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Frequenzteilerschaltung für elektrische Musikinstrumente Es ist bereits
bekannt, in Frequenzteilerschaltungen für Musikinstrumente mit elektrischer Tonerzeugung
in den einzelnen Frequenzstufen Multivibratoren zu verwenden.
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Eine Frequenzteilerschaltung für elektrische Musikinstrumente kann
grundsätzlich so aufgebaut werden, daß man den einzelnen Tönen der höchsten Oktave
voneinander unabhängige Generatoren, die Stammstufen genannt werden, zuord#net,
d. h. Generatoren, wie sie in, Fig. i schematisch durch kleine Kreise angedeutet
und mit I, II, III ... XII bezeichnet sind, und jeden dieser Generatoren
auf eine Frequenzteilerkette arbeiten läßt, deren einzelne Teilerstufen 1" 12, 13,
14; 111, Il. jeweils auf die Hälfte der Frequenz der vorhergehenden Teilerstufe
bzw. Stammstufe abgestimmt sind, so daß sie die entsprechenden Töne der tieferen
Oktave erzeugen. Die Fig. i zeigt schematisch den Fall einer derartigen Frequenzteilung
zur Erzeugung von im ganzen fünf Oktaven. Es ist auch schon vorgeschlagen worden,
in einer derartigen Frequenzteilerschaltung als Kippschwingungserzeuger selbstsperrende
Schwingungserzeuger, d. h. sogenannte Sperrschwinger (blocking oscillator),
zu verwenden unter Beachtung verschiedener hier nicht näher interessierender Transforrnatorbemessungsregeln
für den Fall, daß die Stammstufen jeder Kette räumlich nebeneinanderliegen und unter
Beachtung anderer, hier ebenfalls nicht näher ausgeführter Transformatorbemessungsregeln
für den Fall, daß die Stammstufen nicht nebeneinanderliegen, sondern räumlich gegeneinander
versetzt sind.
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Gemäß der Erfindung soll eine Frequenzteilerschaltung für elektrische
Musikinstrumente dadurch gekennzeichnet sein, daß die Schwingungserzeuger der jeweils
höchsten Frequenz (Stammstufen) in jeder Frequenzteilerkette und die von der Stammstufe
synchronisierten, jeweils die Hälfte der Frequenz der vorhergehenden Stammstufe
besitzenden
Schwingungserzeuger (Teilerstufen) aus Röhrengeneratoren
in Dreipunktschaltung bestehen, deren Schwingkreisinduktivitäten nur von Anodenwechselströmen
durchflossen werden, die ferner je
einen Widerstand zur Entkopplung der dynamischen
Gitterkapazitäten vom Schwingkreis enthalten und die schließlich je eine
gegenüber dem Nutzlastwiderstand der betreffenden Stufe einen geringen Widerstand
aufweisende, mit dein Schwingkreis. induktiv gekoppelte Ausgangswicklung besitzen.
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Eine derartige Schaltung weist gegenüber den« eingangs genannten bekannten
Frequenzteilerschaltungen sowie gegenüber der eingangs ebenfalls erwähnten, an anderer
Stelle- vorgeschlagenen Frequenzteilerschaltung unter anderem den Vorteil auf, daß
die Stammstufe und sämtliche Teilerstufen gleichartig aufgebaut und daher sehr wirtschaftlich
herstellbar sind, sowie den Vorteil, daß sie hinsichtlich der bei jedem schaltungsmäßigen
Aufbau und insbesondere bei räumlich gedrängtem Aufbau niemals zu vermeidenden Einstreuung
von Fremdspannungen besonders unempfindlich ist.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt, wobei
diese Schaltung gleichzeitig noch eine Reihe von weiteren Verbesserungen und zweckmäßigen
Atisgestaltungen der weiter oben bereits in ihren Grundzügen gekennzeichneten Schaltungsanordnung
zeigt.
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In Fig.:2 ist in Anlehnung an die in Fig. i ge-
wählte Bezeichnungsweise
die Stammstufe mit 1 und eine Reihe von fünf Teilerstufen mit Il' 12
« , * 15
bezeichnet. Es handelt sich hier also um eine Schaltung einer vollständigen,
Frequenzteilerkette für ein elektrisches Musikinstrument mit im ganzen sechs Oktaven,
im Gegensatz züi den fünf Oktaven in Fig. i.
