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JPS5930277B2 - waveform generator - Google Patents
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JPS5930277B2 - waveform generator - Google Patents

waveform generator

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Publication number
JPS5930277B2
JPS5930277B2 JP51083534A JP8353476A JPS5930277B2 JP S5930277 B2 JPS5930277 B2 JP S5930277B2 JP 51083534 A JP51083534 A JP 51083534A JP 8353476 A JP8353476 A JP 8353476A JP S5930277 B2 JPS5930277 B2 JP S5930277B2
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JP
Japan
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digital
filter
frequency
clock
timing
Prior art date
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JP51083534A
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秀雄 鈴木
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Nippon Gakki Co Ltd
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Nippon Gakki Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、互に調和(整数倍)関係にある複数の異な
る周波数成分から成る波形を発生する波形発生装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a waveform generator that generates a waveform consisting of a plurality of different frequency components that are in a harmonic (integral multiple) relationship with each other.

互に調和(整数倍)関係にある複数の異なる周波数成分
から成る波形は、電子楽器やその他の電子工学分野にお
いてしばしば必要とされる。
Waveforms consisting of a plurality of different frequency components that are harmonically (integer multiples) related to each other are often required in electronic musical instruments and other fields of electronic engineering.

しかし従来は、このような波形を安定に発生できる簡単
な構成の波形発生装置は実現されていなかつた。特に、
波形を構成する各周波数成分の周波数を、互に調和関係
を保ちつつしかも各周波数成分の相対レベルを一定に保
ちつつ、任意にコントロールできる波形発生装置を簡単
な構成で実現することは実際上下可能とされていた。こ
の発明は叙上の実情に鑑みなされたもので、単一のクロ
ックに基づいて互に調和関係にある複数の異なる周波数
成分から成る波形を発生するものであつて、クロックの
周波数を変化することにより、各周波数成分の周波数を
互の調和関係を維持しつつかつ相対レベルを一定に保ち
つつ任意に制御することを可能とした簡単な構成の波形
発生装置を提供することを目的とするものである。
However, until now, a waveform generator with a simple configuration that can stably generate such a waveform has not been realized. especially,
It is actually possible to create a waveform generator with a simple configuration that can arbitrarily control the frequencies of each frequency component that makes up a waveform while maintaining a harmonic relationship with each other and keeping the relative level of each frequency component constant. It was said that This invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and it generates a waveform consisting of a plurality of different frequency components that are in a harmonic relationship with each other based on a single clock, and it is possible to change the frequency of the clock. The object of the present invention is to provide a waveform generator with a simple configuration that allows the frequencies of each frequency component to be arbitrarily controlled while maintaining a mutual harmonic relationship and keeping the relative level constant. be.

しかしてこの発明による波形発生装置は、1個または複
数個のディジタルRCフィルタと、入力クロックを分周
して上記ディジタルRCフィルタのスイッチングのタイ
ミングを制御するタイミングパルスを発生する分周手段
と、上記入力クロックを受けて上記タイミングパルスの
高調波成分を含むアナログ信号を発生するディジタル−
アナログ変換手段とを備え、上記アナログ信号を上記デ
ィジタルRCフィルタに入力し、該ディジタルRCフィ
ルタの出力を出力波形信号として取り出すようにして成
ることを特徴とする。この発明の上記ならびにその他の
目的および特徴は以下の実施例の説明によつて明らかに
される。
Therefore, the waveform generator according to the present invention includes one or more digital RC filters, frequency dividing means for dividing an input clock to generate a timing pulse for controlling the switching timing of the digital RC filter, and A digital signal that receives an input clock and generates an analog signal containing harmonic components of the timing pulse.
It is characterized by comprising an analog converting means, the analog signal is input to the digital RC filter, and the output of the digital RC filter is taken out as an output waveform signal. The above and other objects and features of the present invention will be made clear by the following description of embodiments.

