im Falle von elektronischen Orgeln selbstverständlich überwiegend der Fall ist; der Einfluß eines vorgegebenen Filters auf die Phase irgend einer speziellen Teilschwingung eines bestimmten Registers ist mit hoher Wahrscheinlichkeit willkürlich und nicht vorherbestimmbar, da die Gr^nzfrequenzen der Filter bezüglich der Frequenz des Grundtones der zu einem gegebenen Zeitpunkt gespielten Note sich in Abhängigkeit von letzterer bzw. der betätigten Taste ändert. Ein zweistufiges Tiefpaßfilter wird offensichtlich eine ziemlich starke Phasenverschiebung der meisten Teilschwingungen der oberen Noten des Tonhöhenbereichs bewirken, das Cello-Filter (ein einfacher Widerstand) verursacht keine Phasenverschiebung und die Pha_ senverschiebung des Zungen-Hochpaßfilters hat die entgegengesetzte Richtung wie die Phasenverschiebung der Tiefpaßfilter,

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so daß beim Spielen einer Kombination von Registern einige Teilschwingungen sich addieren voneinander subtrahieren werden mit der Folge, daß die verschiedenen Stimmen nach ihrer Kombination nicht mehr die gewünschte Charakteristik haben.

Aus den obigen Erläuterungen ist ersichtlich,

daß seit langem ein Bedarf für ein Stimmen- oder Klangsignalerzeugungssystem für elektronische Orgeln oder allgemein elektronische Musikinstrumente besteht, mit dem aus einem Signal einfacher Schwingungsform, z.B. einem Rechteckschwingungssignal von einem gebräuchlichen Tongenerator, Signale solcher Schwingungsformen erzeugt werden können, die sich besser dazu eignen, durch Filterung Signale zu gewinnen, die den verschiedenen Registern oder Stimmen einer Orgel entsprechen und ihren natürlichen Klang auch dann beibehalten, wenn zwei oder mehr Register der Orgel gleichzeitig gespielt werden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dement? rechend darin, eine Klangsignalerzeugungseinrichtung dieser Art anzug« oen. Insbesondere soll durch die Erfindung eine Einrichtung zum Erzeugen eines Klangsignales für ein elektronisches Musikinstrument, wie eine elektronische Orgel, angegeben werden, die Rechteckschwingungssignale als primäre Tonsignale verwendet und hieraus Impuls- oder Schwingungssignale anderer Schwingungsformen erzeugt, die mit weniger starker Filterung Orgelstimmen klangmäßig besser nachzubilden gestatten, während gleichzeitig eine unerwünschte Addition und/oder Subtraktion von Teilschwingungen beim gleichzeitigen Spielen zweier oder mehrerer Stimmen vermieden o^er zumindest stark verringert wird.

Diese ^xufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Einrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

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Weitere Lösungen sind in weiteren unabhängigen Ansprüchen beansprucht .

Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Einrichtung.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung enthält also eine Quelle für Rechtecks, hwingungssignale mit Grundfrequenzen, die den Noten einer Tonleiter entsprechen. Das Rechteckschwingungssignal wird in ein Signal anderer Schwingungsform umgewandelt, das sowohl geradzahlige als auch ungeradzahlige harmonische Teilschwingungen solcher relativer Amplitude enthält, daß es dazu verwendet werden kann, durch Filterung die Klänge bestimmter Orgelstimmen zu erzeugen. Dieses Signal mit der abgewandelten Schwingungsform wird dann weiter verändert, um Signale wieder anderer Schwingungsform au erzeugen, deren Oberwellengehalt sie für die Erzeugung der Klänge anderer Orgelstimmen geeignet macht. Bei einer ersten Ausführungsform werden die Rechteckimpulse anfänglich in scharfe, schmale Impulse umgewandelt, die dann in mehreren Operationsverstärker-Integratoren, von denen für jede Oktave einer vorgesehen ist, integriert weiden, um sägezahnförmige Signale zu erzeugen; die Ausgangssignale jedes Integrationsverstärkers werden in einem geeigneten Mischverstärker, der vorzugsweise die Form eines Operationsverstärkers hat, gewichtet oder in der Amplitude eingestellt und gemischt. Es stehen also sägezahn "örmige Impulssi'inale zur Verfügung, die geeigneten Filterschaltungen zugeführt werden können, um Klangsignale zu erzeugen, die beispielsweise die Cellostimme, das Prinzipale und die Stimmen offener Pfeifen nachzuahmen gestatten. Signale wieder anderer Schwingungsform werden dadurch erhalten, daß man die an den Ausgangsklemmen der Integratoren auftretenden Sägezahnsignale differenziert, so daß man Signale erhält, deren Schwingungsform der der ursprünglich den Integratoren zugeführten Signale

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ähnlich ist, nämlich der scharfer, schmaler Impulse. Das Ausgangssignal in Form der schmalen Impulse von allen oder bestimmten Differenzierschaltungen werden in einem geeigneten Mischverstärker gemischt, der winder vorzugsweise aus einem Operationsverstärker besteht, und man erhält dadurch eine Quelle von scharfen schmalen Impulsen, deren Oberwellenstruktur sich besonders für die Erzeugung von Signalen eignet, die die Klänge von Zungenpfeifen und von bestimmten Saiten- oder Streichinstrumenten nachzuahmen gestatten. Bei dem Prozess der Umwandlung eines Signales einer Impulsform in eines einer anderen, sei es durch Integration oder durch Differentiation, werden alle Oberwellen des Ausgangsimpulssignales, unabhängig von der Frequenz der betreffenden Note im wesentlichen um in der Phase verschoben, so daß die Stimmen-Signale von den Stimmen- oder Registerfiltern derart selektiv kombiniert werden können, daß eine Auslöschung von oberweilen bei einem gleichzeitigen Spielen von zwei oder mehr Registern der Orgel weitestgehend vermieden wird.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung werden die Rechteckschwingungsimpulse vom hohen Generator zuerst unter Anwendung der bekannten "Treppenstufentechnik", wie sie z.B. in der erwähnten US-PS 2 533 821 beschrieben ist, zu einem Signal kombiniert, das in musikalischer Hinsicht einer Sägezahnschwingung äquivalent ist und geeigneten Filtern zur Erzeugung von Klängen der Cello-Stimme, des Prinzipales oder offener Lippenpfeifen bzw. Flöten zugeführt werden kann. Die synthetisch erzeugten sägezahnartigen Signale können ferner ebenfalls durch Differentiation in scharfe, schmale Impulse umgewandelt werden, die dann anderen geeigneten Filterschaltungen zuführbar sind, um andere Klangsignale zu erzeugen, z.B. solche, die Zungenpfeifen- oder Streicherklängen entsprechen. Wie bei drr ersterwähnten Ausführungsform werden alle Oberwellen oder Harmonische der scharfen, schmalen Impulse bei dem

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Differentiationsprozess um im wesentlichen 90° verschoben, so daß sich eine bekannte Phasenbeziehung zwischen ihren Oberwellen und den Oberwellen der synthetisch erzeugten Sägezahnschwingungessignale ergibt, so daß die Stimmen-Signale von den Stimmen- oder Registerfiltern kombiniert werden können, ohne daß sich beim Spielen zweier oder mehrerer Register der Orgel Oberwellen in nennenswertem Maße gegenseitig aufheben können.

Bei den Ausführungsformen ist also das Prinzip

gemeinsam, daß von den vom Tongeneratorsystem der Orgel erhältlichen Rechteckschwingungsimpulssignalen zwei weitere Quellen oder Gruppen von Impulssignalen abgeleitet werden, die andere Schwingungsformen haben, während gleichzeitig jedoch ihre Oberwellen eine bekannte Phasenbeziehung aufweisen und jedes für sich in einzigartiger Weise für die Erzeugung verschiedener Orgelstimmen geeignet ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der

Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; dabei werden auch noch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zur Sprache kommen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer bekannten Filterschaltung, auf die bereits bei der Erläuterung der Nachteile der bekannten Einrichtungen der hier interessierenden Art Bezug genommen wurde;

Fig. 2 ein Schaltbild einer Tor- und Impulsformungsschaltung zur Umwandlung von Rechteckschwingungssignalen in scharfe Impulssignale, die sowohl geradzahlige als auch ungeradzahlige Oberwellen enthält;

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Fig. 3 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform einer Klangsignalerzeugungseinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3a und 3b graphische Darstellungen von Schwingungsformen, auf die bei der Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung gemäß Fig. 3 Bezug genommen vird;

Fig. 4 ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform einer Klangsignalerzeugungseinrichtung gemäß der Erfindung; und

Fig. 5 ein Schaltbild wieder einer anderen Ausführungsform einer Klangsignalerzeugungseinrichtung gemäß der Erfindung, die mit einer neuartigen Gatter- bzw. Tor- und Impulsformungsanordnung zum L wandeln von Rechteckschwingungssignalen in scharfe Impulse, die sowohl geradzahlige als auch ungeradzahlige Oberwellen (Harmonische) enth«!ten, arbeitet.

Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung wird als primäre Tonsignalquelle eine Tonsignalgeneratoranordnung verwendet, welche Rechteckschwingungssignale mit GrunUfrequenzen entsprechend den Noten einer Tonleiter liefert. Diese Rechtecksignale werden zuerst in ein Impulssignal mit einer Schwingungsform verwandelt, welche sowohl geradzahlige als auch ungeradzahlige Oberwellen oder Harmonische enthält, wofür zwei verschiedene Verfahren bzw. Ausführungsformen beschrieben werden.

