JPS584196A - スイッチ切換えコンデンサによる正弦波発生装置およびキ−機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子楽器に関し、特に合成された波形を生じ
かつこれを所要のエンベロープで打鍵するための波形合
成回路に関する。

今日においては、イース・ドラム、コンガ等ノド９ラム
音はノξルス入カによりリングギング発振器を駆動する
ことによって電子オルガンにおいてシミュレートされる
。リングギング発振器は基本的にはＱ値の高いフィルタ
ー即ち減衰度の少ない発振器であり、これがあるーξル
ス入カにより励起される時、短い期間リング即ち発振す
る。この種の回路の出力は、比較的速いアタックと比較
的緩やかな減衰を有し、かつシミュレートされる特定の
リズム楽器に適する持続期間を有する減衰された略々正
弦波形である。

この種の回路の問題点は、もしＱ値があまり高く設定さ
れると、この回路は減衰度が少なくなって発振する傾向
を有する。この種の回路により生じた音は、Ｑ値ができ
るだけ高く設定される時に更に快い音となり、回路の構
成要素がある公差内に留り過度の温度条件にない限り、
この回路は良好に作用する。しカル、回路の構成要素の
公差が変化し温度条件が変ると、回路は発振状態に移り
非常に不快なハウリング即ちハム音を生じ得る。

このような状態を避けるため、正弦波形を最大限に抑制
したこの種の回路は最適音を得るため望ましい以上に減
衰されるよう設定され、問題の打楽器のシミュレーショ
ンはこれに対応して影響を受ける。更に別の問題は、各
回路が一般に各装置毎に変る個々の構成要素から作られ
ており、これらの装置により生成される音が均一でない
ことである。

い（つかの打楽器音を生成するため用いられる別の従来
技術の回路は、リズム装置のカウンタまたはＲＯＭ出力
からのパルスと同期する矩形波を生じ、矩形波信号は次
に減衰された正弦波を生じるようフィルターされる。こ
の形式の回路の問題点は、リズム装置からのパルスの金
縁部が矩形波のパルス列に関連して生じる時点に従って
異なる音が生成されることである。その結果生じた音の
差異は主としてその波形のアタック部分の差となり、こ
れはリズム・パルスと矩形波の）ぐルス列との間の関係
の関数である。

以下に開示する本発明の特定の実施態様はいくつかのト
９ラムその他の打音器音の生成に使用するのに適当な減
衰正弦波を生じるための回路であるが、本発明はまたリ
ード楽器、ヴァイオリン等の他の形式の波形にも関する
ものである。

典型的には、電子楽器により生成される楽音は最初はト
ーン・ゼネレータにより生成され、このゼネレータはあ
らゆる範囲の楽器を網羅する多くの音色を生じる。これ
らの楽音は、鍵盤のキーを押下げることによって生じる
、あるいはリズム伴奏装置自動的な簡便演奏装置から打
鍵信号を受取るための制御入力を有する個々のキー機構
の音入力側と接続される。打鍵信号はしばしば指数関数
型のアタックおよび減衰の前後縁部を生じるように適当
にフィルターされる長い持続時間の形態である。この打
鍵信号はキー機構により打鍵される音の振幅を直接制御
し、またアタックお°よび減衰特性を変更することによ
り、広範囲の打楽器および延長型の楽器のシミュレーシ
ョンが可能である。

ディジタル音合成と一般に呼ばれる第２の形式の音の生
成ならびに打鍵は、実際の波形のディジタル表示をメモ
リー内に記憶することである。このディジタル化され記
憶された波形は次に特定の陶波数で反復的に読出され、
その結果生じる音の周波数を決定する波形が読出される
割合でアナログ形態に変換されて楽音を生じるのである
。アタックおよび減衰は、スケール・ファクタの加減に
よる等してディジタル的に制御される。

音の生成のためのキーによる発振器およびディジタル合
成技術においては、共に、シミュレートされる特定の楽
器に適するアタックおよび減衰により出力に対し音を打
鍵することが必要である。

ディジタル合成技術における打鍵操作は純粋にディジタ
ル技術により通常処理されるが、キーを設けた発振装置
はしばしば外部のＲｅタミング回路が使用される打撃な
らびに延長型エンベロープ・ゼネレータに依存してきた
。外部の離散的な構成要素に対する必要を避けるため、
スイッチで切換えるコンデンサ技術が打鍵エンベロープ
を生じるために使用されており、この場合その接合点に
対して接続されたコンデンサを有する１対の交互に切換
えられる電子スイッチが入力側から出力側に電圧を転換
する。スイッチ切換えコンデンサ技術における利点は、
これが完全に集積化可能であることにより外部の調時用
コンデンサの必要を除（ことである。持続型のキー機構
におけるこのような回路の使用は米国特許第４，２０５
，５８１号において開示され、この技術を使用する打撃
音型のキー機構は米国特許第４，２０５，５８２号にお
いて開示されている。

本発明は、波形の振幅エンベロープおよび波形自体の双
方がスイッチ切換えコンデンサ技術によって生成される
波形合成システムに関するものである。これにより回路
全体が完全に集積化でき、パルス即ちＤＣレイルの打鍵
信号が信号要素と接続され１つ以上のクロック信号はス
イッチ切換えコンデンサ・フィルターの駆動のため各ク
ロック入力側と接続されている。