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Die Stammstufe I besteht aus der linken Hälfte einer Röhre io, aus
einem Parallefschwingungskreis mit der Induktivität ii sowie einem festen und einem
verstellbaren Kondensator 1:2 bzw. 13, einem Entkopplungswiderstand 14, einem Blockkondensator
15 zur Fernhaltung der Anodengleichströme vom Schwingkreis und, aus einem ohmschen
Widerstand 16, über welchen die Anodenspannung dem linken Teil der Röhre io von
einer Klemme 2,7
eines Netzanschlußgerätes 17 zugeführt wird. Mit der Schwingkreisspule
ii ist eine Ausgangswicklung 18 induktiv gekoppelt, die einerseits an der Erdklemme
ig des Netzanschlußgerätes liegt und andererseits an einer Klemme 2o, an welche
der Nutzlastwiderstand dieser Stammstufe angeschlossen wird.
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Die Teilerstufe I, ist in allen wesentlichen Punkten ebenso geschaltet
wie die Stammstufe und enthält als Röhre den rechten Teil der Röhre io. Zur Verdeutlichung
dieses gleichartigen schaltungsmäßigen Aufbaus sind für die auch in der Stammstufe
schon vorkommenden Schaltelemente dieselben Bezugszeichen wie dort, jedoch mit dem
Index i verwendet.
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Die Ankopplung der Stammstufe an die Teilerstufe I, geschieht über
ein Reihen-RC-Glied, dessen Kondensator mit :21 bezeichnet ist und als dessen Widerstand
der Entkopplungswiderstand 14.1 dient.
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Auch die Teilerstufe 12 sowie die dritte, vierte und fünfte Teil--rstufe
sind ebenso aufgebaut wie die Teilerstufe Ill Daher sind auch in der zweiten Teilerstufe
wieder dieselben Bezugszeichen für die entsprechenden Sch&Itelemente wie in
der Stammstufe verwendet, jedoch mit dem Index:2. Der dem Kondensator :21 entsprechende
Kopplungskondensator für die Ankopplung der zweiten Teilerstufe an diedritte ist
mit 2:2 bezeichnet. Als Widerstand des kuppeln-den Reihen-RC-Gliedes dient wieder
der Entkopplungswiderstand 142, welcher ebenso wie die Widerstände 14 und 14, in
der Stammstufe und der ersten Teilerstufe die weitere Aufgabe hat, die dynamische
Gitterkapazität des linken Teils der Röhre:23 vom Schwingkreis 112, 1221 132 zu
entkoppeln.
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Man sieht also, daß die Stammstufe und, sämtliche fünf Teilerstufen
gleichartig aufgebaut sind und daß auch die Ankopplung jeder Stufe an die nächsttiefere
mittels eines Reihen-RC-Gliedes bewerkstelligt wird. Der den Ankopplungskondensatoren:2i
und 2?, entsprechende Koppelkondensator zwischen der zweiten und der dritten Teilerstufe
ist also der Kondensator:24, zwischen der dritten und der vierten Teilerstufe der
Kondensator:25 und zwischen der vierten und der fünften Teilerstufe der Kondensator:26.
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In allen diesen Kopplungsgliedern ist der Kopplungskondensator so
bemessen, daß er für die auf die nächsttiefere Stufe Übertragene Frequenz etwa den
gleichen Wechselstromwiderstand besitzt wie der als Widerstand des betreffenden
Reihen-RC-Gliedes dienende Entkopplungswiderstand dieser Stufe. Bei einer praktischen
Ausführung betrug der Entkopplungswiderstand 141 etwa i Megohm, und der Kondensator
21 besaß daher für die von der Stammstufe auf die erste Teilerstufe übertragene
Frequenz gleichfalls den Wechselstromwiderstand von i Megohm.
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Eine Rückwirkung der ersten Teilerstufe auf die Stammstufe findet
dabei nur in verschwindend geringem Maße statt, da der Kondensator 2 1 einerseits
für die in der ersten Teilerstufe erzeugte Frequenz, die ja nur die Hälfte der Frequenz
der Stammstufe beträgt, einen doppelt so großen Wechselstromwiderstand hat wie für
die Synchronisierung der ersten Teilerstufe seitens der Stammstufe, also im obengenannten
Beispiel einen Wechselstromwiderstand von :2 Megohm und da andererseits der Widerstand
16, über welchen der Stammstufe die Anodengleichspannung zugeführt wird, nur etwa
5o Kiloohm betrug. Die seitens der ersten Teilerstufe auf die Stammstufe zurückübertragene
Wechselspannung beträgt also nur einen kleinen Bruchteil der am Gitter der ersten
Teilerstufe vorhandenen Spannungsamplitude, nämlich bei den oben angenommenen Werten
für den Kondensator 21 und den Widerstand 16 nur 1/4.-Entsprechendes gilt für die
Rückwirkung der anderen Teilerstufen auf die jeweils vorhergehende Teilerstufe.
Von der am Gitter der zweiten Teilerstufe
vorhandenen Spannungsamplitude
wird also im Anodenkreis der ersten Teilerstufe ebenfalls nur ein kleiner Bruchteil
auftreten, da der Kopplungskondensator:2:2 zusammen mit dem Widerstand 161 wieder
einen ähnlichen Spannungsteiler bildet wie der Kopplungskondensator 21 mit dem Widerstand
16.