Eine erste Anordnung zum Umwandeln von Rechteckschwingungssignalen, welche nur ungeradzahlige Oberwellen enthalten, in eine Impulsschwingung einer Form, die sowohl geradzahlige als auch ungeradzahlige Oberwellen enthält, ist in Fig. 2 dargestellt, die eine Schaltungsanordnung für eine einzelne Note eines Musikinstruments zeigt. Rechteckschwingungsförmige Signale 50, die beispielsweise durch einen Fre-

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χ-

quenzsynthetisator-Tons gnalgenerator erzeugt worden sind, werden der Basiselektrode eines Transistors 52 (der in der Praxis zur Endstufe des L'requenzsynthetisators gehören kann) zugeführt, dessen Emitterelektrode an Masse liegt. Die Schaltungsanordnung ist so ausgebildet, daß der Transistor 52 im Sättigungsgebiet arbeitet, wenn das Impulssignal 50 seinen oberen Amplitudenwert hat, wodurch im Effekt der Kollektor des Transistors über seine Kollektor-Emitter-Strecke mit Masse verbunden wird. Die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors stellt praktisch einen Schalter dar, der abechselnd öffnet und schließt, je nachdem ob das Signal 50 seinen niedrigen oder hohen Amplitudenwert hat. Die Schaltungsanordnung enthält ferner eine Tor- oder Tastschaltung für die durch das Signal dargestellte einzelne Note und diese Tastschaltung enthält einen Tastenschalter 58 einer zugeordneten Taste der Klaviatur oder des Manuals der Orgel, ferner eine Tastspannungsquelle 60, die durch das Schaltungssymbol einer Batterie dargestellt ist, und einen das Einschwingen bestimmenden Widerstand 62 sowie einen Hüllkurvenkondensator 64. Wenn der der betreffenden Note entsprechende Tastenschalter 58 geschlossen wird, lädt sich der Kondenstor 64 über den Widerstand 62 mit einer durch die Vierte des Widerstandes 62 und des Kondensators 64 bestimmten Zeitkonstante entsprechend dem Anhall oder der Anklingcharakteristik des Klanges auf. Die am Kondensator 64 entstehende Spannung wird durch den Widerstand 66 dem Kollektor des Transistors 52 zugeführt, der, wie erwähnt, unter Steuerung durch das rechteckschwingungförmige Signal 50 intermittierend mit Masse verbunden wird. Die Spannung am Kollektor des Transistors 52 wird dementsprechend zerhackt, wobei ein Rechtecksignal 68 entsteht, das die gleiche Frequenz hat wie das Signal Das am Kollektor des Transistors 52 auftretende Signal wird einer Differenzierschaltung zugeführt, welche aus einem Widers*-ir-Ί 70, dem ein verhältnismäßig kleiner Kondensator 72

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in Reihe geschaltet ist, und einem Widerstand 74, der die dem Widerstand 7O abgewandte Klemme des Kondensators 72 mit Masse verbindet, besteht und am Widerstand 74 eine Spannung oder ein Signal 76 mit einer Schwingungsform, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, liefert; dieses Signal enthält wegen der symmetrischen, in positiver und negativer Richtung verlaufenden Auswanderungen nur ungeradzahlige Oberwellen oder Harmonische. Wenn das Signal 76 akustisch wiedergegeben würde, klänge es ungefähr wie ein Rechteckschwingungssignal, nur etwas heller, da seine höheren Oberwellen gegenüber den niedrigeren Oberwellen angehoben sind, dem Charakter nach wäre der Klang jedoch immer noch hohl. Um eine Schwingungsform zu erzeugen, die sowohl geradzahlige als auch ungeradzahlige Oberwellen enthält, wird das Signal 76 einer Diode 78 zugeführt, die so geschaltet ist, daß sie nur die in positiver Richtung verlaufenden Halbwellen des Signals 76 durchläßt und dementsprechend an einer Ausgangsklemroe 80 scharfe, schmale Impulse 82 erzeugt, die sowohl geradzahlige als auch ungeradzahlige Oberwellen enthalten. Diese Impulse untersheiden sich von einer Sägezahnschwingung darin, daß sie praktisch alle Oberwellen, zumindest alle wichtigen niedrigeren Oberwellen, mit nahezu gleicher Amplitude enthalten, welche lediglich bei den Oberwellen höherer Ordnung allmählich abfällt. Diese Impulse erzeugen daher einen viel helleren und klareren Klang und haben stärkere Oberwellen als eine Sägezahnschwingung, bei welcher die Amplitude der Oberwellen pro Oktave um 6dB abfällt. Die Ausgangsklemme 80 ist mit einer Ausgangssammelleitung oder -schiene 84 verbunden, mit denen elf andere ähnliche Tastschaltungen, eine für jede andere Note einer vorgegebenen Oktave, angeschlossen sind.

Die Impulse der durch die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 erzeugten Form eignen sich sowohl für die Erzeugung von Zungen-Stimmen als auch für gewisse Streicher-Stimmen, der Klang ist jedoch ziemlich hell und klar und die Schwingungsform eignet sich daher nicht besonders gut für die Erzeu-

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gung von Klängen des Prinzipale (Diapason) und von Flöten oder Lippenpfeife^, da für die Erzeugung solcher Klänge eine erhebliche und schwierige Filterung erforderlich wäre, wenn eine gute Klangcharakteristik erzeugt werden soll. Eine Sägezahnschwingung entspricht andererseits mehr dem Klang des Prinzipale (Diapason), sie enthält jedoch, wie oben erwähnt wurde, nicht genug Oberwellen, um zufriedenstellende Zungenstimmenklänge erzeugen zu können. Anstatt das Signal 82 (Fig. 2)das, wie erwähnt, das gewünschte Oberwellenspektrum für Zungenstimmen- und Streicherstimmenklänge hat, durch starkes Filtern umzuformen, wie es bei den bekannten Orgeln gewöhnlich geschieht, wird nun das Impulssignal 82 stattdessen erneut in ein weiteres Impulssignal anderer Schwingungsform umgewandelt, das ein solches Oberwellenspektrum hat, das das Signal durch weniger starke Filterung als sie bisher erforderlich war, so abgewandelt werden kann, daß sich die für die Erzeugung von Klängen des Prinzipale, der CeTlo-Stimme sowie Flöten- oder Lippenpfeifenstimmen erforderlichen Schwingungsformen ergeben. Insbesondere soll gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung das beschriebene Signal 82 aus den schmalen Impulsen, wie es ist, durch Filterung für die Erze».jung von Klangsignalen für bestimmte Register der Orgel verwendet und andererseits sollen die schmalen Impulse des Signals 82 durch Integration in sägezahnförmige Impulse verwandelt werden, aus denen durch Filterung leicht Klangsignale z.B. für das Celloregister, das Prinzipale und Register mit offenen Lippenpfeifen erzeugt werden können. Mit der Erkenntnis des Schwingungsformtyps, der erforderlich ist, um eine spezielle Orgelstimme mit einem Minimum an Filterung zu erzeugen, kann man also ausgehend von einem Rechteckschwingungs signal von einem Tonsignalgenerator im gleichen Instrument Impulse oder Signale zur Verfügung stellen, die zusätzliche unterschiedliche Schwingungsformen haben, von denen die eine sich besonders für die

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Erzeugung der Klänge gewisser Register eignet, während die andere für die Klänge anderer urgelstimmen zweckmäßiger ist. Die Integration wird vorzugsweise mit Operationsverstärkern durchgeführt, die die relative Amplitude aller in dem zugeführten Signal enthaltenen Oberwellen um volle 6dB pro Oktave im ganzen interessierenden Tonfrequenzbereich ändern und außerdem immer die Phase aller interessierender Oberwellen, die im zugeführten Signal enthalten sind, unabhängig von der Schwingungsform des zugeführten Signals um im wesentlichen 90° verschieben. Eine Operationsverstärker-Integrierschaltung (die als Filter bezeichnet werden kann) hat also ganz andere Eigenschaften als die norm ilen Tiefpaß- oder Hochpnßfilter, deren Phasenverschiebungen sich in einem großen Bereich ändern und von der Wahl der Grenzfrequenzen sowie den Frequenzen der in den zugeführten Signal enthaltenen Teilschwingungen oder Oberwellen abhängen. Es ist zwar bekannt, Operationsverstärker als Integrier- oder Differenzierschaltungen zu verwenden, bisher sind sie jedoch nach diesseitigem Wissen im Klangsignalerzeugungsteil einer elektronischen Orgel noch nicht in der hier angegebenen Weise verwendet worden.

Ein Operationsverstärker ist bekanntlich eine gleichspannungsgekoppelte Verstärkerschaltung mit Differenzeingängen und unsymmetrischem Ausgang, die nur auf die Spannungsdifferenz zwischen ihren beiden Eingangsklemmen, nicht jedoch auf gleiche Potentialanteile an den Eingangsklemmen anspricht. Ein in positiver Richtung verlaufendes Signal an der invertierenden Eingangsklemme liefert ein in negativer Richtung verlaufendes Signal an der Ausgangsklemme, während das gleiche Eingangssignal an der nicht invertierenden Eingangsklemme ein in positiver Richtung verlaufendes Ausgangssignal erzeugt. Der Verstärkunqsgrad eines Operationsverstärkers ist ohne Gegenkopplung extrem hoch und seine Betriebseigenschaften werden

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in hohem Maße durch die Art und Anordnung von Rückkopplungsschal tungse leinen ten bestimmt, 'He zwischen die Ausgangsklemme und die invertierende Eingangsklemme geschaltet sind. Der außerordentlich hohe Verstärkungsgrad eines Operationsverstärkers gestattet es, mit einem Operationsverstärker eine echte Integrierschaltung aufzubauen, die eine Fitlerwirkung von 6dB pro Oktave im ganzen Audiospektrum hat und trotzdem noch bei den höchsten F equenzen, die von Interesse sind, eine brauchbare Verstärkung zwischen Eingangsklemme und Ausgangsklemme bewirkt. Pc: der praktischen Realisierung des Erfindungsgedankens wird vorzugsweise von den vorteilhaften Eigenschaften der Operationsverstärker und ihrer Verfügbarkeit in Form von preisg+nstigen intergrierten Schaltkreisen Gebrauch gemacht.