従来技術によるディジタル合成技術における如き波形の
メモリーにおける記憶の代りに、スイッチ切換えコンデ
ンサ・フィルターによる一連の振幅段のフィルターによ
り、またこのフィルターのクロック周波数の制御により
波形が生成されて、勾配の変化する波形セグメントを生
じる。このように、完全にチップ内において個々の音入
力を必要とすることなく簡単なあるいは非常に複雑な波
形の生成が可能である。

本文に開示する本発明の特定の実施態様は、ドラムおよ
びクラベスの如きいくつかの打楽器の減衰された正弦波
信号特性を生成するための回路を構成する。制御入力は
、１つのパルスの如く、アタック操作の間１つの電圧か
ら別の電圧への変換を行ない、次いで減衰操作の間は反
対方向の変換を行なうＤＣレベルの変移を含んでいる。

このＤＣレベルの変化は、第１の対のスイッチ切換えコ
ンデンサ・フィルターによって適当な指数的なアタック
部分を有する１対のエンベロープ波形に変換される。こ
のフィルターは、アタック部分においてはアタック・ク
ロックにより、また延長部分においては減衰クロックに
より駆動され、正になるエンベロープと負になるエンベ
ロープが生成される。

チョッピング回路は正および負になるエンベロープを交
互に選択して、これらエンベロープの振幅に従いかつチ
ヨツピンク周波数と等しい周波数を有する振幅を有する
一連のバイポーラを生じる。

この信号は次に、変化する周波数のクロック入力を有す
る第２のスイッチ切換えコンデンサ・フィルターを通過
させられる。各パルスの振幅は、第２のスイッチ切換え
コンデンサ・フィルターの入力側から記憶側に逓増的に
送られて、一般に個々のパルスの振幅に従うも第２のフ
ィルターがクロックされる周波数によって示される形態
を有する複数の離散的な振幅段部を生じるのである。

波形生成フィルターは、各セグメントに対する前記の離
散的振幅段部がクロック周波数により指示される速度で
生成される複数のセグメントにお、ける各パルスと対応
する波形を生じる。クロック周波数を変更することによ
って、各振幅段部の特続時間は、各セグメントの勾配の
変化速度が制御されるように変更することができる。こ
のため、その結果生じた波形の各半サイクルが逓増的に
合成されることを可能にし、また制御・ξルスがバイポ
ーラであるため、正弦波の負の半部に対して同じ周波数
の関係が使用される。

その結果生じる正弦波は、最初に触れた対のスイッチ切
換えコンデンサ・フィルターにより生成される打鍵エン
ベロープと共に変化する振幅を有することになり、複数
の離散的な振幅段部を構成することになる。これもまた
スイッチ切換えコンデンサ・フィルターである平滑フィ
ルターは波形を平滑化して従来周知の減衰された正弦波
を生成する。この平滑フィルタ′−は、フィルターが生
成される音の周波数を追跡するように正弦波を生成する
ため使用される同じクロック周波数によってクロックさ
れる。

前述の如く、本発明による回路は、例え鍵盤から連続的
に打鍵される波形であっても広範囲の異なる波形の生成
のため使用することができる。生成される「楽音の波形
」は、ヴァイオリン、フルート、ピアノ等の如き、ある
いはドラムまたはクレベスの如き打楽器従来周知の音で
よい。回路は完全に集積化されることが意図され、これ
によりはとんどの従来技術の電子オルガンにおける如き
別個のリズム装置の必要はなくなる。

特に、本発明は、所要の楽音の波形を呼出すための打鍵
信号を生成するための装置と、出力にエンベロープ波形
を生じるための打鍵信号に応答するエン（ロープ・ゼネ
レータとから構成される電子楽器のための波形ならびに
エンベロープ生成回路に関するものである。このエンベ
ロープ・ゼネレータは、打鍵信号に接続された入力と、
出力と、第１図クロック信号の制御下で入力の電圧を出
力に逓増的に送出す〕ための電荷ポンプ装置を含んでい
る。前記エンベロープ・ゼネレータと作用的に接続され
た入力を有するトーン・ゼネレータは、エンベロープ波
形に応答し、エンはロープ波形に従うエンベロープを有
する周期的な楽音波形を生成する。トーン・ゼネレータ
は、楽音の波形の各サイクルがエンベロープ波形により
決定される振幅を有する第２のクロック信号の制御下で
楽音波形の全サイクルを反復的かつ逓増的に生成するた
めの電荷ポンプ装置を構成する。

本発明の別の特質によれば、本エンベロープ・ゼネレー
タは、時間と共に変化するエンベロープに従う各振幅を
有する一連の・ξルスな生じ、このトーン・ゼネレータ
は各パルスの振幅をそのクロック信号の制御下でその出
力に逓増的に送出し、以って前記トーン・ゼネレータの
入力におけるパルスは楽音の波形の一部に成形され、楽
音波形の振幅は一般に時間と共に変化するエンベロープ
に追従する。

本発明はまた、打鍵信号の生成を含むある振幅のエンベ
ロープを有する所要の周波数の音を生成し、かつエンベ
ロープ信号がある振幅のエンベロープに相対的に従う複
数の振幅段部を構成する打鍵信号に応答して時間と共に
変化するエンベロープ波形を逓増的に生成するための方
法に関する。

