DE3202785C2 - Elektronische Orgel - Google Patents

Abstract

Bei einer elektronischen Orgel mit einem aus einem Hauptoszillator (1) und geeigneten Frequenzteilern (2) bestehenden Tongenerator, bei dem eine Frequenzverschiebung aller Töne der Orgel durch Verstimmung des Hauptoszillators (1) möglich ist, und mit oktavweise an die Tonausgänge (4) für die verschiedenen Fußlagen angeschlossenen Filtern, insbesondere Sinusfiltern, ist eine unbeeinträchtigte Benutzung der Filter (5, 6, 7, 8) auch bei Verstimmung des Hauptoszillators (1) möglich, wenn die Filter (5, 6, 7, 8) als steuerbare Filter ausgebildet sind und die Steuereingänge (11) der Filter (5, 6, 7, 8) gemeinsam mit einem Signal des Generators gespeist werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Orgel mit einem aus einem Hauptoszillator und geeigneten Frequenzteilern bestehenden "iongenerator, bei dem eine Frequenzverschiebung aller Töne der Orgel durch Verstimmung des Hauptoszillator¹-. möglich ist, und mit oktavweise an die Tonausgänge für die verschiedenen Fußlagen angeschlossenen Filtern, insbesondere Sinusfiltern.

Es ist seit längerer Zeit bekannt, den Tongenerator einer Orgel mit einem Hauptoszillator aufzubauen, dessen Ausgangsfrequenz mit einem speziellen Frequenzteiler so geteilt wird, daß die Ausgangsfrequenzen im Verhältnis der Töne einer Oktave zueinander

45

stehen. An diese Ausgangsfrequenzen werden Teilerketten angeschlossen, an denen dann die Töne für die verschiedenen Oktaven abnehmbar sind. Die zu einer Fußlage gehörenden Oktaven werden zusammengefaßt und fußlagenweise weiter verarbeitet.

Üblicherweise sind die Frequenzen des Tongenerators durch Rechtecksignale gebildet. Zur Erzeugung von üblichen Orgeltönen werden die Signale mit Hilfe von Filtern geformt, und der Oberwellengehalt variiert.

Von besonderer Bedeutung sind die oberwellenfreien Sinuswellen, die aus Rechteckwellen durch sehr steile Tiefpaßfilter gebildet werden, so daß alle Oberwellen so stark gedämpft werden, daß sie keine wesentliche Bedeutung mehr haben. Da die Oberwellen für einen Ton bereits im Bereich des gleichen Tones der nächsten Oktave beginnen, kann ein Sinusfilter im allgemeinen nur für die Töne einer Oktave vorgesehen werden.

Die Verwendung des beschriebenen Tongenerators bietet den Vorteil, daß alle Töne der Orgel leicht in einer gewünschten Weise verstimmt werden können. Durch Veränderung der Frequenz des Hauptoszillators werden alle Töne der Orgel ebenfalls verändert, wobei das Verhältnis der Töne zueinander erhalten bleibt. So kann beispielsweise leicht eine Transponierung in eine andere Tonart vorgenommen werden, so daß ein nicht so geübter Spieler in einer ihm geläufigen Tonart ein Stück auf den Tasten greifen kann, dieses Stück aber in einer anderen Tonart wiedergegeben wird, die z. B. zum Spiel eines Mitspielers auf einem anderen Instrument paßt. An dem Hauptoszillator läßt sich auch Licht die Stimmung der Orgel korrigieren und eine Automatik realisieren, bei der sich die Frequenzen der Orgel auf die Frequenzen eines Steuersignals einstellen (DE-OS 28 30 581).

Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei einer größeren Verstimmung des Hauptoszillators, z. B. bei einer Transponierung, die Sinusfilter nicht mehr in der gewohnten Qualität arbeiteten bzw. sogar unbrauchbar waren. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei einer größeren Verstimmung der Frequenzen der Orgel die steilen und kritisch ausgelegten Sinusfilter nicht mehr an die Tonfrequenzen der zugehörigen Oktave der jeweiligen Fußlage angepaßt sind. Es kann dabei vorkommen, daß für einige Töne der Oktave die ersten Oberwellen nicht unterdrückt werden oder daß für einige Töne der Oktave das Tiefpaßfilter bereits weitgehend sperrt, so daß diese Töne nicht mit der erforderlichen Amplitude auf den Lautsprecher gelangen. Dies hat dazu geführt, daß vom Spieler der Orgel von der Benutzung der Sinusfilter abgesehen wurde, wenn eine Transponierung durchgeführt wurde.