Bei einer Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 werden Impulse der Form des Signals 82 auf der Sammelschiene 84 von einer Oktave der Orgel gesammelt, bei dem vorliegenden Beispiel von der ersten Oktave, und der invertierenden Eingangsklemme eines ersten Operatio-sverstärkers 90 zugeführt, dessen nicht invertierende Eingangsklemme über einen Widerstand 92 mit einer Klemme 94 verbunden ist, an der eine Vorspannung liegt. Wenn also irgendwelche Tasten der Klaviatur innerhalb der ersten Oktave betätigt werden, gelangen die schmalen Impulse der entsprechenden Signale 82 mit Frequenzen, die den jeweils gespielten Noten entsprechen, zur invertierenden Eingangnklemme des Operationsverstärkers. Der Operationsverstärker 90 hat ferner eine Ausgangsklemme 100, welche über eine Gegenkopplungsschaltung, welche einen Widerstand 96 und einen mit diesem in Reihe geschalteten Kondensator 98 enthält, mit der invertierenden Eingangsklemme verbunden ist. Die Werte des

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Widerstands 96 und des Kondensators 98 sind so gewählt, daß der Abfall von -6dB pro Oktave praktisch völlig durch die Reaktanz des Kondensators 98 bestimmt wird. Der Operationsverstärker und die Gegenkopplungsschaltung bilden also eine Integrierschaltung, welche am Ausgang ein sägezahnförmiges Impulssignal 102 entsprechend den der invertierenden Eingangsklemme zugeführten schmalen Impulsen des Signales 82 liefert, wobei das Sägezahnsignal im interessierenden Tonfrequenzbereich, also zwischen der niedrigsten und der höchsten Frequenz der ersten Oktave eine Spektralneigung oder einen Amplitudenabfall der Oberwellen oder Teilschwingungen von 6dB pro Oktave aufweist. Das Signal der niedrigsten Frequenz, das der Sammelschiene 84 zugeführt wird, entspricht also der Note C, während die höchste Frequenz der Note B entspricht und geringfügig kleiner als das Doppelte der Frequenz der Note C ist; die Amplitude des sägezahnfOrmigen ImpuTssignales 102, das aus einem dem Eingang zugeführten Signal 82 mit der Frequenz entsprechend der Note B resultiert, wird also eine Amplitude haben, die geringfügig kleiner als die Hälfte des Sägezahns ist, der durch ein Eingangssignal 82 mit einer Frequenz entsprehend der Note C erzeugt wird. Wenn man also annimmt, daß die Impulse der Eingangssignale entsprechend den Noten C und B die gleiche Amplitude haben, wird sich eine Amplitudendifferenz von 6 dB der resultierenden Sägezahnschwingungen ergeben. Es ist schwierig, Amplitudendifferenzen von bis zu etwa 3dB zu unteraheiden und die Werte der Schaltungselemente der Tastschaltung gemäß Fig. 2 werden vorzugsweise so gewählt, daß die oberen Frequenzen in einer vorgegebenen Oktave um etwa 3dB bezüglich der Frequenz der untersten Note in der Oktave angehoben werden, so daß die sägezahnfOrmigen Impulssignale, die an der Ausgangsklemme 100 des Operationsverstärkers auftreten. Amplituden haben, die sich um höchstens 3dB unterscheiden, also innerhalb dieses Bereiches als konstant angesehen werden könne, wobei die Amplitude der höherfrequenten sägezahnförmigen Impulssignale geringfügig niedriger sind als

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diejenigen, die den Noten kleinerer Frequenzen entsprechen.

Wegen der durch die Integrierschaltung eingeführten Dämpfung von 6dB pro Oktave ist es einleuchtend, daß wenn man versuchen würde, die Signale für alle Noten im ganzen Bereich der Klaviatur einer einzigen Integrierschaltung zuzuführen, die Signale entsprechend den höchsten Noten im Vergleich zu den niederfrequenten Signalen derart gedämpft würden, daß die Anordnung unbrauchbar wäre. Es wird daher für jede Oktave eine eigene Integrierschaltung verwendet und bei der in Fig. 3 beispielweise dargestellten Schaltungsanordnung für fünf Oktaven sind daher noch vier zusätzliche Operationsverstärker 104, 106, Io8 und 110 vorgesehen, deren invertierenden Eingangsklemmen die auf Sammelschienen 84a, 84b, 84c bzw. 84d die gesammelten Signale entsprechend den Noten der zweiten, dritten, vierten bzw.fünften Oktave zugeführt werden. Diese zusätzlichen Operationsverstärker sind jeweils mit einer Gegenkopplungsschaltung versehen, die einen Kondensator enthält, dessen Reaktanz so gewählt ist, daß sich im interessierenden Frequenzbereich ein Amplitudenabfall von 6dB pro Oktave ergibt. Jeder Operationsverstärker liefert also an seiner Ausgangsklemme entsprechend den scharfen Impulsen der seiner invertierenden Eingangsklemme zugeführten Signale 82 ein Sägezahnsignal entsprechender Frequenz.

Ein Operationsverstärker hat die Eigenschaft, daß seine Ausgangsimpedanz sehr klein ist und die Ausgangsklemme 100 kann daher als Quelle niedriger Impedanz für das sägezahnförmige Impulssignal 102 angesehen werden. Die invertierende Eingangsklemme eines Operationsverstärkers hat ebenfalls eine sehr niedrige Impedanz, was ihn zu einem idealen Addier- oder Mischverstärker zum Vereinigen oder Mischen der Ausgangssignale von den fünf Operationsverstärkern 9O, lOO, 106, 108 und 110 macht, so daß also für diesen Zweck ein

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weiterer Operationsverstärker 112 vorgeshen wird. Der Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers 112 wird durch eine (als Gegenkopplung wirkende) Rückkopplungsschaltung gesteuert, die aus einem zwischen die Ausgangsklemme 116 des Operationsverstärkers 112 und dessen invertierende Eingangskiemine geschalteten Widerstand 114 besteht, dessen Wert so gewählt ist, daß unabhängig von der Anzahl der Noten, die auf der Klaviatur gespielt werden sollen, die Ausijangssignale an der Klemme 116 den Verstärker nicht überlasten, gleichzeitig jedoch eine so hohe amplitude haben, wie es die Speisespannung zuläßt. Wegen der niedrigen Impedanz an der Ausgangsklemme jedes integrierenden Operationsverstärker und der niedrigen Impedanz an der Eingangsklemme des zum Mischen dienenenden Operationsverstärkers 112 ist die Amplitude der Signalmischung lediglich proportional den Widerstandnwerten von Mischwiderständen 120, 120a, 120b, 120c und 12Od, welche zwischen die Ausgangsklemmen der Operationsverstärker 90, 104, 106, 108 und 110 einerseits und r\ ie invertierende E in gangs klemme des die Signale vereinigenden Operationsverstärkers 112 geschaltet sind. Das heißt, daß bei Verdopplung des Widerstandswertes des Widerstandes 120 das vom integrierenden Operationsverstärker 90 auf den zur Mischung dienen len Operationsverstärker 112 gekoppelte Signal halbiert würde. Da die Amplitude des sägezahnförmigen Impulssignales 102 innerhalb einer vorgegebenen Oktave dazu neigt, geringfügig niedriger zu werden, wenn man die Tonleiter nach oben gehl, können die Widerstände 120, 120a, ...12Od geringfügig unterschiedliche Werte haben und durch geeignete Wahl ist es möglüi, die Amplituden an den Grenzen zwischen den Oktaven so einzustellen oder abzugleichen, daß der Verlauf der Amplituden des Ausgangssignals in Abhängigkeit von der Frequenz der in Fig. 3D und nirht der in Fig. 3A dargestellten Kurve entspricht.

Aus der bisherigen Beschreibung ist ersichtlich, daß mit einer verhältnismäßig begrenzten Anzahl von Operationsverstärker-Integrierschaltungen, nämlich einem pro Oktave der

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Klaviatur, die aus den schmalen Impulsen bestehenden Signale 82 derart in Sägezahnschwingungen umgesetzt werden können, daß die Amplitudenschwankungen bzw. Differenzen von Note zu Mote inner innerhalb enger Grenzen liegen. Wie noch später erläutert werden wird, kann man die Sägezahnaignale so filtern, daß man Klangsignale für diejenigen Orgelstimmen erhält, die sich am leichtesten von einem Sägezahnschwingungesignal ableiten lassen. Die Klänge von Zungenstimmen und gewisse Streicherstimmen lassen sich am besten aus scharfen, schmalen Impulsen gewinnen, wie denjenigen, die die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 liefert und gemäß einem Merkmal der Erfindung werden Impulse dieser Form zur Verfügung gestellt, um mittels geeigneter FiI terschaltungen Klangsignale für diese Stimmen zu erzeugen. Es wäre zwar möglich, an jede Sammelschiene 84, 84a usw. einen Operationsverstärker anzuschließen, um die auf diesen Sammelschienen auftretenden scharfen Impulse abzunehmen, wegen der niedrigen Eingangsimpedanz eines Operationsverstärkers würde jedoch durch die Wechselwirkung der auf den Sammelschienen auftretenden Impulse eine gewisse Signalverzerrung auftreten. Es hat sich daher als zweckmäßiger erwiesen, Impulse mit einer Schwingungsform, die im wesentlichen der der Impulse des Signals 82 entspricht, durch Differenzieren der an den Ausgangsklemmen der Operationsverstärker 90, 104, 106, 108 und 110 auftretenden sägezahnförmigen Impulssignale zu gewinnen. Zu diesem Zwecke wird das sägezahnförmige Impulssignal von der Ausgangsklemme 100 des Operationsverstärkers 90 einer Differenzierschaltung zugeführt, welche aus einem Kondensator 122, der mit einem Widerstand 124 in Reihe geschaltet und mit der invertierenden Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 126 verbunden ist. Da die Impedanz an der Ausgangsklemme 100 des Operationsverstärkers 90 niedrig ist und das gleiche für die invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 126 gilt, ist der vom Operationsverstärker 90 zum Operationsverstärker 126 fließende Strom proportional der Impedanz der verbindenden Schaltungsanordnung und wenn diese Impedanz in

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erster Linie durch die Reaktanz des Kondensators bestimmt wird, ist der Strom bei höheren Frequenzen höher. Der Widerstand hat einen verhältnismäßig niedrigen Wert, der so gewählt ist, daß die Differenzierwirkung auf die interessierenden Frequenzen begrenzt und verhindert wird, daß Oberwellen sehr hoher Ordnung, die außerhalb des musikalisch interessierenden Frequenzbereiches liegen, dem zum Mischen oder Vereinigen der Signale dienenden Operationsverstärker 126 zugeführt werden. Bei geeigneter Wahl der Werte des Kondensators 122 und des Widerstandes 126 wird also die Differenzierschaltung einen Amplitudengang von 6 dB im Frequenzspektrum einer Oktave bewirken und das Ausgangssignal des Operationsverstärl..jrs 126 wird dementsprechend im wesentlichen die Form der Impulse des Signals 82 haben, das ursprünglich der Integrierschaltung zugeführt wurde. Eine entsprechende Differenzierschaltung ist zwischen die Ausgangsklemme jedes der anderen integrierenden Operationsverstärker 104, 106, 108 und 110 einerseits und die invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers andererseits geschaltet, wobei die Werte der Kondensatoren in den verschiedenen Differenzierschaltungen entsprechend dem gewünschten Frequenzgang in den jeweiligen Oktaven gewählt sind und an der Ausgangsklemme des die Signale vereinigenden und mischenden Operationsverstärkers Signale relativ gleichförmiger Amplitude auftreten, die vorzugsweise im ganzen Tonhöhenbereich des Instruments nicht mehr als etwa 3dB schwanken soll.