楽音の波形は、エンベロープ波形の各段部に応答して複
数の楽音の波形の振幅段部な逓増的に生成することによ
りエンベロープ波形の段部に応答して生成され、その結
果中じる楽音波形は各サイクルが複数の離散的な振幅段
部を構成する複数のサイクルを含んでいる。楽音波形に
おけるこの離散的な振幅段部はその後フィルタ二によっ
て平滑化されるのである。

本発明の一目的は、打鍵エンベロープと波形自体が共に
外部のトーン・ゼネレータ即ち打鍵エンベロープの必要
なしに内部で生成される楽音合成システムの提供にある
。

本発明の別の目的は、外部の調時用コンデンサを持たな
い完全に集積化が可能な楽音合成兼打鍵システムの提供
にある。

本発明の更に別の目的は、結果的に生じた波形およびア
タックおよび減衰スケール・ファクタをメモリーに記憶
することを必要としない楽音合成兼打鍵回路の提供にあ
る。

次に、図面について詳細に説明すれば、第１図は、読出
し専用メモ＋）−（ＲＯＭ）１０の３２本の回線が３２
の各々の入力回線１２により順次アドレス指定されるＲ
ＯＭ１４の出力側１２によってアト８レス指定される１
つのリズム・プログラムＲＯＭ１０を構成する略々公知
のリズム・プログラミング・セクションを示している。

ＲＯＭ１０のアドレス指定のためのクロック列が入力側
１５でリズム制御論理ブロック１６と接続され、このブ
ロックは回線１８においてリズムＯＮ１０　Ｆ　Ｆ制御
信号を受取り、回線２０側で６／４パタ一ン制御信号を
受取る。リズム制御論理ブロック１６は作用的には従来
周知のもので、出力側２２において、低い周波数のリズ
ム・クロック・パルス列を生じるが、その反転状態が第
９Ａ図に示されている。回線２２はカウンタ２４を駆動
し、カウンタ２４はまた回＠２６上でリズム・リセット
制御信号を受取り、回線ろ８上では６／４　制御信号を
受取り、後者はもし３／４パターンが選択されるならば
カウンタ２４をしであるカウントを削除させるのである
。

カウンタ２４は一出力６０側にＲＯＭ　１４により復号
される複数の５ビツトの２進数ワードを生じ、これによ
り前述の如く出力の回線１２を順次付勢する。入力３４
上の４ビツトの２進ワードにより制御される・ξターン
選択ＲＯＭ　３２ハＲＯＭ　１０に記憶されたパターン
の１つを選択し、小太鼓、プラッシュおよびシンバルの
如きあるリズム楽器に対する出力・ξルスおよび打音、
リズムの反復および楽音的リズム伴奏の如き他の制御パ
ルスが楽器の出力回線３６上に現われる。コレクタＲＯ
Ｍ６８はリズム・プログラムＲＯＭ１０から出力を集め
、使用可能状態のブロック４０．４２が入力４６．４８
上のストローブ・パルスによりストローブされる時出力
４４上に適当なリズム出力・ξルスを生じる。回線４６
．４８上のストローブ・パルスは、回線１８上のリズム
０Ｎ１０ＦＦ信号により、また回線５２上のリズム・ク
ロック信号によって使用可能状態にされたワン・ショッ
ト・マルチバイブレータ５０により生成される。

コレクタＲＯＭ３８からの３つの別の出力５４はドラム
、低音域および高音域のコンゴ等の主としてドラム・タ
イプのリズム音声に関するものである。回線５４の１つ
における出力は、第９Ｂ図に示されるが、これは選択さ
れた・ξターンに対するＲＯＭ１Ｑにおける特定の回線
の付勢に応答する。回線５４はＡＮＤゲート５６（第２
図）の入力の１つに接続され、他の入力４８は回線６２
上のリズム・クロック・パルス列によりクロックされる
モノステーブル・マルチバイブレータ６ｏに対し接続さ
れている。ＮＯＲフリップフロップ６６とＤタイプの７
リツプフロツプ６８．７ｏ、７２からなるストローブ回
路６４は出力回線７４上に楽器のストローブ・パルスを
生じ、第９Ａ図および第９Ｃ図に示されるように、この
ストローブ・パルス７６　ハＩＪズム・クロック・パル
ス７８後縁部と一致する。

第２図の制御回路は、従来周知の構成のアタック／減衰
用の多項カウンタ８０を構成し、回線８２上の２つのＭ
Ｈｚ級クロック信号によりクロックされる。多項カウン
タ８０は回線７４上の楽器ストローブ・・ξルスにより
セットされ、その駆動カウントはプログラム回線８４に
より従来周知の方法で選択されて出力回線８６上に所要
の周波数を有するクロック列を生じる。アタックおよび
減衰クロック信号が適当な周波数を持つように問題とな
る楽音合成装置が関連する特定の楽器チャネルに従って
選択される。前述の如く、振幅エンベロープの生成のた
め使用されたスイッチ切換えコンデンサ型の技術はこれ
がクロックされる周波数により制御を行ない、もし特定
の楽器が例えば長いアタック即ち持続効果を要求するな
らば、多項カウンタ８０は比較的低い周波数を有する出
力回線８６上にクロック・・ξルス列を生じるようにプ
ログラムされることになる。もし比較的速い持続効果即
ちアタックが要求されるならば、多項カウンタ８０の出
力が復号されて比較的高い周波数を有するクロック列を
生じる。復号制御回線８４は工場において予め設定され
、あるいは特定のリズム・チャネルが１つ以上のリズム
楽器の演奏のために使用することができる場合には、こ
れらの回線はパターン選択ＲＯＭ３２に従ってプログラ
ムされることになる。