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Eine weitere Verbesserung der dargestellten Schaltung besteht darin,
daß die Anodengleichspannung, welche von der Klemme 27 des Netzanschlußgerätes
17 der Stammstufe über den Widerstand 16 zugeführt wird, noch mit einer niedrigen
Frequenz, beispielsweise mit 6 bis 8 Hz moduliert wird. Hierdurch
wird im Takte dieser Modulationsfrequenz die Kennlinie des linken Teils der Röhre
io weiter und weniger weit ausgesteuert, und es wird dabei wegen der etwas anderen
mittleren Sättigung in den Eisenkernen der Schwingkreisinduktivitäten abhängig von
der jeweiligen Höhe der Anodengleichspannung auch deT Mittelwert der Induktivität,
d. h. die Schwingungsfrequenz des Schwingkreises, geringfügig geändert. Hierdurch
wird ein ähnlicher akustischer Eindruck hervorgerufen wie bei dem sogenannten Tremolo
einer Geige, bei welchem ja durch langsame Modulation der abgegriffenen Saitenlänge
eine Frequenzmodulation hervorgerufen wird. Die Schwingfrequenzänderungen der Stammstufe
wirken sich auch auf sämtliche Teilerstufen aus, da diese ja von der Stammstufe
synchronisiert werden, und die von den Teilerstufen erzeugten Töne zeigen also einen
entsprechenden Tremoloeffekt wie die Stammstufe.
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Das Gitter derb Stammstuft liegt über dem Mittelpunkt der Schwingkreisinduktivität
i i an der Kathode des linken Teils der Röhre io, besitzt also keine negative Vorspannung
gegenüber der Kathode, wie es zur dauernden Aufrechterhaltung einer Schwingungserzeugung
in der Stammstufe erforderlich ist. Die Gitter der Teilerstufen dagegen sind über
die Mittelpunkte der zugehörigen Schwingkreisinduktivitäten alle an das rechte Ende
eines durch einen Kondensator :28 überbrückten und von den Anodengleichströmen der
Stammstufe und sämtlicher Teilerstufen durchflossenen Widerstandes.29 angeschlossen,
so daß die Teilerstufenröhren alle negativ vorgespannt sind.
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An Hand der Fig. 3 soll am Beispiel der Stammstufe der Fig.
2 nun noch erläutert werden, warum bei der eingangs bereits gekennzeichneten Bemessung
des Innenwiderstandes der Ausgangswicklung 18 im Vergleich zu dem Nutzlastwiderstand,
der am Kontakt :2o liegt, nur eine verschwindend kleine Einstreuung von Fremdspannungen
in die Dreipunktschaltung stattfindet. Zu diesem Zweck ist in Fig- 3 ein
Wechselstromgenerator 3o dargestellt, welcher die elektromotorische Kraft von der
Frequenz der Stammstufe in der Wicklung 18 veranschaulicht, ein in Reihe dazu liegender
Widerstand31, der den inneren Widerstand derWicklung 18 bedeutet, und ein den Stromkreis
vervollständigender Widerstand 3:2, welcher der Nutzlastwiderstand, also
die an der Klemme 2o liegende Belastung der Stammstufe sein möge. Der Widerstand
3?- betrug bei praktischen Ausführungen das Hundertfache des Widerstandes 31, nämlich
6oo Ohm gegenüber 6 Ohm bzw. 25oo Ohm gegenüber :25 Ohm. Die von den Teilerstufen
in die Stammstufe eingestreuten Fremdspannungen, die am nächsten benachbarten Frequenzen
sind in dieser Hinsicht die gefährlichsten, werden in Fig. 3
über einen an
die Klemme 2o angeschlossenen Zweig übertragen, bestehend aus einem Koppelkondensator
33, der die verteilten Kapazitäten in den Kabelbäumen usw. repräsentiert,
und aus einem zweiten Wechselstromgenerator 3,4, der mit dem Kondensator
33 in Reihe liegt. Die am Punkte 2o wirksame Spannung des Generators 34 ruft
im Widerstand 31 und im Widerstand 32 Ströme hervor, die im umgekehrten
Verhältnis dieser Widerstände stehen, d. h. im Nutzlastwiderstand
32 nur einen hundertfach geringeren Strom als im Widerstand 31. Die Erfahrung
hat gezeigt, daß dieser geringe Anteil des den Nutzlastwiderstand der Stammstufe
d#urchfließenden Störstroms vollkommen unhörbar ist. Eine gleichartige Betrachtung
gilt auch für die in den Teilerstufen wirksamen Fremdspannungen bzw. Störströme.