Die eine Ausgangsschwingung des Tonsignalgeneratorsystems gemäß Fig. 2 wird also in zwei weitere, verschiedene Schwingungsformen derselben Frequenz umgesetzt, die einerseits die Form einer Sägezahnschwingung und andererseits die Form scharfer, schmaler Impulse haben und sehr verschiedene Klangcharakteristik aufweisen; da jedoch die Integrierschaltungen bei allen Frequenzen in denen ihnen zugeführten Signalen eine Phasenverschiebung von 90° und die Differenzierschaltung

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in gleicher Weise eine Phasenverschiebung von 90° verursacht, liegen die Phasenunterschiede zwischen der Grundschwingung und den Teil- oder Oberschwingungen der sägezahnförmigen Signale an der Ausgangsklemme 116 des mischenden Operationsverstärkers 112 und die Grundschwingungen und Teil- bzw. Oberschwingungen des aus den scharfen Impulsen bestehenden Signals an der Ausgangsklemme 128 des vereinigenden Operationsverstärkers 126 immer innerhalb von im wesentlichen 90°. Die Phasendifferenz kann nicht größer als 90° werden und sie wird auch kaum jeweils wesentlich kleiner als 90° sein; diese bekannte Phasendifferenz ist sehr wichtig für die folgende Weiterverarbeitung der Signale.

Wenn die Orgel gespielt wird, erscheinen also die gespielten Noten als sägezahnförmige Signale an der Ausgangsklemme 116 und als Signale in Form scharfer Impulse an der Ausgangsklemme 128. Es ist bekannt, daß ein sägezahnförmiges Signal einen Oberwellengehalt hat, der es gestattet, aus ihm durch Filterung Klänge der Cello-Stimme, des Prinzipales und offener Pfeifen zu erzeugen; das sägezahnförmige Signal an der Ausgangsklemme 116 wird daher drei parallelgeschalteten Filterschaltunge η zugeführt, welche Cello-, Prinzipale- und offene-Pfeifen-Registerschalter 130, 132 bzw. 134 enthalten. Das Cello- "Filter" ist eine reine Widerstandsschaltung, welche aus Widerständen 136 und 133 besteht; das Prinzipale-Filter ist ein einstufiges Tiefpaßfilter, welches in Reihe geschaltete Widerstände 140 und 142 sowie einen nach Masse führenden Kondensator 144 enthält und das Filter für die Klänge der offenen Pfeifen ist ein zweistufiges Tiefpaßfilter, das in Reihe geschaltete Widerstände 146, 148 und 150 sowie von den Verbindungen der Widerstände 146, 148 bzw. 148, 150 und Masse geschaltete Kondensatoren 152 bzw. 154 enthält. Die Ausgangsklemmen der drei Filter sind miteinander und mit dem Eingang eines die Signale vereinigenden oder mischenden Vor-

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Verstärkers 156 verbunden, der vorzugsweise aus einem Operationsverstärker besteht und mit seiner invertierenden Eingangsklemme 153 an die Ausgänge der Filter angeschlossen ist. Das Prinzipale-Tiefpaßfilter verändert die Struktur der ihm zugeführten sägezahnförmigen Schwingung und wird bei den höheren Frequenzen eine Phasenverschiebung von maximal 9)" bezüglich des Cello-Signals einführen. Da sich zwei Signale, deren Phase sich um 90° unterscheidet, weder addieren noch subtrahieren, tritt keine unerwünschte Signalauslöschung auf, wenn das Cello-Register oder das Prinzipale gleichzeitig gespielt werden. Das zweistufige Filter für das offene-Pfeifen-Tegister erzeugt eine maximale Phasenverschiebung von 180° bezüglich -der ungefilterten Sägezahnschwingung des Cello-Filters, die Phasenverschiebung von 180° tritt jedoch nur bei hohen Frequenzen auf, bei denen die Kondensatoren 152 und 154 eine im Vergleich zu den Widerständen 146, 148 und 150 sehr niedrige Impedanz haben. Es ist also zwar möglich, daß beim gleichzeitigen Spielen des Cello- und Pfeifen-Registers wegen der Phasendifferenz von 130° eine gewisse Signalauslöschung eintritt, dies bringt jedoch in der Praxis keine ernstlichen Schwierigkeiten mit sich, da die um 180° in der Phase verschobenen Oberwellen durch die Filterwirkung so stark gedämpft sind, daß sie die entsprechenden Oberwellen im Cello-Klangsignal nicht wesentlich schwächen können.

Die an der Ausgangsklemme 128 des Operationsverstärkers 126 auftretenden schmalen Impulse, die sich auf Grund ihrer Oberwellenstruktur für die Ableitung von Zungenklängen eignen, werden zwei weiteren Filterschaltungen zugeführt, von denen die eine einen Prinzipal-Registerschalter 160 und die andere einen Zungenstimmen-Registerschalter 172 enthält. Das Prinzipal-Filter ist ein Tiefpaßfilter mit Widerständen 164 und 166 sowie einem Kondensator 168, welches das Impulssignal derart abwandelt, daß ein dem Cello etwas ähnlicherer doch immer noch von diesem ganz verschiedener Klang

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entsteht. Da das Prinzipal-Klangsignal von einer Impulsschwingung abgeleitet wird und da die Übertragungscharakteristik des Tiefpaßfilters bei einer wesentlich höheren Frequenz abzufallen beginnt als die Integrierschaltungen mit den Operationsverstärkern 90, 104 usw., die die Sägezahnschwingungen erzeugen, aus denen das Impulssignal durch Differentiation gewonnen wurde, haben die Oberwellen niedrigerer Ordnung im Falle des Prinzipals eine mehr gleichbleibende Amplitude als es bei der Oberwellenstruktur des Cello-Klanges der Fall ist. Es kann zwar eine gewis'· > Phasenauslöschung zwischen den Signalen für das Prinzipal und die offenen Pfeifen auftreten, die Praxis hat jedoch gezeigt, daß eine solche gegenseitige Auslöschung von SSgnalanteilen minimal ist und daß die Ausgangssignale vom Prin zipal-Filter daher mit denen des Cello-Filters gemischt werden können, indem man den Ausgang des Prinzipal-Filters ebenfalls an die invertierende Eingangsklemme 158 des die Signalvereinigung odei -mischung bewirkenden Operationsverstärkers 156 anschließt.

Zungenstimmenregister, eine rein Ohm'sche Schaltung aus in Reihe geschalteten Widerständen 170 und 172 verursacht keinerlei Phasneverschiebungen in den zugeführten Impulssignalen, andererseits ist das Impulssignal am Ausgang des Operationsverstärkers 126 wegen der Wirkung der Differenzierschaltungen 122-124 um 90° in der Phase bezüglich des sägeZ'-'hnförmigen Impulssignals an der Ausgangsklemme 116 des mischend», η Operationsverstärkers 112 verschoben, wenn also das Zungenstimmensignal mit den Cello-, Diapason- und offenen-Pfeifen-Signalen gemischt würde, träte bei gleichzeitiger Einschaltung des Zungenstimmen- und des Diapason-Registers eine starke Auslöschung vieler harmonischer Teilschwingungen ein, dasselbe gilt für den Fall, daß das Zungenstimmenregister und das Register für offenen Pfeifen oder alle diese drei Register gleichzeitig gespielt würc n. Dieses Problem wird je-

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doch dadurch auf einfache Weise gelöst, daß die Ausgangsklemme des Zungenstimmenfilters 170-172 mit der nichtinvertierenden Eingangsklemme 174 des Operationsverstärkers 156 verbunden wird. Dadurch, daß das Zungenstiirunensignal der nichtinvertierenden Eingangsklemme zugeführt wird, kann es nicht vom Diapason-Signal subtrahiert werden und es wird in der Praxis sogar bei den höheren Frequenzen gleichphasig sein, während es bei den niedrigen und mittleren Frequenzen eine relative Phasenverschiebung von 90° aufweist. In entsprechender Weise ergeben sich auch kaum Probleme hinsichtlich einer phasenbedingten Auslöschung zwischen den Signalen für die Zungenstimmen und die offenen Pfeifen und dann nur bei den sehr hohen Frequenzen, wo das Tiefpaßfilter für die Klänge der offenen Pfeifen die oberen Teilschwingungen stark dämpft, so daß dieser Effekt praktisch kaum merklich ist. Die Ausgangsklemme des mischenden Operationsverstärkers 156 ist mit dem Hauptverstärker- und Lautsprechersystem der Orgel verbunden, das durch einen Block 176 schemai-isch dargestellt ist.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform einer Klangsignalerzeugungseinrichtung gemäß der Erfindung, bei welcher das "Treppenstufen - Verfahren", wie es z.B. in der eingangs bereits erwähnten US-PS 2 533 821 beschrieben ist, benutzt wird, um anfänglich aus den durch einen konventionellen Tonsignalgenerator erzeugten Rechtecksignalen eine Sägezahnschwingung zu synthetisieren. Da die Synthese der Sägezahnschwingung auf der Addition von Rechteckschwingungen einer Grundfrequenz, dem Doppel der Grundfrequenz und dem Vierfachen der Grundfrequenz mit geeigneten Amplitudenverhältnissen beruht, sind die zu addierenden Signale notwendigerweise phasensynchronisiert; es muß also z.B. ein Generator vom Typ eines synchronisierten Oktavengenerators verwendet werden. Rechteckschwingungssignale der Frequenzen f, 2f und 4f werden den Basiselektroden von Schalttransistoren 200, 202 bzw. 204 zuge-