第２図の制御回路はまた、入力８４と基本的に同じ機能
を実施する制御入力９０と、多項カウンタ８０と接続さ
れた出力９２と９４とを有するクロック・カウンタ兼論
理ブロック８８を含む。出力９２は、打鍵信号のアタッ
ク部分において多項カウンタ８０をしてアタック・クロ
ック信号を回線８６上に生成させ、減衰部分においては
出力９４は回線８６上に減衰クロック信号を生じるよう
にカウンタ８０をプログラムする。回線９２上に出力は
第９Ｄ図に示されるパルス９６で、これはストローブ・
パルス７６０発生の間発生し、回線９０により選択され
るプログラミングに従っである時間間隔経過後終了する
。アタック兼減衰制御パルス９６は、回線９８上の第６
図の楽音合成装置兼キー機構回路と接続されている。基
本的には、回＠９８上のアタック／減衰制御パルス９６
は、ベース・ドラムの如き楽器の音を発生させる毎に生
じる問題となるリズム楽器チャネルにおいてリズム的に
生じるノξルスに過ぎない。特定の楽器に従って、パル
ス９６は広くも狭くもできる。

第２図の回路に代替するものとして、適正な・ξルス巾
を生じるため使用されたパルス拡張技術を用いて従来周
知のリズム装置回路によってリズム装置に対する付勢パ
ルスを生成することもできる。

しかし、開示したシステムにおいては多くの用途がこの
回路から得られ、従ってチップの使用の観点からは更に
効率がよい。例えば、同じ多項カウンタ８０を用いて別
の方式において回線８６上にアタック兼減衰制御パルス
列を生じるため使用され、カウンタ８０は完全にプログ
ラム可能であるため、このリズム・チャネルは１つ以上
のリズム楽器に対してプログラムすることができる。

次に、第６図に関して、本発明の楽音合成兼振幅エン（
ロープ生成回路について説明する。アタック／減衰制御
信号９６（第９Ｄ図）は従来周知の両方向の伝送ゲート
１００．１０２の制御ゲートに対し、またポンプぐニタ
１０４を介して同様な両方向の伝送ゲート１０６．１０
８の制御ターミナルに対して接続さ゛れている。伝送ゲ
ート１ｏｏ１１０２．１０６．１０８は性格的には完全
に周知のものであり、例えば、電界効果トランジスタで
よい。ゲート１００の入力１１０は＋５ボルトの如き正
のＤＣ電圧側と接続され、その出力側は電荷ポンプ回路
１１４の入力側１１２と接続されている。伝送ゲート１
０６の入力１１６は接地電位に接続され、その出力もま
た電荷ポンプ回路１１４０入力側と接続されている。伝
送ゲート１０２の入力１１８は一５ボルトの如き負のＤ
Ｃ電圧側と接続され、その出力１２０は第２の電荷ポン
プ回路１２２０入力側と接続されている。伝送ゲート１
０８の入力１２４は接地電位と接続され、その出力１２
６もまた電荷ポンプ回路１２２０入力側と接続されてい
る。

回線９８上のアタック兼減衰制御信号が論理値１となる
時、伝送ゲート１００．１０２は導通状態となり、その
結果圧と負の電圧入力はそれぞれ電荷ポンプ回路１１４
．１２２の入力側と接続されている。同時に、インバー
タ１０４は伝送ゲート１０６．１０８を不作用状態にす
る。回線９８上のアタック／減衰制御パルス９６が再び
論理値０となることにより減衰効果を開始する時、伝送
ゲート１００．１０２は不作用状態にされ、伝送ゲート
１０６．１０８は導通状態にされて、接地電位は電荷ポ
ンプ回路１１４．１２２０入力側１１２．１２０に与え
られる。

以下において詳細に説明する電荷ポンプ回路１１４と１
２２は出力回線８６上の同じクロック・パルス列により
クロックされ、このクロック・ノξルス列はカウンタ８
０（第２図）の制御状態に従ってアタック周波数または
減衰周波数のいずれかになる。電荷ポンプ回路１１４は
これがクロックされる時入力１１２上の正の電圧をその
出力側１２８に逓増的に送出するが、出力の波形１ろ０
は第６図に示される。明らかなように、この波形はその
入力において指数関数的に多くの離散状の振幅段部にお
いて接地電位から正の電圧レベルへの遷移を生じる。同
様に、電荷ポンプ回路１２２は、これがそのクロック人
力１６４におけるパルス列によりクロックされる時、そ
の入力側１２０における負の電圧をその出力側１ろ２に
逓増的に送出する。出力の波形１６６は第６図に示され
、減衰の開始まで指数関数的に接地電位と負の電圧しに
ル間の遷移を生じることが判る。波形１ろ０の如く、波
形１３６は電荷ポンプ出力の特徴である多くの離散状の
振幅段部を含んでいる。電荷ポンプ回路１１４．１２２
は基本的には前掲の米国特許第４，２０５，５８１号に
おいて開示された形式％式％ 別の対をなす伝送ゲート１３８．１４０は交互に駆動回
路１４２によって交互に使用可能状態にされるが、この
回路はクロック・カウンタ１４６Ｆ１選択出力６０２に
よって駆動される。クロック・カウンタ１４６は、回線
１５２上の高い周波数のクロック列により駆動されるプ
ログラム可能な除算器１５０からの回線１４８上のクロ
ック信号によってクロックされる。プログラム可能な除
算器１５０の除算された出方の作用のため、伝送ゲルト
１３８．１４０は交互に導通状態にされ、その結果電荷
ポンプ回路１１４，１２２の正と負の出力１３０．１３
６がそれぞれ交互に選択される。このため、伝送ゲート
１３８．１４０の接合点１５８において一連の二極性パ
ルス１５６が生じる。明らかなように、個々のパルスの
振幅はエンベロープ１３０．１５６に従って時間と共に
増加するのである。