この発明の波形発生装置は、一般の波形発生の用途に応
用できることは勿論であるが、後述されるように電子楽
器における楽音信号発生装置として極めて有効に用いる
ことができる。以下、この発明をいくつかの実施例に基
づいて説明するが、それに先立つてデイジタルRCフイ
ルタについて説明する。
The waveform generator of the present invention can of course be applied to general waveform generation applications, but can also be used extremely effectively as a musical tone signal generator in an electronic musical instrument, as will be described later. The present invention will be described below based on several embodiments, but first a digital RC filter will be described.

第1図に、並列スイツチング型のデイジタルRCフイル
タおよびその周辺回路の一例を示す。
FIG. 1 shows an example of a parallel switching type digital RC filter and its peripheral circuit.

デイジタルRCフイルタFの入力端子Tiと出力端子T
Oとの間の信号線に抵抗Rが直列に接続され、該信号線
の出力端子TO側とグランドとの間に4個のキヤパシタ
CがそれぞれトランジスタTrを介して接続されている
。これらトランジスタTrは、他のスイツチング素子例
えば電界効果トランジスタさらには機械スイツチ等に置
き替え得るものである。またキヤパシタCは4個に限ら
ず任意の個数だけ設けてもよい。各トランジスタTrは
一定のタイミングで順番に導通される。本例では、クロ
ツク端子Tcに入力されるクロツクが2ビツトのバイナ
リカウンタ1に入力され、このカウンタ1の各ビツトの
出力がタイミングパルスとしてデイジタルRCフイルタ
Fに供給される。デイジタルRCフイルタF内に設けら
れたデコーダ2は上記タイミングパルスに基づいてドラ
イブパルスSl,S,,S3,S4を発生し、このドラ
イブパルスS1〜S4により各トランジスタTrが順番
にドライブされる。各ドライブパルスS1〜S4とクロ
ツクとのタイミング関係は第2図に示す通りである。な
お、本例ではデイジタルRCフイルタFはデコーダ2を
備えているが、タイミングパルスが各トランジスタTr
を直接ドライブできる形態の場合はデコーダ2は不要で
ある。このデイジタルRCフイルタFは、第3図に示す
ような多数の通過バンドbを有する櫛歯状のフイルタ特
性を呈する。
Input terminal Ti and output terminal T of digital RC filter F
A resistor R is connected in series to the signal line between the signal line and the output terminal TO, and four capacitors C are connected between the output terminal TO side of the signal line and the ground, respectively, via transistors Tr. These transistors Tr can be replaced with other switching elements such as field effect transistors or even mechanical switches. Further, the number of capacitors C is not limited to four, but any number may be provided. Each transistor Tr is sequentially turned on at a fixed timing. In this example, the clock input to the clock terminal Tc is input to a 2-bit binary counter 1, and the output of each bit of this counter 1 is supplied to a digital RC filter F as a timing pulse. A decoder 2 provided in the digital RC filter F generates drive pulses Sl, S, , S3, S4 based on the timing pulses, and each transistor Tr is sequentially driven by the drive pulses S1 to S4. The timing relationship between each of the drive pulses S1 to S4 and the clock is as shown in FIG. In addition, in this example, the digital RC filter F is equipped with a decoder 2, but the timing pulse is applied to each transistor Tr.
The decoder 2 is not necessary in the case of a configuration that can directly drive the . This digital RC filter F exhibits a comb-like filter characteristic having a large number of pass bands b as shown in FIG.

各通過バンドbの中心周波数は互に調和(整数倍)関係
にあり、タイミングパルスないしドライブパルスS1〜
S4の各次高調波数に一致している。そして各通過バン
ドbの帯域幅BWは、で表わされ、抵抗Rとキヤパシタ
Cの値によつて決まる。
The center frequencies of each pass band b are in harmonic (integer multiple) relationship with each other, and the timing pulse or drive pulse S1~
This corresponds to each harmonic number of S4. The bandwidth BW of each pass band b is expressed by , and is determined by the values of the resistor R and capacitor C.

また各通過バンドbの中心周波数における相対利得Aは
、′ で表わされる。
Further, the relative gain A at the center frequency of each pass band b is expressed as '.

T ただし、サンプリング間隔γ=−、サップリング周期T
=−である(第2図参照)。
T However, sampling interval γ=-, sampling period T
=- (see Figure 2).