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führt, deren Emitterelektrode jeweils, wie dargestellt, mit Masse verbunden ist. Die Kollektorelektroden der Transistoren 200, 202 und 204 sind jeweils über einen Widerstand 206, 208 bzw. 210 mit einem gemeinsamen Schaltungspunkt 212 verbunden, an den ferner eine RC-Zeitkonstantenschaltung angeschlossen ist, welche einen Kondensator 214 und einen Widerstand 216 enthält. Der Zeitkonstantenschaltung wird beim Schließen eines Tastenschalters 220, der einem Schalter unter einer der Tasten des Manuals oder der Klaviatur der Orgel entspricht, eine Betriebsspannung von einer als Batterie dargestellten Spannungsquelle 218 zugeführt. Diese Schaltungsanordnung, die für jede Note der Klaviatur einmal vorhanden ist, ähnelt der Tastschaltung gemäß Fig. 2 mit der Ausnahme, daß sie drei Transistoren anstelle von nur einem enthält; die Hüllkurvenschaltung ist jedoch allen drei Transistoren gemeinsam. Wie bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 sind die Transistoren jeweils so ausgelegt, daß sie in der Sättigung arbeiten, wenn das dem betreffenden Transistor zugeführte Rechteckschwingungssignal seinen oberen Wert hat, so daß dann der Kollektor durch die Kollektor-Emitter-Strecke mit Masse verbunden wird. Wenn der Tastenschalter 20 geschlossen wird, lädt die Spannung von der Spannungsquelle 218 den Kondensator 214 über den Widerstand 216 auf und RechteckschwingungssignaIe entsprechend den drei Eingangssignalen treten an entsprechenden Ausgangsleitungen 222, 224 bzw. 226 jeweils mit einer Anklingcharakteristik auf, die der Zeitkonstante des Widerstandes 216 des Kondensators 214 entspricht. Wenn der Tastenshalter geöffnet wird, klingen die Noten in entsprechender Weise weich an, während sich die Ladung am Kondensator 214 allmählich verringert und schließlich verschwindet. Die Rechteckschwinungssignale werden den jeweiligen Ausgangsleitungen über Widerstände 228, 230 bzw. 232 zugeführt. Jede Ausgangsleitung ist über einen Arbeitswiderstand 221, 223 bzw. 225 mit Masse verbunden. Es dürfte klar sein, daß elf wei-

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tere Tastschaltungen der beschriebenen Art für die übrigen Noten der ersten Oktave in entsprechender Weise mit den Ausgangsleitungen 222, 224 und 226 verbunden sind und daß zwölf solcher Tastschaltungen für jede der übrigen Oktaven der Orgel erforderlich sind. In Fig. 4 sind Ausgangsleitungen 222a, 224a, 226a bis 222d, 224d und 226d für vier weitere Oktaven dargestellt.

Die Rechteckschwingungssignale, die auf den Ausgangsleitungen 222, 224 und 226 auftreten, werden mittels einer Widerstandsschaltung aus Widerständen 234, 236 und 238 vereinigt und der invertierenden Eingangsklemme eines zum Mischen der Signale dienenden Operationsverstärker 240 zugeführt. Der Widerstandswert des Widerstandes 2 36 ist im wesentlichen doppelt so groß wie der des Widerstandes 234 und der Widerstand 238 hat den doppelten Wert wie der Widerstand 236 oder den vierfachen Wert des Widerstandes 234, so daß die drei Rechteckschwingungssignale im richtigen Amplitudenverhältnis gemischt oder vereinigt werden und an der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 24O die gewünschte Treppenschwingung 242 ergeben, die eine Sägezahnschwingung nachbildet. Die drei Rechteckschwingungssignale, die auf den drei Ausgangsleitungen für die anderen Oktaven auftreten, werden in entsprechender Weise vereinigt und der invertierenden Eingangsklemme entsprechender Operationsverstärker 244, 246, 248 und 250 zugeführt. An den Ausgangsklemmen dieser weiteren Operationsverstärker treten also Treppenschwingungen auf, die eine ähnliche Form wie die Treppenschwingung 242 jedoch progressiv höhere Frequenzen haben. Die Ausgangsklemmen der Operationsverstärker 240, 244, 246, 248 und 250 sind über entsprechende Widerstände 252, 254, 256, 258 und 260 mit der invertierenden Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 262 verbunden, an dessen Ausgangsklemme 264 ein näherungsweise sägezahnförmiges Treppenschwin-

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gungssignal einer der gespielten Note entsprechenden Frequenz auftritt. Wie bei der Einrichtung gemäß Fig. 3 werden die Vierte der Widerstände 252, 254, 256, 258 und 260 zur Kompensation des Effektes, daß die Amplituden der Klangsignale der verschiedenen Noten einer gegebenen Oktave mit zunehmender Tonhöhe etwas anzunehmen streben, so gewählt, daß die Treppenschwingungen im ganzen Frequenzbereich der Orgel im wesentlichen gleiche Amplituden haben. Die an der Ausgangsklemme 264 des Operationsverstärkers 262 auftretende synthetisierte Sägezahnschwingung ist das musikalische Äquivalent der Sägezahnspannung, die an der Ausgangsklemme 116 des Operationsverstärkers 112 in Fig. 3 auftritt und man kann aus ihr daher durch ähnliche Filterung Klangsignale für die Stimmen des Cello, Diapason odor Prinzipale und der offenen Pfeifen herstellen.

Unter Verwendung von Schaltungen, die denen ähnlich sind, welche bei der Einrichtung gemäß Fig. 3 zum Erzeugen scharfer Impulse aus dem sägezahnförmigen Signal verwendet werden, werden die synthetisierten Schwingungssignale von den Ausgangsklemmen der Verstärker 24O bis 250 differenziert, um ein Signal aus schmalen Impulsen zu erzeugen, das sich beispielsweise für die Erzeugung von Klangsignalen für Zungenstimmen und gewisse Streicherstimmen eignet. Unter Ausnutzung der niedrigen Impedanz des Ausganges und des Einganges eines Operationsverstärkers, aufgrund derer der Strom zwischen dem Ausgang des einen und dem Eingang des anderen proportional der Impedanz des verbindenden Stromweges ist, ist bei der dargestellten Ausführungsform die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 214 über eine Differenzierschaltung aus einem Kondensator 270, dem ein Widerstand 272 in Reihe geschaltet ist, mit der invertierenden Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 274 verbunden. Der Kondensator 270 hat einen solchen Viert, daß der Frequenzgang pro Oktave 6 dB beträgt, so daß die Ausgangssignale

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Hi

276 des Operationsverstärkers 274 wie dargestellt aus scharfen Impulsen bestehen, die obwohl sie kleine Spitzen an jeder Stufe aufweisen den scharfen Impulsen, die an der Ausgangsklemme 128 des Operationsverstärkers 126 der Einrichtung gemäß Fig. 3 auftreten, musikalisch äquivalent sind. Die Ausgangsklemmen der anderen vier Operationsverstärker 244 bis 250 sind Ober entsprechende Differenzierschaltungen ebenfalls an die invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 274 angeschlossen. Durch geeignete Wahl der Werte der Kondensatoren, die in erster Linie die Impedanzen zwischen den Ausgängen der fünf verschiedenen Operationsverstärker und dem Eingang des mischenden Operationsverstärkers 274 bestimmen, können die Amplituden der einzelnen Oktaven so abgeglichen werden, daß sich Ausgangssignale relativ gleichförmiger Amplituden ergeben, deren Abweichungen voneinander im ganzen Frequenzbereich des Instruments höchstens 3dB betragen. Die scharfen Impulse 276 und die synthetisierte Sägezahnschwingung an der Ausgangsklemme 264 des Operationsverstärkers 262 haben dieselben Phasenbeziehungen wie die entsprechenden Signale bei der Einrichtung gemäß Fig. 3 und nach Filterung in Schaltungen, die den in Fig. 3 dargestellten Filterschaltungen entsprechen können, lassen sie sich daher in einem Operationsverstärker in der gleichen Weise kombinieren, wie es in Verbindung mit Fig. 3 erläutert worden ist.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es erforderlich, hinsichtlich des Amplitudenganges Schwankungen innerhalb eines Bereiches von etwa 3 dB in Kauf zu nehm·η, wenn die Klangsignale jeweils oktavenweise verarbeitet werden. Selbstverständlich ist die gemeinsame Verarbeitung der Signale einer Oktave nur eine beispielsweise Möglichkeit und man kann selbstverständlich auch Gruppen von Noten, die mehr oder weniger als eine Oktave umfassen, in gleicher Weise verarbeiten.

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Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die es ermöglicht, aus einem Rechtecksignal zwei oder mehr zusätzliche Schwingungen zu erzeugen, die jsweils sowohl geradzahlige als auch ungeradzahlige Oberwellen oder Harmonische enthalten und bei der jedes Ausgangssignal genau wie gewünscht abgeglichen bzw. hinsichtlich seines Frequenzganges eingestellt werden kann. Die Einrichtung gemäß Fig. 5 benötigt ebensowenig wie die gemäß Fig. 2 synchronisierte Oktavenrechteckschwingungsquellen für einen ordnungsgemäßen Betrieb.