アタック／減衰制御パルス９６が論理値０に戻ると、伝
送ゲート１００，１０２は不作用状態にされ、伝送ゲー
ト１ｏ６．１０８は作用状態にされる結果、電荷ポンプ
回路１１４．１２２の入力１１２．１ろ０における接地
電位は指数関数的にそれらの出力側１２８．１３２に対
して逓増的に送出されることになる。第９Ｅ図は電荷ポ
ンプ回路１１４の出力波形１３ｏを示している。

電荷ポンプ回路１１４．１２２のチョップされた出力１
５６は、プログラム可能な除算器１５０の出力から回４
ｉｊ１４８上のパルス列によりクロックされる正弦波ゼ
ネレータの電荷ポンプ回路１６８の入力側と接続されて
いる。プログラム可能な除算器１５０は、付勢状態にあ
る周波数選択回線３０２．３０４または３００に従って
回線１４８上に６つの異なる出力周波数を生じる。プロ
グラム可能除算器１５０の出力１４８によりクロックさ
れるクロック・カウンタ１４６は除算器１５０からの予
め定めた数の周波数Ｆ１出力をカウントし、次いで周波
数Ｆ３の選択回線３００を付勢して予め定めた数の周波
数Ｆ３のパルスをカウントした後、回線３０４を付勢し
て回線３０２を再び付勢する前に予め定めた数の周波数
Ｆ２のパルスをカウントし、再びプログラム可能な除算
器１５０からのＦ１パルス出力を選択するのである。

電荷ポンプ回路１６８は、チョップされたエンベロープ
波形１５６における・ぐルスの各々の振幅のピークをそ
の出力側１６４に逓増的に送出して第７図に示す波形１
６６を生じる。クロック・カウンタ１４６は第７図に示
す如き２つの段階における最も低い周波数Ｆ１を選択し
、次いで波形１６６の中間部分を生じるため１５０段階
にわたる周波数２１０４倍である次の最も高い周波数Ｆ
ろを選択し、次にこの波形の最後の４５段階にわたり周
波数Ｆ１の８倍もの最も高い周波数である周波数Ｆ２を
選択する。明らかなように、Ｆｌ、Ｆ３およびＦ２が選
択されると、各セグメント１７０．１７２．１７４の形
状は変化する。これら６つのセグメントの正味の結果は
、最も大きな負のピークから最も大きな正のピークへの
遷移状態を生じる正弦波の丁度半分のサイクルである。

ここで行なわれたことは、電荷ポンプの技術を用いて正
になるパルス１５６の正の振幅を６つのセグメントにお
いて出力側１６４に逓増的に送出することであるが、こ
の３つのセグメントに対するクロック周波数は所要の波
形の形状に従って変化する。同様に、負になるパルス１
５６の負の振幅もまた周波数Ｆ１、Ｆ３およびＦ２を循
環することにより逓増的に送出される。勿論、もし正弦
波以外の波形が必要な場合は、セグメントの数ならびに
これに対するそれぞれの周波数はこれに従って変化する
ことになる。使用された実際の周波数は要求される音の
種類に依存するが、問題の３つのセグメント間の前記の
段階および周波数の関係はドラムをシミュレートする減
衰された正弦波についても満足すべきものであることが
判った。

以下に述べるように、波形１６６の各段部を生成するた
めの周波数はエンベロープ出力１３０を裁断するため使
用される周波数に対して直接的な関係を有し、この最後
の周波数は正弦波の音の周波数を決定するものである。

従って、所要の音の周波数が一旦決定されると、他の周
波数は容易に選択することができるのである。

正弦波形成回路１６８の出力１６４はこの時、波形６６
の各段部の平滑化のためのスイッチ切換えコンデンサ・
フィルターと接続され、これにより第８図に示される従
来周知の正弦波１７６を生じるのである。

次に第４図、第５図および第６図に関して、本回路の詳
細について説明する。前述の如く、伝送ゲート１００．
１０６．１０２および１０８の出力は電荷ポンプ回路１
１４．１２２の入力側に接続されている。電荷ポンプ回
路１１４は、相互に直列に接続されまた伝送ゲー）１０
０の出力側およびエミッタ・フォロワ１８２０入力側と
直列に接続された両方向性の１対の伝送ゲート１７８．
１８０からなる。０．００１μＦのコンデンサ１８４が
伝送ゲート１７８．１８０とアース間に接続され、０．
０８２μＦのコンデンサ１８６は伝送ゲート１８０の出
力と接地電位に接続されている。伝送ゲート１７８．１
８０は、出力回線８６上のアタックまたは減衰クロック
・ξルス列により駆動されるＮＯＲＲ３フリップフロッ
プ１８８によって交互に導通状態にされる。前掲の米国
特許第４．２０５，５８１号において詳細に記載される
ように、電荷ポンプ回路１１４は伝送ゲート１００の出
力における電圧レベルを略々指数関数パターンに従う複
数の離散状態の振幅段部としてエミッタ・フォロワ１８
２０入力側に逓増的に送出する。