F p (2)式ならびに第3図から明らかなように、本例のデ
イジタルRCフイルタFは、ドライブパルスS1〜S4
の4倍の周波数4f,の整数倍周波数4f,,8fp,
12f,,・・・・・・に対しては通過バンドを持たな
い。
F p As is clear from equation (2) and FIG. 3, the digital RC filter F of this example has drive pulses S1 to S4
The frequency 4f, which is four times the frequency 4f, is an integer multiple of the frequency 4f,,8fp,
12f, . . . have no pass band.

なお、(1)式と(2)式は次のように一般化できる。Note that equations (1) and (2) can be generalized as follows.

\−ノただし、NはキヤパシタCの個数に等しく、また
クロツク周波数はNf,となる。
\- However, N is equal to the number of capacitors C, and the clock frequency is Nf.

以上に述べたように、デイジタルRCフイルタはタイミ
ングパルスの各次高調波周波数に等しい中心周波数を持
つ多数の通過バンドから成る櫛歯状のフイルタ特性を有
し、しかもタイミングパルスの周波数を変化しても上記
関係は変化せずまた各通過バンドの相対利得も不変であ
る。
As mentioned above, the digital RC filter has a comb-like filter characteristic consisting of a large number of passbands with a center frequency equal to each harmonic frequency of the timing pulse. However, the above relationship does not change, and the relative gain of each pass band also remains unchanged.

なお、デイジタルRCフイルタとしては並列スイツチン
グ型のほかに直列スイツチング型もあり、いずれもこの
発明に適用できる。なおこのようなデイジタルRCフイ
ルタは各種の文献、例えば米国の雑誌ElectrOn
ics(エレクトロニクス)の1967年7月24日号
、91ページから100ページに紹介されており既に公
知であるので、動作原理ならびに変形等についてのこれ
以上の説明は行なわない。第4図において、この発明に
よる波形発生装置の一実施例を説明する。
In addition to the parallel switching type, there are also series switching types of digital RC filters, and both are applicable to the present invention. Furthermore, such a digital RC filter is described in various documents, such as the American magazine ElectrOn.
Since it was introduced in the July 24, 1967 issue of ICS (Electronics), pages 91 to 100, and is already well known, further explanation of the operating principle and modifications will not be given. Referring to FIG. 4, an embodiment of the waveform generator according to the present invention will be described.

同図においては、FO,F,,・・・・・・,Fn−,
はデイジタルRCフイルタであり、それぞれ第1図のデ
イジタルRCフイルタFと同一の構成を有する。(n+
1)ビツトのバイナリカウンタ10は、クロツク入力端
子1Nに印加されるクロツク(周波数は2n+1・F,
)を分周する分周手段を構成するもので、各デイジタル
RCフイルタF。,Fl,・・・・・・,Fn−1のタ
イミングパルスを発生する。このバイナリカウン夕10
の第1ビツト目と第2ビツト目の出力、第2ビツト目と
第3ビツト目の出力、・・・・・・、第nビツト目と第
(n+1)ビツト目の出力が、それぞれ各デイジタルR
CフイルタF。,Fl,・・・・・・,Fn−,にタイ
ミングパルスとして供給される。デイジタルーアナログ
コンバータ11は上記バイナリカウンタ10とともに、
クロツクに基づいて各デイジタルRCフイルタF。,F
l,・・・・・・,Fn−1のタイミングパルスの各次
高調波を含むアナログ信号をつくるデイジタルーアナロ
グ変換手段を構成するものである。このデイジタルーア
ナログコンバータ11はバイナリカウンタ10の各ビツ
トの出力を受けて、第4図の左下部に示すような繰り返
し周期1/Fpの階段状のアナログ信号を発生する。勿
論、このアナログ信号には、各デイジタルRCフイルタ
F。,F,,・・・・・・,Fn−1のタイミングパル
スの各次高調波成分を含んでいる。このアナログ信号は
各デイジタルRCフイルタF。,Fl,・・・・・・,
Fn−1に共通に入力され、各デイジタルRCフイルタ
F。,Fl,・・・・・・,Fn−1,の出力は加算抵
抗としての可変抵抗R。,Rl,・・・・・・,Rn−
1によつて加算されたのち出力端子0UTから取り出さ
れる。つぎにこの実施例の動作を説明する。
In the figure, FO, F,,...,Fn-,
are digital RC filters, each having the same configuration as the digital RC filter F in FIG. (n+
1) The bit binary counter 10 receives a clock (frequency: 2n+1·F,
), and each digital RC filter F constitutes a frequency dividing means for dividing the frequency. , Fl, . . . , Fn-1 timing pulses are generated. This binary counter 10
The outputs of the 1st and 2nd bits, the outputs of the 2nd and 3rd bits, the outputs of the nth bit and the (n+1)th bit are the outputs of each digital signal, respectively. R
C filter F. , Fl, . . . , Fn-, as a timing pulse. The digital-to-analog converter 11 together with the binary counter 10,
Each digital RC filter F based on the clock. ,F
This constitutes a digital-to-analog conversion means for creating an analog signal containing each harmonic of the timing pulses 1, . . . , Fn-1. This digital-to-analog converter 11 receives the output of each bit of the binary counter 10 and generates a step-like analog signal with a repetition period of 1/Fp as shown in the lower left part of FIG. Of course, each digital RC filter F is applied to this analog signal. , F, , . . . , each harmonic component of the timing pulse of Fn-1 is included. This analog signal is sent to each digital RC filter F. , Fl, ......,
Fn-1 is commonly input to each digital RC filter F. , Fl, . . . , Fn-1, the output is a variable resistor R as an addition resistor. ,Rl,...,Rn-
After being added by 1, it is taken out from the output terminal 0UT. Next, the operation of this embodiment will be explained.