Bei der Einrichtung gemäß Fig. 5 wird ein Rechtecksigna] 350 von einer entsprechenden Signalquelle der Basiselektrode eines Schalttransistors 352 zugeführt, dessen Emitter an Masse liegt. Die Schaltungsanordnung ist so ausgebildet, daß der Transistor 352 im Sättigungsbereich arbeitet, wenn das Rechtecksignal 350 seinen oberen Amplitudenwert hat, so daß dann praktisch der Kollektor des Transistors 352 über die Kollektor-Emitter-Strecke mit Masse verbunden ist. Die Einrichtung enthält ferner eine Tastschaltung für das einer bestimmten einzelnen Note entsprechende Signal 350, welche einen Tastenschalter 358, eine als Batterie dargestellte Spannungsquelle 360, einen den Anklingvorgang bestimmenden Widerstand 362 und einen Hüllkurvenkondensator 364 enthält. Wenn der Tastenschalter 358 geschlossen wird, lädt sich der Hüllkurvenkondensator 364 über den Widerstand 362 mit einer durch die Werte des Widerstandes 362 und des Kondensators 364 bestimmten Zeitkonstante entsprechend der gewünschten Anklingcharakteristik des musikalischen Klanges auf. Während der Zeitintervalle, in der die Rechteckschwingung 350 ihren niedrigen Amplitudenwert hat, wirkt der Transistor 352 wie ein geöffneter Schalter und ein Impulsformungskondensator 361, dessen eine Klemme an Masse liegt, wird über einen Widerstand 366 aufgeladen. Wenn die als Eingangssignal dienende Rechteckschwingung 350 ihren hohen Wert annimmt, sättigt der Transistor 352 und entlädt den Kondensator 361 über eine Diode

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363 und einen Strombegrenzungswiderstand 369. An einem Schaltungspunkt 373 zwischen dem Kondensator 361 und dem Widerstand 366 tritt dementsprechend ein Signal 371 aus relativ schmalen, spitzen Impulsen auf, das sowohl geradzahlige als auch ungeradzahlige Oberwellen enthält. Der Schaltungspunkt 373 ist über einen Widerstand 365 mit einer Leiterschiene 384 verbunden, welche ihrerseits an die invertierende Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 3 90 angeschlossen ist. Die Leiterschiene 384 ist einer Anzahl von Tastschaltungen gemeinsam, im vorliegenden Falle zwölf Tastschaltungen. Da die Ausgangsspannuna eines Operationsverstärkers proportional zu seinem Eingangsstrom ist, wird die Ausgangsamplitude des Signales für jede · Note u.a. durch den Wert des Widerstandes 365 bestimmt.

Der Schaltungspunkt 373 ist ferner über einen

Widerstand 367 mit einer Leiterschiene 386 verbunden, die ihrerseits über einen Kondensator 391 an die nichtinvertierende Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 526 angeschlossen ist. Zwischen die Leiterschiene .186 und Nasse ist ein Arbeitswiderstand 393 geschaltet. Die Leiterschiene 386 kann allen Noten des Instruments gemeinsam sein. Die dem Widerstand 36 7 entsprechenden Widerstände der verschiedenen Tastschaltungen können so gewählt oder abgeglichen werden, daß sich irgend ein gewünschter Gang für die am Ausgang des Operationsverstärkers 526 auftretenden Signale für die verschiedenen Noten ergibt. Die Signale am Ausgang dieses Operationsverstärkers sind Impulsschwingungen, die in musikalischer Hinsicht den Ausgangsimpulsen vom Operationsverstärker 126 der Einrichtung gemäß Fig. 3 oder den Ausgangsimpulsen vom Operationsverstärker 2 74 der Einrichtung gemäß Fig. 4 entsprechen.

Die auf der Leiterschiene 384 auftretenden

Impulse werden der invertierenden Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 39O zugeführt, der mit einer (gegenkoppelnden)

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Rückkopplungsschaltung aus einem Widerstand 396 und einem Kondensator 398 versehen ist, die, wie in Verbindung mit Fig. 3 erläutert wurde, den Operationsverstärker in eine Integrierschaltung verwandelt, die einen Amplitudenabfall von 6dB pro Oktave bewirkt.

Ähnliche Operationsverstärker-Integrierschaltungen sind mit den Ausgangs-Leiterschienen 384a, 384b, 384c und 384d für die anderen Oktaven des Instruments verbunden. Die Ausgangssignale von den Integrierschaltungen werden über Widerstände 520, 52Oa...52Od vereinigt und der invertierenden Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 512 zugeführt, der mit einer Ohm¹sehen Gegenkopplungsschaltung versehen ist. Die Widerstände 520, 52Oa usw. können der Einfachheit halber gleiche Werte haben. Es ist bei dieser Ausführungsform am einfachsten, die Amplitudenverhältnisse der den verschiedenen Noten entsprechenden Signale, die an der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 512 auftreten, mit Hilfe der Widerstände 365 einzustellen oder abzugleichen, die den einzelnen Noten zugeordnet sind. Ein Hauptvorteil bei dieser Tastschaltung besteht darin, daß zwei oder mehr Ausgangssignale, jeweils mit individuellem Abgleich, gleichzeitig gewonnen werden können. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Widerstände 365 typischerweise so gewählt, daß die höchste Note in einer vorgegebenen Oktave auf der Leiterschiene 384 ein Signal ergibt, dessen Amplitude etwa 6dB größer ist als das Signal der tiefsten Note dieser Oktave, so daß der FrequenzabfIaI von 6dB pro Oktave, der durch die dieser Oktave zugeordnete Integrierschaltung verursacht wird, kompensiert wird.

Im vorstehenden sind also Ausführungsbeispiele einer Klangsignalerzeugungseinrichtung beschrieben, die unter Steuerung durch Rechteckschwingungssignale von einem Tonsignalgenerator arbeitet und bei der die Rechteckschwingungssignale

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zuerst in Signale anderer Schwingungsform umgewandelt werden, die sich besser für die Erzeugung von Signalen für bestimmte Orgelstimmen eignen. Bei der ersten Ausführungsform werden Rechteckschwingungsimpulse in scharfe oder spitze Impulse umgewandelt, während sie bei der zweiten Ausführungsform nach der bekannten Treppentechnik unter Bildung einer sägezahnartigen Schwingung synthetisiert oder zusammengesetzt werden. Bei der ersten Ausführungsform werden die scharfen oder spitzen Impulse durch Integrieren in sägezahnförmige Impulse umgewandelt, um solche für die Erzeugung von Signalen für bestimmte Orgelstimmen zur Verfügung zu haben, und die Sägezahnimpulse werden differenziert, um wieder die spitzen oder scharfen Impulse für die Gewinnung von Klangsignalen für andere Orgelstimmen zu erzeugen. Bei der zweiten Ausführungsform werden die synthetisierten Sägezahnschwingungssignale direkt verwendet und ähnliche spitze Impulse werden durch Differenzieren der synthetisierten Sägezahnschwingung gewonnen. Bei der dritten Ausführungsform wird eine Tastschaltung verwendet, deren Ausgangssignal-Amplituden man einfach einen gewünschten Frequenzgang verleihen kann, so daß bei Verwendung mit Integrierund/oder Differenzierschaltungen gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung eine Anzahl deutlich verschiedener Schwingungen erzeugt werden kann, die jeweils genau abgewichen, d.h. hinsichtlich der Frequenzabhängigkeit ihrer Amplituden in gewünschter Weise eingestellt werden können.

In jeder Einrichtung stehen also sowohl Sägezahnschwingungen als auch Signale in Form schmaler Impulse zur Verfügung, die beide ursprünglich von Rechteckinpulsen gewonnen wurden, die ihrerseits durch konventionelle Tonsignal oder Rechteckschwingungsgeneratoren erzeugt wurden. Bei dem Prozess der Uewandlung von einer Schwingungsform in eine an dere sei es durch eine Differenzierschaltung oder eine Inte-

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grierschaltung ergibt sich eine bekannte Phasenverschiebung von 90° unabhängig von der jeweiligen Teilschwingung und unabhängig von der Frequenz des der Schaltung zugeführten Signales der jeweiligen Noten; diese Eigenschaft ermöglicht die Vereinigung der Signale verschiedener Stimmen, ohne daß sich bestimmte Oberwellen in unerwünschter Weise gegenseitig auslöschen, wenn zwei oder mehr Register gleichzeitig gespielt werden.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen

sich z.B. dadurch abwandeln, daß man ein aus schmalen Impulsen bestehendes Signal durch zusätzliche in Reihe geschaltete Differenzierschaltungen in ein Signal aus noch kürzeren Impulsen umwandelt oder indem man eine SägeZahnschwingung in eine Schwingung mit noch weniger Oberwellen umsetzt, indem man sie einer weiteren Integration unterwirft. In allen Fällen kann der richtige Amplitudengang durch geeignete Vorverzerrung erhalten werden. Die Maßnahmen der Vorverzerrung oder Voranhebung und Integration oder Vorverzerrung oder Vorabschwächung und Differentiation können ferner auch in Verbindung mit Rechteckschwingungssignalen, die nur Oberteilen ungeradzahliger Ordnung enthalten, angewendet werden, um andere, nur Oberwellen ungeradzahliger Ordnung enthaltende Schwingungsformen mit anderem Amplitudenverhältnis der Oberwellen zu erzeugen.

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MS

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Claims (20)

1. Patentansprüche

   - ν
   .) Einrichtung zum Erzeugen eines Klangsignales

   für ein elektronisches Musikinstrument mit Quellen für Rechteckschwingungssignale, deren Frequenzen Noten dei Tonleiter entsprechen, und mit einer durch Tasten gesteuerten sowie eine Anzahl durch einen Spieler betätigbarer Tastenschalter enthaltenden Schaltungsanordnung zum Erzeugen zweier weiterer Impulssignale, deren Schwingungsformen voneinander und von der Rechteckform verschieden sind, aus den Rechteckschwingungssignalen, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Quellen (52; 200, 202, 204) für die Rechteckschwingungssignale (50) eine Tastschaltung (58 bis 66, 70 bis 74; 206 bis 240), welche bei Betätigung eines Tastenschalters (58, 220) ein erstes weiteres Inipulssignal (76; 242) einer dem betätigten

   Tastenschalter zugeordneten Frequenz liefert; daß eine Anzahl von Sammelschienen (84; 222, 224, 226) zur Vereinigung von ersten weiteren Impulssignalen, deren Frequenzen einer Anzahl gespielter Noten entsprechen, vorgesehen sind; daß die auf den verschiedenen Sammelschienen vereinigten ersten weiteren Impulssignale jeweils einer zugehörigen Umwändlungsschaltung (122 bis 126; 270 bis 274) zugeführt sind, die die ersten weiteren Impulssignale in zweite weitere Impulssignale (an 128; 274) umwandelt, wobei jede Umwandlungsschaltung im ganzen Frequenzbereich der ihr zugeführten ersten weiteren Impulssignale eine Filterwirkung von im wesentlichen 6dB pro Oktave ausübt und die Phase aller in den ersten weiteren Impulssignalen enthaltenen interessierenuen Oberwellen um im wesentlichen 90° verschiebt; und daß die Umwandlungsschaltungen alle mit einer Eingangsklemme eines ersten mischenden Verstärkers (126; 274) gekoppelt sind, an dessen Ausgangsklemme die zweiten weiteren Impulssignale der Frequenz der gespielten Noten zur Verfügung stehen.