第９Ｅ図に示されるようにもし伝送ゲート１００が使用
可能状態になるならば、この状態は接地電位から正の５
ボルトの電位までの遷移状如を生じ、もし伝送ゲート１
０６が使用可能状態になるならば、その結果圧の５ボル
トの前の状態から接地電位への遷移が生じる。

エンベロープの負の部分に対する電荷ポンプ回路１２２
は、相互に直列にかつ伝送ゲート１ｏ２の出力側および
エミッタ・フォロワ１９４の入力側と直列に接続される
両方向性の伝送ゲー）１９０゜１９２を構成する。Ｏ，
Ｏ’　０１μＦのコンデンサ１９６が伝送ゲート１９０
．１９２の接合点と接地電位間に接続され、第２の０．
０８２μＦのコンデンサ１９８が伝送ゲート９２の出力
側とアース間に接続されている□。伝送ゲー）１９０，
１９２は同様にＲＳフリップフロップ１８８により交互
に導通状態にされ、負の５ボルトの入力または接地電位
のいずれかをエミッタ・フォロワ１９４０入力側に対す
るゲート１９０に対して逓増的に送出するよう作用する
。

伝送ゲート１３８．１４０は、Ｄタイプ・フリップフロ
ップ１４２のＱ出力２０２により駆動されるＲＳノリツ
ブフロップ２００によって交互に導通状態にされる。フ
リップフロップ１４２はクロック人力２０４におけるＦ
１選択信号によって駆動される。正のトリガー信号が回
線２０６における回出力から生成される。前述の如く、
伝送ゲート１ろ８．１４０は、各ノξルスの振幅が打鍵
エンベロープ１３０．１６６の振幅に略々合致する所要
の正弦波出力の周波数における一連の二極性パルスを生
じるように作用する。

次に、第５図および第６図においては、前述のプログラ
ム可能な除算器１５０の同期カウンタ２０８は回線１５
２における高い周波数のクロック列により駆動されて出
力２１０において低い周波数Ｆ１を、出力２１２におい
て中間周波数Ｆ３を、また回線２１４においては最も高
い周波数Ｆ２を生じる。出力２１０．２１２．２１４は
それぞれＮＯＲゲート２１６．２１８．２２０の入力の
１つに接続されるが、その出力はＮＯＲゲート２２２に
よって加算され、トランジスタ・バッファおよびインバ
ータ回路２２４を介してＲＳフリップフロップ２２６に
対して送られる。ＮＯＲゲ−）２１乙の他の入力はイン
バータ２２８を介して入力回線ろ００に対して接続され
、ＮＯＲゲート２１８の他の入力はインバータ２３０を
介して周波数選択回線３０４に対し接続され、ＮＯＲゲ
ート２２０の他の入力はインバータ２′５２を介して周
波数選択回線５０２と接続されている。

第６図に示すように、回線１４８上の選択された周波数
は７４１６４型の多項カウンタ２６６のクロック入力２
′５４に接続され、その出力は復号マトリックス２３８
によって復号される。復号マトリックス２６８は多項カ
ウンタ２３６の出力を復号して回線１４８におけるＦ３
、Ｆ２またはＦ１パルス列のいずれかをカウントして、
伝送ゲート２４２か、伝送ゲート２４４か、あるいは伝
送ゲート２４６のどれががそれぞれ回線１６２か、１６
０か、１４４における復号入力にょって使用可能状態に
されるかに従って、回線２４０上に復号パルスを生じる
。この復号パルスはフリップフロップ２４８に対して接
続され、この７リツプフロツプは回線１４８上を第５図
に示される周波数選択回路の出力側と接続される回線２
５０上のクロック列によってクロックされる。フリップ
フロップ２４８のＱ出力はＤタイプのフリップフロップ
２５４．２５６．２５８のクロック入力側と接続され、
Ｑ出力は回線２６０上を多項カウンタ２３６のクリア入
力側と接続されている。フリップフロップ２５４．２５
６．２５８の出力はマトリックス２６２によって復号さ
れて、回線１４４．１６０．１６２上においてそれぞれ
Ｆｌ、Ｆ２、Ｆろなる復号信号を生じる。これらの回線
は、第６図において伝送ゲート２４２．２４４．２４６
の制御ターミナルと接続されている。フリップフロップ
２５４．２５６．２５８のＱ出力はそれぞれ回線ろ０Ｏ
１３０２，６０４において選択信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ６を
生じる。これらの回線は、第５図におけるインバータ２
２８．２３，２．２３０の入力側と接続されている。

上記の回路は、正および負のいずれかになるエンへｏ−
フ波形１５６の各々に対して６つの連続する周波数にお
いて正弦波ゼネレータ１６８をクロックするように作用
する。電荷ポンプ回路１６８がクロックされる周波数は
、回線３００，３０２．３０４における周波数選択信号
、およびフリップフロップ２５４．２５６．２５８の復
号出力１４４．１６０．１６２により決定される如き各
周波数における各セグメントに対する段数によって決定
される。