In der DE-OS 26 56 596 ist ein elektronisches Musikinstrument beschrieben, das einen Tongenerator aufweist, der die Töne jeweils entsprechend einer gedrückten Klaviaturtaste erzeugt. Hierzu wird die einem spannungsgesteuerten Oszillator je nach gedrückter Taste eine unterschiedliche Steuerspannung zugeführt Der Oszillator schwingt dann auf die gewünschte Frequenz ein, die über den Lautsprecher als Ton wiedergegeben werden kanp Aus dieser Anordnung ergibt sich, daß mit dem in der Entgegenhaltung beschriebenen elektronischen Musikinstrument niemals zwei Töne gleichzeitig gespielt werden können. Die in dieser Entgegenhaltung beschriebene elektronische Orgel erlaubt also kein Akkordspiel, weil ein Akkord durch das Zusammenklingen mehrerer Töne gebildet ist. Die die Tonhöhe bestimmende Steuerspannung wird nicht nur auf den spannungsgesteuerten Oszillator, sondern auch auf ein spannungsgesteuertes Filter geleitet. Da am Ausgang des Oszillators Frequenzen anstehen, die über drei oder mehrere Oktaven variieren, ist es nicht möglich, das für die Klangformung benötigte Filter für diesen breiten Frequenzbereich auszulegen. Deswegen ist es zwangsläufig erforderlich, bei einem Generator dieser Art das Filter zu steuern, und zwar etwa parallel zum spannungsgesteuerten Oszillator. Folgerichtig wird daher die Steuerspannung für den spannungsgesteuerten Oszillator gleichzeitig auf das spannungsgesteuerte Filter geleitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Orgel der eingangs erwähnten Art zu erstellen, bei der steile und kritisch ausgelegte Filter, insbesondere Sinusfilter, auch dann brauchbar sind, wenn die Frequenzen des Tongenerators durch Verstimmung des Hauptoszillators verschoben werden, insbesondere wenn eine Transponierung vorgenommen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Filter als steuerbare Filter ausgebildet sind und auf die Steuereingänge ein von der Frequenz des

Generators abgeleitetes Taktsignal geleitet wird.

Bei der erfindungsgemäßen Orgel werden die wesentlichen Filtereigenschaften (Durchlaßfrequenz, Grenzfrequenz) der betreffenden Filter automatisch an die Verstimmung der Orgeltöne angepaßt Hierzu wird ein von der Frequenz des Generators abgeleitetes Taktsignal auf die Steuereingänge der steuerbaren Filter geleitet Dieses Signa! kann vom Hauptoszillator, aber auch von den Ausgangssignalen des Teileroszillators bzw. der Teilerketten entnommen werden. Eine Veränderung der Frequenz des Generatorsignals führt direkt zu einer Veränderung der Filtereigenschaften, also beispielsweise der Grcnzfrequenz eines Sinusfilters. Demzufolge ist das Sinusfilter auch dann voU funktionsfähig, wenn eine starke Verstimmung der Töne des Generators erfolgt, also z. B. bei einer Transponierung.

Während bei der DE-OS 26 56 596 vorgesehen ist, die gleiche Steuerspannung auf Generator und Filter zu leiten, ist bei der erfindungsgemäßen Orgel das Steuersignal für die Filter aus der Frequenz des Generators selbst abgeleitet so daß der Oszillator direkt mit seinem Ausgangssignal die Verstimmung der Filter steuert Für die Übereinstimmung der Filtereigenschaften mit der Oszillatorfrequenz ist es daher nicht erforderlich, daß die Änderungscharakteristik der Filtereigenschaften und die der Oszillatorfrequenz in Abhängigkeit von der Steuerspannung aufeinander abgestimmt sind, wie dies bei der DE-OS 26 56 596 jedenfalls dann notwendig ist, wenn sehr scharfe und genau eingestellte Filter erforderlich sind, wie z. B. bei Sinusfiltern.

Es ist zweckmäßig, als steuerbare Filter getaktete Filter zu verwenden, deren Filtereigenschaften von der Frequenz eines Taktsignals abhängen. Derartige als integrierte Bausteine ausgebildete Filter arbeiten mit geschalteten Kapazitäten und sind seit längerer Zeit bekannt. Zur Erzielung einer optimalen Taktfrequenz kann das Signal des Generators, mit dem die Filter angesteuert '•erden, über einen Teiler heruntergeteilt werden.

Es ist aber auch möglich, spannungsgesteuerte Filter zu verwenden, wobei dann ein Digital-Analog-Wandler in die Verbindung des Generatorsignals mit dem Steuereingang der Filter geschaltet wird. Die Digital-Analog-Wandler arbeiten hier also eis Frequenz-Spannungs-Wandler.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt einen Hauptoszillator 1 eines Generatorr, dessen Ausgansssignal auf einen Frequenzteiler 2 gelangen, der das Eingangssignal jeweils um den Faktor

'vT

herunterteilt, so da3 am Ausgang dieses Frequenzteilers zwölf Ausgangsfrequenzen zur Verfügung stehen, die sich jeweils um den Faktor

12,

vT

60 unterscheiden. An die Ausgänge des Frequenzteilers 2 (TOS-top octave synthesizer) sind übliche (nicht dargestellte) Teilerketten angeschlossen, an denen die Frequenzen für die Orgeltöne abnehmbar sind.