   * ,gekoppelt sind

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   ORIGINAL INSPECTED
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste weitere Impulssignal (76) die Form spitzer Impulse hat, die sowohl geradzahlige als auch ungeradzahlige Oberwellen enthalten und daß die Umwandlunsschaltungen (90, 96, 98) jeweils eine Integrierschaltung enthalten, die das spitze Impulssignal in eine sägezahnförmigt· chwingung (102) umsetzen, die das zweite weitere Impulssignal bildet.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch

   gekennzeichnet, daß jede Integrierschaltung einen Operationsverstärker (90, 104, 106, 108, 110) enthält, dessen invertiei nder Eingangsklemme das Impulssignal (82) mit den spitzen Impulsen zugeführt ist und dessen Ausgangsklemme (lOO) über eine Rückkopplungsschaltung, welche einen kapazitiven Blindwiderstand (98) enthält, mit der invertierenden Eingangsklemme verbunden ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch

   gekenn eichnet, daß der erste mischende Verstärker (112) ein Operationsverstärker mit einer niederohmigen, invertierenden Eingangskiemine und einer Ausgangsklemme (116) ist und daß die Ausgangsklemme jedes als Integrator geschalteten Operationsverstärkers (90, 1O4, bis 110) mit der invertierenden Eingangsklemme des ersten mischenden Verstärkers (112) über eine Widerstandsschaltutig (120, 120a...12Od) gekoppelt ist, deren Widerstandswerte so bemessen sind, daß die Sägczahnsignale, welche an der Ausgangsklemme (116) des ersten mischenden Verstärkers auftreten, im ganzen Frequenzbereich des Musikinstrumentes eine im wesentlichen gleichmäßige Amplitude haben.

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   y-
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten weiteren Impulssignale (242) die Form einer synthetisierten Sägezahnschwingung haben, welche sowohl ungeradzahlige als auch geradzahlige Oberwellen enthält und daß die Umwandlungsschaltungen jeweils eine Differenzierschaltung (270, 272; 27Oa, 272a,... 27Od, 272d) enthalten, welche die synthetisierte Sägezahnschwingung (242) in spitze Impulse umwandelt, welche das zweite weitere Impulssignal (2 74) bilden.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Differenzierschaltung einen Kondensator (270, 27Oa bis 27Od) enthält, dessen Impedanzwert so gewählt ist, daß er im ganzen Frequenzbereich der der Differenzierschaltung zugeführten synthetisierten Sägezahnschwingungen einen Filtereffekt oder Frequenzgang von im wesentlichen 6dB pro Oktave ergibt und eine Frequenzverschiebung um im wesentlichen 90° aller in der Sägezahnschwingung enthaltener interessierender Oberwellen bewirkt, und daß die aus den scharfen Impulsen bestehenden Signale (274) am Ausgang des ersten mischenden Verstärkers (274) so abgeglichen sind, daß ihre Amplituden in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennze lehnet, daß die Ausgangsklemmen (100) der als Integrierschaltung arbeitenden Operationsverstärker (90, 104 bis 110) jeweils über eine Differenzierschaltung (122, 124; 122a, 124a...122d, 124d) mit einer eine niedrige Eingangsimpedanz aufweisenden invertierenden Eingangsklemme eines zweiten zum Signalmischen dienenden Operationsverstärkers (126) verbunden sind, wobei die Differenzierschaltungen jeweils so ausgebildet sind, daß das ihnen zugeführte sägezahnförmige Signal (102) in spitze Impulse (an 128) verwandelt werden, die im we sentlichen die gleich« Schwingungsform haben, wie die den als Integrierschaltungen arbeitenden Operationsverstärkern zuge-

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   führten spitzen Impulse.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Differenzierschaltung (122, 124) einen Kondensator (122) enthält, dessen Impedanz derart bemessen ist, daß im ganzen Frequenzbereich der sägezahnförmigen Signale, die der Differenzierschaltung zugeführt sind, eine Filterwirkung bzw. ein Frequenzgang von 6dB pro Oktave erzeugt und alle in der Sägezahnschwingung enthaltenen interessierenden Oberwellen um im wesentlichen 90° in der Phase verschoben werden; und daß die aus den spitzen Impulsen bestehenden Signale, die an der Ausgangsklemme (128) des zweiten zur Mischung dienenden Operationsverstärkers auftreten, so abgeglichen sind, daß ihre Amplituden in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander stehen.
9. 9. Einrichtung zum Erzeugen von Klangsignalen

   für ein elektronisches Musikinstrument mit Quellen für Rechteckschwingungssignale, deren Frequenzen den Noten einer Tonleiter entsprechen, gekennzeichnet durch eine mittels einer Tastatur steuerbare Schaltungsanordnung zum Erzeugen zweier weiterer Impulssignale, die voneinander und von der Rechteckform verschiedene Schwingungsformen haben und sich jeweils für die Erzeugung von Klangsignalen für bestimmte verschiedene Stimmen eignen, mit

   einer Anzahl von durch einen Spieler betätigbaren Tastenschalter; einer mit einer Rechtecksignalquelle verbundene Anordnung, die eine Tor- oder Tast-Schaltung enthält und bei Betätigung eines Tastenschalters ein erstes weiteres Impulssignal mit einer Frequenz, die dem betätigten Tastenschalter entspricht, liefert, einer Mehrere Leiterschienen enthaltenden Anordnung, die jeweils zur Sammlung derjenigen weiteren Impulssignale dienen, deren Frequenzen einer ausgewählten Anzahl von Noten entsprechen, eine der Anzahl der Leiterschienen gleiche Anzahl von Integrierschaltungen, denen jeweils die ersten weiteren Impulssignale

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   von einer ζ jeordneten Leiterschiene zugeführt sind und diese ersten weiteren Impulssignale in zweite weitere Impulssignale umwandeln, die eine andere, für die Erzeugung einer ersten Klasse von Stimmen-Klangsignalen geeignete Schwingungsform haben, wobei jede Integrierschaltung so ausgelegt ist, daß sie im ganzen ßrequenzbereich der ihr zugeführten ersten weiteren Impulssignale einen Filtereffekt oder Frequenzabfall von 6dB pro Oktave erzeugt und die Phase aller in den zugeführt-en Impulssignalen enthaltenen interessierenden Oberwellen in einer vorgegebenen Richtung um im wesentlichen 90 verschiebt, einem ersten Mischverstärker, dessen Eingangsklemme mit den Ausgängen aller Integrierschaltungen gekoppelt ist und dessen Ausgangsklemme zweite weitere Impulssignale der den gespielten R j ten entsprechenden Frequenzen liefert; einem zweiten Mischverstärker, dessen Eingangsklemme über individuelle Differenzier schaltungen mit den Integrierschaltungen gekoppelt ist, wobei jede der Differenzierschaltungen einen Kondensator enthält, dessen Impedanzwert so bemessen ist, daß er auf die der Differenzierscha] *-ung zugeführten Signale im ganzen Frequenzbereich der zweiten weiten ι Impulssignale eine Filterwirkung von im wesentlichen 6 dB pro Oktave ausübt und die Phase aller interessierenden Oberwellen in diesen Signalen um im wesentlichen 90° in der der vorgegebenen Richtung entgegengesetzten Richtung verschiebt, so daß an der Ausgangsklemme des zweiten Mischverstärkers Impulssignale auftreten, die eine von der Schwingungsform der zweiten weiteren Impulssignale verschieden Schwingungsform haben und sich zum Erzeugen von Klangsignalen einer zweiten anderen Klasse von Stimmen eignen.
10. 10. Einriciitung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der erste und der zweite Mischverstärker jeweils Operationsverstärker mit einer niedrigen Eingangsimpedanz an einer invertierenden Eingangsklemme sind; daß alle Integrierschaltungen mit der invertierenden Eingangsklemme des ersten Operationsverstärkers verbunden sind und daß alle Differenzierschaltungen mit der invertierenden Eingangsklemme des .,weiten Operationsverstärkers verbunden sind.