正弦波電荷ポンプ回路１６８は、相互に直列に、かつ伝
送ゲート１６８．１４０（第４図）の組合された出力１
７４とエミッタ・フォロワ２７乙の入力側との間で直列
に直列される１対の両方向性の伝送ゲート２７０．２７
２を構成する。１００ｐＦのコンデンサ２７８は伝送ゲ
ート２７ｏ１２７２の接合点と接地電位との間に接続さ
れ、０．００２２μＦのコンデンサ２８０は伝送ゲート
２７２の出力側とアースの間に接続されている。

伝送ゲート２７０．２７２は、前述の如（，４０１６１
型同期カウンタ２０８の出力側からの選択された周波数
によって駆動されるＲＳフリップフロップ２２６により
交互に導通状態にされる。

電荷ポンプ回路１６８は、正および負の両方向に変化す
るパルス１５６に対する電圧ピー・りを逓増的に送出す
るように作用するが、この場合負のピークまたは正のピ
ークのいずれかにより開始する最初のセグメントが２つ
の段階からなり、次のセグメントは４倍もの周波数にお
ける１５の段階からなり、サイクルの次のピークまで延
長する最後のセグメントは最初の２つの段階に対する周
波数の８倍の周波数における４５の段階からなる。

その結果生じる波形２８０は、従来の減衰された正弦波
の典型である第５図における出力回線１６４の上方に示
された形状を有する。第５図からは明らかではないが、
この正弦波は第７図に示される如き複数の離散状の振幅
段部を含んでいる。

出力回線１６４は、相互に直列に接続され、かつ出力回
線１６４とエミッタ・７オロワ２８８との間に直列に接
続された１対の両方向性の伝送ゲ−）２８４．２８６か
らなる平滑フィルター２８２と接続されている。１００
　ｐＦのコンデンサ２９０が伝送ゲート２８４．２８６
の接合点と接地電位との間に接続され、０．００８２μ
Ｆのコンデサがゲート２８６の出力側とアースとの間に
接続されている。ゲート２８４と２８６は、回線１５２
におけるクロック周波数である回線２９７によりＦ２回
線２１４に接続された回線２９６上のパルス列により駆
動されるＲＳフリップフロップ２９４によって交互に導
通状態にされる。

出力フィルター２８２は、出方波形２８０における離散
状の段部な除去しかつ第８図に示す平滑な正弦波形を生
じるように作用する平滑フィルターである。フィルター
２８２は波形生成回路１６８（第５図）からの正弦波出
力を生成するため使用される周波数に関連する周波数に
よってロックされるため、フィルター２８２は問題の波
形の周波数を追跡するが、これは正弦波のフィルターの
際特に望ましい条件である。