入カクロツクの周波数を2n+1・F,とすると、第1
のデイジタルRCフイルタF。に供給されるタイミング
パルスの周波数は2F・F,,2l・F,であるから、
このデイジタルRCフイルタF。の内部に発生するドラ
イブパルス(第1図のSl,S2,S3,S4に相当す
る)の周波数は2l・Fpとなる。したがつてこのデイ
ジタルRCフイルタF。は、中心周波数がそれぞれF,
,2fp,3f,,5fp96fpラ7FpF9fpF
゛゜゜゜゜゛の多数の通過バンドから成る櫛歯状のフイ
ルタ特性を呈する。また第2のデイジタルRCフイルタ
F1に周波数21・Fp,22・F,のタイミングパル
スが供給されるから、このデイジタルRCフイルタF1
は中心周波数がそれぞれ2f,,4fp,6f,,10
f,,12fp,14fp,18f,,・・・・・・の
多数の通過バンドから成る櫛歯状のフイルタ特性を呈す
る。同様に、デイジタルRCフイルタFn−1は中心周
波数がそれぞれ2n−1・FPク2n−F,,2n+1
・F,,2n+3・F,,2n+4・FP,2n+5・
FP,2n+7・FP,2n+8・F,・・・・・・の
多数の通過バンドから成pる櫛歯状のフイルタ特性を呈
する。
If the frequency of the input clock is 2n+1・F, then the first
digital RC filter F. Since the frequency of the timing pulse supplied to is 2F・F,, 2l・F,
This digital RC filter F. The frequency of the drive pulses (corresponding to S1, S2, S3, and S4 in FIG. 1) generated inside is 2l·Fp. Therefore, this digital RC filter F. have center frequencies F and F, respectively.
,2fp,3f,,5fp96fpra7FpF9fpF
It exhibits comb-like filter characteristics consisting of a large number of passing bands of ゛゜゜゜゜゛. Also, since timing pulses of frequencies 21·Fp and 22·F are supplied to the second digital RC filter F1, this digital RC filter F1
have center frequencies of 2f, 4fp, 6f, 10, respectively.
It exhibits comb-like filter characteristics consisting of a large number of pass bands f, 12fp, 14fp, 18f, . . . . Similarly, the digital RC filter Fn-1 has a center frequency of 2n-1, FP, 2n-F, 2n+1, respectively.
・F,,2n+3・F,,2n+4・FP,2n+5・
It exhibits comb-like filter characteristics consisting of a large number of pass bands: FP, 2n+7.FP, 2n+8.F, . . . .