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11. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß jede Integrierschaltung einen Operationsverstärker enthält, dessen invertierender Eingangsklemnio die ersten weiteren Impulssignale zugeführt sind und daß die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers über eine Rückkopplungsschaltung, die einen kapazitiven Bl hidwiderstand enthält, mit der invertierenden Eingangsklemme gekoppelt ist.
12. 12. Einrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11,

    dadurch gekennzeichnet, daß die ersten weiteren Impulssigna]·· von dem ersten Mischverstärker einer ersten Filterschaltung zugeführt sind, die ein vorgegebenes erstes Orgelstimmen-Klangsignal erzeugt und die Phas·¹ mindestens einiger Oberwellen eines zugeführten ersten weiteren Impulssignals um etwa 90 verschiebt, daß die zweiten weiteren Impulssignale von dem zweiten Mischverstärker einer zweiten Filterschaltuny -ugeführt sind, die ein Klangsignal für eine vorgegebene andere Orgelstimme erzeugt und keine Phasenverschiebungen in einem zugeführten zweiten weiteren Signal bewirkt; daß das Ausgangssignal von der ersten Filterschaltung einer invertierenden Eingangsklemme eines dritten Mischverstärkers zugeführt ist und daß das Ausgangssignal von der zweiten Filterschaltung einer nichtinvertierenden Eingangsklemme des dritten Mischverstärkers zugeführt ist.
13. 13. Einrichtung nach Anspruch 9, 1O oder 11,

    dadurch gekennzeichnet, daß die ersten weiteren Impulssignale von dem ersten Mischverstärker einer ersten.Gruppe von Filterschaltungen zugeführt sind, die jeweils ein Klangsignal für eine andere Orgelstimme lieforn, wobei oine Filterschaltung dieser Gruppe keine Phasenverschiebung in einem zugeführten ersten weiteren Impulssignal verursacht und eine zweite Filterschaltung dieser Gruppe in einem zugeführten ersten weiterer Impulssignal eine Phasenverschiebung um etwa 90° bewirkt; daß die zweiten weiteren Impulssignale von dem zweiten Mischverstärker einer zweiten Gruppe von

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    -X-

    Filterschaltungen zugeführt sind, die jeweils ein Klangsignal für eine andere Orgelstimme erzeugen, wobei eine der Filterschaltungen der zweiten Gruppe keine Phasenverschiebung in einem ihr zugeführten zweiten weiteren Impulssignal verursacht und eine zweite Filterschaltung dieser zweiten Gruppe die Phase mindestens einiger Oberwellen in dem ihr zugeführten Signal um etwa 90 verschiebt; daß das Ausgangssignal von den beiden speziell erwähnten Filterschaltungen der ersten Gruppe und von der zweiten speziell erwähnten Filterschaltung der zweiten Gruppe einer invertierenden Eingangsklemme eines dritten Mischverstärkers zugeführt sind und daß das Ausgangssignal von der ersterwähnten Filterschaltung der zweiten Gruppe der nichtinvertiurenden Eingangsklemme des dritten Mischverstärkers zugeführt ist.
14. 14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Gruppe von Filterschaltungen eine dritte Filterschaltung enthält, die die Phase mindestens einiger Oberwellen eines ihr zugeführten ersten weiteren Signals um etwa 180° verschiebt und daß das Ausgangssi qnal von dieser dritten Filterschaltung der ersten Gruppe der invertierenden Eingangsklemme des dritten Mischverstärkers zugeführt ist.
15. 15. Einrichtung zur Klangerzeugung für ein

    elektronisches Musikinstrument, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines ersten und eines zweiten Impulssignales gleicher Frequenz, jedoch verschiedener Schwingungsformen, die jeweils sowohl geradzahlige als auch ungeradzahlige Oberwellen enthalten, wobei alle interessierenden Oberwellen, die in den ersten Impulssignalen enthalten sind, im wesentlichen phasengleich mit allen in den zweiten Impulssignalen enthaltenen interessierenden Oberwellen sind; i

    einer mit dem ersten Impulssignal gespeisten ersten Filterschaltung, die aus diesem Impulssignal ein einer ersten Stisae entsprechendes Ausgangssignal erzeugt und die Phase Mindestens

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    einiger Oberwellen des ihr zugeführten ersten Impulssignals um etwa 90° verschiebt;

    eine mit dem zweiten Impulssignal gespeiste zweite Filterschaltung, die aus diesem Impulssignal ein zweites Klangsignal für eine andere Stimme erzeugt und xn dem zugeführten zweiten Impulbsignal keine Phasenverschiebung bewirkt, und einen Mischverstärker, der einen Operationsverstärker enthält, dessen invertierender Eingangsklemme das Ausgangssignal der ersten Filterschaltung zugeführt ist und dessen nichtinvertierender Eingangsklemme das Ausgangssignäl von der zweiten Filterschaltung zugeführt ist.
16. 16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch

    gekennzeichnet , daß das erste Impulssignal ferner einer dritten Filterschaltung zugeführt ist, welche aus diesem ein Klangsignal für eine dritte andere Stimme erzeugt, die Phase mindestens einiger Oberwellen des ihr zugeführten ersten Impulssignals um etwa 180 verschiebt; daß eine Schalteranordnung vorgesehen ist, die durch einen oberen und einen unteren Signalpegel eines Rechteckschwingungssignals von einer der Quellen geschlossen bzw. geöffnet wird; daß zwischen eine Gleichspannungsquelle und einen Schaltungspunkt ein Tastenschalter und ein RC-Zeitkonstantenglied, welches einen ersten Widerstand und einen ersten Kondensator enthält, geschaltet ist; daß zwischen den Schaltungspunkt und einen Roferenzpotentialpunkt ein zweiter Kondensator geschaltet ist, der bei geöffneter Schaltvorrichtung von der Gleichspannungsqueile aufgeladen wird; daß zwischen den Schaltungspunkt und die Schalteranordnung eine Diode geschaltet ist, durch die sich der zweite Kondensator entlädt, wenn die Schalteranordnung geschlossen ist, so daß an dem Schaltungspunkt ein erstes weiteres Impulssignal ent steht, das sich von einer Rechteckschwingung unterscheidet, sowohl geradzahligeals auch ungeradzahlige Oberwellen enthält und eine Frequenz hat, die dem betätigten Tastenschalter ent spricht; daß eine Schaltungsanordnung mit mehreren Leiterschienen vorgesehen ist, die jeweils die an dem Schaltungspunkt auftretenden ersten weiteren Impulssignale sammeln, deren Frequenzen einer Mehrzahl von Noten entsprechen; daß mit jeder

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    Leiterschiene eine eigene Integrieranordnung gekoppelt ist, welche die auf der betreffenden Leiterschiene gesammelten ersten weiteren Impulssignale in zweite weitere Impulssignale mit im wesentlichen sägezahnförmiger Schwingungsform verwandelt und einen Filtereffekt von im wesentlichen 6d pro Oktave im ganzen Frequenzbereich der ihr zugeführten ersten Impulssignale ausübt sowie die Phase aller interessierender Oberwellen, die in diesen ersten weiteren Impulssignalen enthalten sind, im wesentlichen um 90° verschiebt; daß alle Integrieranordnunyi-n mit dem Eingang eines ersten Mischverstärkers gekoppelt sind, der an seiner Ausgangsklemme zweite weitere Impulssignale mit Frequenzen entsprechend gespielten Noten liefert; daß eine Schaltungsanordnung mit mindestens einer weiteren Leiterschiene zum Sammeln der ersten weiteren Impulssignale, die an den Schaltungspunkten aller Tastschaltungen mit Frequenzen entsprechend gespielten Noten auftreten, vorgesehen ist; daß die zusätzli^ne Leiterschiene oder Leiterschienen mit einer Eingangsklemme eines zweiten Mischverstärkers gekoppelt sind, der an seiner Ausgangsklemme erste weitere Impulssignale mit Frequenzen entsprechend den gespielten Noten liefert.
17. 17. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß jede Integrierschaltung einen Operationsverstärker mit einer invertierenden Eingangsklemme, der die ersten weiteren Impulssignale zugeführt sind, und einer Ausgangsklemme, von der eine RückkopplungBschaltung, welche eine kapazitive Reaktanz enthält, zur invertierenden Eingangsklemme führt, enthält.
18. 18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß der erste und der zweite Mischverstärker einen ersten und einen zweiten Operationsverstärker mit jeweils einer integrierenden Eingangsklemme, die eine niedrige Impedanz darbietet, einer nichtinvertierenden Eingangsklemme und einer Ausgangsklemme enthält, daß die Ausgangsklemme jedes als Integrierschaltung arbeitenden Operations-

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    Verstärkers durch eine individuelle Widerstandsschaltung mit der invertierenden Eingangsklemme des ersten Mischverstärkers gekoppelt ist, wobei die Widerstandsschaltung solche Widerstandswerte hat, daß die an der Ausgangsklemme des ersten Mischverstärkers auftretenden Sägezahnschwingungssignale im ganzen Frequenzbereich des Musikinstruments im wesentlichen glei he Amplituden haben und daß die weitere Leiterschiene(n) kapazitiv mit der nichtinvertierenden Eingangsklemme des zweiten Mischverstärkers gekoppelt ist.
19. 19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß der Schaltungspunkt jeder der Tastschaltungen über eine eigene Widerstandsschaltung mit mindestens einer zusätzlichen Leiterschiene gekoppelt ist, wobei die Widerstandsschaltungen solche Widerstandswerte aufweisen, daß die an der Ausgangsklemme des zweiten Mischverstärkers auftretenden ersten weiteren Impulssignale im ganzen Frequenzbereich des Musikinstruments im wesentlichen gleiche Amplituden haben.
20. 20. Einrichtung zum Erzeugen von Signalen für ein elektronisches Musikinstrument mit Quellen für Rechteckschwingungssignale, deren Frequenzen den Noten einer Tonieiter entsprechen, gekennzeichnet durch eine Tastschaltung mit der durch Betätigung von Spielertasten aus den Rechteckschwingungssignalen Impulssignale erzeugbar sind, die eine von der Rechteckform verschiedene Schwingungsform haben und sowohl geradzahligeals auch ungeradzahlige Oberwellen enthalten, mit

    einer Schalteranordnung, die durch das Rechteckschwingungssignal gesteuert ist und beim oberen bzw. unteren Signalwert dieses Signals schließt bzw. öffnet;
    einer Gleichspannungsquelle;

    einem Tastenschalter und einem RC-Zeitkonstantenkreis mit einem ersten Widerstand und einem ersten Kondensator, die in der angegebenen Reihenfolge zwischen die Gleichspannungsquelle und einen Schaltungspunkt geschaltet sind;

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    •μ

    einen zwischen den Schaltungspunkt und einen Bezugspotentialpunkt geschalteten zweiten Kondensator, der bei geöffneter Schalteranordnung mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit durch die Gleichspannungsquelle aufgeladen wird und einer Schaltungsanordnung, welche eine zwischen den Schaltungspunkt und die Schalteranordnung geschaltete Diode enthält, durch die sich der zweite Kondensator entlädt, wenn die Schalteranordnung geschlossen ist, so daß an dem Schaltungspunkt ein von einer Rechteckschwingung verschiedenes Impulssignal erzeugt wird, das sowohl geradzahlige als auch ungeradzahlige Oberwellen enthält und eine Frequenz hat, welche der Frequenz des Rechteckschwingungssignales entspricht.

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