エミッタ・フォロワ１８２から９出力２９８はフィルタ
ーされた正弦波を保有し、この出力は別の音声回路、ま
たはオルガンに対する出力増巾器に対して接続すること
ができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はリズム制御システムの回路を含む電子オルガン
の一部を示すブロック図、第２図はキー機構制御兼クロ
ック生成回路を示すブロック図、第３図は本発明の楽音
合成装置およびキー機構を示すブロック図、第４図乃至
第６図は一緒に楽音合成装置兼キー機構を示す詳細な回
路図、第７図は段部な含む正弦波信号の半サイクルを示
すグラフ、第８図はフィルターを通した正弦波の半サイ
クルを示すグラフ、および第９Ａ図乃至第９Ｅ図は本シ
ステムによって生成されたい（つかの波形を示すグラフ
である。 １０．１４．ろ２，５８・・・ＲＯＭ、１２・・・入力
回線、１６・・・リズム制御論理ブロック、２４．８０
・・・カウンタ、５０・・・ワン・ショット、５６・・
・ＡＮＤゲート、６６・・・ＮＯＲフリップフロップ、
６０．７０゜７２・・・Ｄタイプ・フリップフロップ、
８６・・・クロック信号、９８・・・楽音波形、１２８
，１６４・・・出力、１１４．１２２・・・電荷ポンプ
装置、１６８・・・トーン・ゼネレータ装置、１７８，
１８０，２７０，２７２・・・伝送ゲート、１８４，１
８６，２７８，２８０・・・コンデンサ、１８８・・・
Ｎ０ＲＲＳフリツプフロツプ、２２６・・・ＲＳフリッ
プ７０ツブ。 （外２名） ！コワｆ、　　７ ＼ ５６ ！＝［１，９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電子楽器において、 所要の楽音波形を呼出すための打鍵信号を生、成する装
   置と、 前記打鍵信号に応答してエンベロープ波形を出力側に生
   成するエンベロープ生成装置とを設け、該生成装置は前
   記打鍵信号に対し接続された入力と、出力と、前記エン
   ベロープ生成装置に対して接続された第１のクロック信
   号の制御下において前記入力における電圧を前記出力側
   に逓増的に送出する電荷ポンプ装置とを有し、 前記エンベロープ生成装置に対し作用的に接続され、前
   記エンベロープ波形に応答して更に別の出力側に前記エ
   ンベロープ波形に合致するエンベロープを有する楽音波
   形を生成する入力を有するトーン・ゼネレータ装置を設
   け、該トーン・ゼネレータ装置は、前記楽音波形の各サ
   イクルがエンベロープ波形により決定される振幅を有す
   る第２のクロック接続の制御下で前記楽音波形の完全サ
   イクルを反復的かつ逓増的に生成する電荷ポンプ装置を
   含むことを特徴とする波形兼エンベロープ生成回路を含
   む楽器。 ２、前記打鍵信号はＤＣ電圧であり、前記エンベロープ
   生成装置の電荷ポンプ装置は、相互に直列にかつ前記エ
   ンベロープ生成装置の入力および出力と直列に接続され
   た１対の電子作用ゲートと、前記ゲートの接合点と接続
   された第１のコンデンサと、前記エンベロープ生成装置
   の出力側と接続された第２のコンデンサと、前記第１の
   クロック信号および前記ゲートと接続されて該ゲートを
   交互に導通状態にすることにより前記第１のコンデンサ
   を介して前記入力と出力間に電荷が逓増的に送出される
   装置とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の楽器。 ６、前記エンベロープ波形が一連の振幅型・ｇルスから
   構成され、前記トーン・ゼネレータ装置は前記第２のク
   ロック信号の制御下で各・ξルスの振幅をトーン・ゼネ
   レータ装置の出力側に逓増的に送出することを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の楽器。 ４、前記トーン・ゼネレータ装置の電荷ポンプ装置は、
   相互に直列にまた前記トーン・ゼネレータの入力および
   出力と直列に接続された１対の電子作用ゲートと、該１
   対のゲートの接合点と接続された第１のコンデンサと、
   前記トーン・ゼネレータ装置の出力側と接続された第２
   のコンデンサと、前記第２のクロック信号および前記第
   ２の対のゲートと接続されて該第２の対のゲートを交互
   に導通状態にすることにより前記第２のコンデンサを介
   して前記トーン・ゼネレータの入力と出力間に電荷が逓
   増的に送出される装置とを含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の楽器。 ５、前記エンベロープ波形が一連の振幅パルスから構成
   され、前記トーン・ゼネレータ装置は、前記第２のクロ
   ック信号の制御下で各パルスの振幅を前記トーン・ゼネ
   レータ装置の出力側に逓増的に送出し、前記第２のクロ
   ック信号は前記振幅パルスの周波数よりも高い周波数を
   有し、前記第２のクロック信号の周波数が、前記エンベ
   ロープ波形の前記各振幅・ξルスの持続期間中小なくと
   も１回変化することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の楽器。 ６、前記トーン・ゼネレータ装置は、各々が複数の離散
   的な楽音波形段部からなる複数のセグメントにおいてエ
   ンベロープ波形の各振幅パルスの振幅を送出し、前記第
   ２のクロック信号は異なるセグメントに対して異なる周
   波数を有し、これにより各セグメントについてその結果
   中じた楽音波形の勾配の変化率が別のセグメントに対す
   る勾配の変化率とは異なることを特徴とする特許請求の
   範囲第５項記載の楽器。 Ｚ　前記楽音の波形における離散的な段部を平滑するた
   めのフィルター装置を含み、該フィルター装置は前記フ
   ィルター装置を前記第２のクロック信号に追従させる・
   ため前記第２のクロック信号により同期する追跡装置を
   含み、前記フィルター装置は前記第２のクロック信号に
   より駆動されるスイッチ切換えコンデンサ・フィルター
   を構成することを特徴とする特許請求の範囲第１０項記
   載の楽器。 ８、電子楽器において、 打鍵信号を生成する装置と、 前記打鍵信号に応答して、時間と共に変化するエンベロ
   ープと整合する各振幅を有する一連のパルスを出力側に
   生成するエンベロープ生成装置と、 前記エンベロープ生成装置の出力側に対して接続された
   入力を有し、第１のクロック信号の制御下で各パルスの
   振幅をその出力側に逓増的に送出するための電荷伝送装
   置を有するトーン・ゼネレータ装置とを設け、以って該
   トーン・ゼネレータ装置の入力側のパルスが楽音の波形
   の一部になるように成形され、楽音波形の振幅は時間と
   共に変化するエンベロープに整合することを特徴とする
   波形兼エンベロープ生成回路を含む楽器。 ９　電子楽器におけるある振幅エン−くロープを有する
   所要の周波数の楽音を生成するための方法において、 打鍵信号を生成し、 エンベロープ信号が、ある振幅エンベロープと総体的に
   整合する複数の振幅段部からなる打鍵信号に応答して時
   間と共に変化するエンベロープ波形を逓増的に生成し、 前記エンベロープ波形の各段部に応答して複数の楽音波
   形の振幅段部を逓増的に生成することにより、第１の工
   ／はロープ波形の段部に応答して楽音波形を生成する工
   程を含み、その結果中じた楽音波形は、各サイクルが複
   数の離散的な振幅段部からなって前記のある振幅エンベ
   ロープと整合し、 更に離散的な振幅段部を平滑する工程を含むことを特徴
   とする方法。 １０各楽音波形のサイクルの１つのセグメントに対する
   離散的な振幅段部が前記楽音波形のサイクルの別のセグ
   メントに対する離散的な振幅段部よりも高い周波数にお
   いて生じるように、前記の離数的な振幅段部が前記楽音
   波形の各サイクル毎に生じる周波数を変化させ、各セグ
   メントにおける離散的段部の数をカウントし、予め定め
   た数の段部がカウントされる時前記の離散的な段部が生
   じる周波数を変更する工程からなることを特徴とする特
   許請求の範囲第９項記載の方法。