デイジタルーアナログコンバータ11でつくられたアナ
ログ信号に含まれる各タイミングパルスの高調波成分は
、各デイジタルRCフイルタF。,F,,・・・・・・
,Fn−1のフイルタ特性にしたがつて抽出され可変抵
抗R。,R,,・・・・・・,Rn−1の回路によつて
加算され出力端子0UTに出力される。すなわち、各タ
イミングパルスの高調波成分から成る波形信号を出力端
子0UTに得られる。そして、各デイジタルRCフイル
タF。,Fl,・・・・・・,Fn−1の各通過バンド
の中心周波数とクロツクの周波数との関係はクロツクの
周波数を変化しても常に成立しており、また各通過バン
ドの相対利得もクロツクの周波数に関係なく一定であり
、さらにデイジタルーアナログコンバータ11によつて
得られるアナログ信号はクロツクの周波数を変化しても
常に各デイジタルRCフイルタF。,Fl,・・・・・
・,Fn−1のタイミング信号の高調波成分を含みまた
当該各高調波成分の相対レベルは常に一定である。した
がつてこの実施例によれば、単一のクロツクに基づいて
互に調和関係にある複数の異なる周波数成分から成る複
合波形が得られ、しかも周波数成分の調和関係を保ちつ
つかつ各周波数成分の相対レベルを一定に保ちつつ当該
各周波数成分の周波数をクロツクの周波数によつて任意
に変化することができる。慣言すれば、この実施例によ
つて得られる波形の基本周波数はクロツクの周波数に追
従して変化するが、この波形の基本周波数に対するスペ
クトラム分布の状態はクロツク周波数に関係なく一定で
ある。なお、出力波形のスペクトラム分布の状態は、可
変抵抗R。,Rl,・・・・・・,Rn−1の抵抗値を
調節して各デイジタルRCフイルタF。,Fl,・・・
・・・,Fn−1の出力の混合比を変えることによつて
変化できる。前実施例はタイミングパルスを発生する分
周手段がバイナリカウンタであつたため、得られるタイ
ミングパルスの周波数はF,の2のべき乗倍の周波数、
すなわちFp,2f,,4fp,8fp,l6f,,・
・・・・・に限られてしまう。
The harmonic components of each timing pulse included in the analog signal created by the digital-to-analog converter 11 are filtered through each digital RC filter F. ,F,,...
, Fn-1, the variable resistance R is extracted according to the filter characteristics of Fn-1. , R, . . . , Rn-1 and output to the output terminal 0UT. That is, a waveform signal consisting of harmonic components of each timing pulse can be obtained at the output terminal 0UT. And each digital RC filter F. , Fl, ..., Fn-1, the relationship between the center frequency of each pass band and the clock frequency always holds even if the clock frequency is changed, and the relative gain of each pass band is also The analog signal obtained by the digital-to-analog converter 11 is constant regardless of the clock frequency, and the analog signal obtained by the digital-to-analog converter 11 is always connected to each digital RC filter F even if the clock frequency is changed. ,Fl,...
. , Fn-1, and the relative level of each harmonic component is always constant. Therefore, according to this embodiment, a composite waveform consisting of a plurality of different frequency components that are harmonically related to each other can be obtained based on a single clock, and while maintaining the harmonic relationship of the frequency components, each frequency component is The frequency of each frequency component can be changed arbitrarily by changing the frequency of the clock while keeping the relative level constant. In other words, the fundamental frequency of the waveform obtained by this embodiment changes in accordance with the clock frequency, but the state of the spectrum distribution with respect to the fundamental frequency of this waveform is constant regardless of the clock frequency. Note that the state of the spectrum distribution of the output waveform is determined by the variable resistor R. , Rl, . . . , Rn-1 are adjusted to form each digital RC filter F. ,Fl,...
..., can be changed by changing the mixing ratio of the output of Fn-1. In the previous embodiment, the frequency dividing means for generating the timing pulse was a binary counter, so the frequency of the obtained timing pulse was a power of 2 times F,
That is, Fp, 2f,, 4fp, 8fp, l6f, .
It is limited to...