Das Ausgangssigna] des Hauptoszillators 1 gelangt auf einen Frequenzteiler 3, dessen Funktion weiter unten näher erläutert wird.

Mit 4 sind schematisch die Ausgänge der durch die Tastenkontakte ausgewählten Töne einer Fußlage (16') bezeichnet, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier Oktaven umfassen und oktavweise zusammengefaßt sind, so daß vier Ausgänge mit vier Eingängen von vier Tiefpaßfiltern 5, 6, 7, 8 verbunden sind. Die Tiefpaßfilter 5, 6, 7, 8 sind Sinusfilter und daher so dimensioniert, daß die Grenzfrequenz direkt oberhalb der Grundfrequenz des höchsten Tones der zugehörigen Oktave liegt Dadurch werden die Rechtecksignale an den Ausgängen 4 in Sinussignale umgeformt

Die Ausgänge der Tiefpaßfilter 5, 6, 7, 8 sind zusammengefaßt auf den Eingang zisis Lautstärkepotentiometers 9 geleitet, der im allgeme'jien als z,ugriegel ausgebildet ist und zur Lautstärkeeinstellung pro Fußlage geeignet ist Ober einen Verstärker 10 gelangen die Tonsignale in üblicher Weise auf den Lautsprecher der Orgel.

Die Tiefpaßfilter 5, 6, 7, 8 sind als variable Filter ausgebildet und besitzen daher einen Steuereingang 11. Mit den Steuereingängen 11 der Tiefpaßfilter 5,6,7,8 ist der Ausgang des Frequenzteilers 3 verbunden. Der Frequenzteiler 3 ist so eingestellt, daß bei richtiger Stimmung des Hauptoszillators 1 und bei normalem Betrieb, d. h. ohne Transponierung, die Grenzfrequenz der Tiefpaßfilter 5, 6, 7, 8 an der richtigen Stelle liegt. Wenn die Frequenz des Hauptoszillators 1, z. B. für eine Transponierung, verändert wird, ändert sich entsprechend das Ausgangssignal des Frequenzteilers 3, so daß die Grenzfrequenz der Tiefpaßfilter 5, 6, 7, 8 in der entsprechenden Weise verschoben wird, so dt8 die Tiefpaßfilter 5,6, 7,8 für die verschobenen Oktaven an den Ausgängen 4 voll funktionsfähig bleiben.

Selbstverständlich ist es möglich, das auf die Steuereingänge 11 geleitete Steuersignal auch am Ausgang des Frequenzteilers 2 bzw. an einem beliebigen Ausgang der dem Frequenzteiler 2 aachgeschalteten Teilerkette zu entnehmen. Auf diese Weise kann der eigene Frequenzteiler 3 unter Umständen eingespart werden.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist für solche Tiefpaßfilter geeignet, deren Grenzfrequenz durch die Frequenz eines Steuersignals veränderbar ist. Es ist aber auch möglich, spannun.gsgesteuerte Tiefpaßfilter zu verwenden, wobei dann anstelle des Frequenzteilers 3 eir· Clgital-Analog-Wandler eingesetzt wird, dessen Ausgangsspannung proportional zur Frequenz an seinem Eingang ist(i⁷requenz-Spannungs-Wsiidler).

Als getaktetes, variables Filter kann beispielsweise das Filter mit geschalteten Kapazitäten MFlO der Firma National Semiconductor verwendet werden. Als spannungsgesteuerte Filter kommen die Filter vom Typ LM13600 derselben Firma in Betracht

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektronische Orgel mit einem aus einem Hauptoszillator (1) und geeigneten Frequenzteilern (2) bestehenden Tongenerator, bei dem eine Frequenzverschiebung aller Töne der Orgel durch Verstimmung des Hauptoszillators (1) möglich ist, und mit oktavweise an die Tonausgänge (4) für die verschiedenen Fußlagen angeschlossenen Filtern (5, 6, 7, 8), insbesondere Sinusfiltern, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (5, 6, 7, 8) als steuerbare Filter ausgebildet sind und auf die Steuereingänge (11) der Filter (5,6,7,8) ein von der Frequenz des Generators abgeleitetes Taktsignal geleitet wird.

2. Elektronische Orgel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Filter (5,6,7,8) als getaktete Filter ausgebildet sind, deren Fikereigenschaficn unmittelbar von der Frequenz des Taktsignal abhängen.

3. Elektronische Orgel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Filter als spannungsgesteuerte Filter ausgebildet sind und daß das Taktsignal über einen Digital-Analog-Wandler auf die Steuereingänge (11) gelangt