また同様に、各デイジタルRCフイルタに入力されるア
ナログ信号を発生するデイジタルーアナログ変換手段は
バイナリカウンタとデイジタルーアナログコンバータで
構成されているため、アナログ信号に含まれる周波数成
分は、F,,2f,,4f,,8f,,l6f,,・・
・・・・の周波数成分に限られてしまう。したがつて、
前実施例で発生できる波形は、F,,2fpツ4fpp
8fpツ16fpF32fp2・・・・・・の周波数成
分から構成されるものに限られててしまう。かかる制約
は、第5図に示すこの発明の他の実施例によれば解消さ
れる。
Similarly, since the digital-to-analog conversion means that generates the analog signal input to each digital RC filter is composed of a binary counter and a digital-to-analog converter, the frequency components included in the analog signal are ,,4f,,8f,,l6f,,...
It is limited to the frequency components of... Therefore,
The waveforms that can be generated in the previous example are F,, 2fp to 4fpp.
It is limited to those composed of frequency components of 8 fp, 16 fp, F32 fp2, and so on. Such limitations are overcome according to another embodiment of the invention shown in FIG.

この実施例においては、各デイジタルRCフイルタF。
.,F,,・・・・・・,Fn−1のタイミングパルス
を発生する分周手段は、n個の分周器D。,Dl,・・
・・・・,Dn−1とn個の1/2分周器D。,dl,
・・・・・・,Dn−1とから構成されており、各デイ
ジタルRCフイルタF。,Fl,・・・・・・,Fn−
3,Fn−,,Fn−,にはそれらの第1通過バンドの
中心周波数が、それぞれFP92fP′1109(n−
3)FPツ(n−2)Fpツ(n−1)Fpとなるよう
なタイミングパルスが供給される。すなわち、各分周器
D。,D,,・・・・・・,Dn−,,Dn−2,Dn
−1はそれぞれ周波数2fp′4fpp11ツ2(n]
)Fpツ2(n−,)F,,2(n−,)F,のパルス
を出力する。
In this embodiment, each digital RC filter F.
.. , F, . ,Dl,...
..., Dn-1 and n 1/2 frequency dividers D. ,dl,
..., Dn-1, and each digital RC filter F. , Fl, ..., Fn-
3, Fn-, , Fn-, have their first pass band center frequencies FP92fP'1109(n-
3) Timing pulses are supplied such that FP (n-2) Fp (n-1) Fp. That is, each frequency divider D. ,D,,...,Dn-,,Dn-2,Dn
-1 is the frequency 2fp'4fpp112(n]
)Fp2(n-,)F,,2(n-,)F, pulses are output.

そしてクロツク入力端子1Nに入力されるクロツクの周
波数は、各分周器D。,Dl,・・・・・・,Dn−,
の出力パルスの周波数の最小公倍数に一致する。逆に云
えば、各分周器D。,Dl,・・・・・・,Dn−1は
共通のクロツクに基づいて上記の如き所定の周波数のパ
ルスを出力するような分周率を持つている。またこの実
施例においては、各デイジタルRCフイルタF。,Fl
,・・・・・・,Fn−1のタイミングパルスの高調波
を含むアナログ信号は、クロツクを入力とするカウンタ
12とこのカウンタ12の出力を入力とするデイジタル
ーアナログコンバータ11とから成るデイジタルーアナ
ログ変換手段によつて発生される。具体的に云えば、n
=2の場合、分周器D。
The frequency of the clock input to the clock input terminal 1N is determined by each frequency divider D. ,Dl,...,Dn-,
corresponds to the least common multiple of the frequencies of the output pulses. Conversely, each frequency divider D. , Dl, . Further, in this embodiment, each digital RC filter F. , Fl
, . . . , the analog signal containing the harmonics of the timing pulse of Fn-1 is processed through a digital loop consisting of a counter 12 that receives the clock as an input, and a digital-to-analog converter 11 that receives the output of this counter 12 as an input. generated by analog conversion means. Specifically, n
= 2, frequency divider D.

,Dl,D,の分周率はそれぞれ1/2,1/3,1/
6であり、クロツク周波本は1゛2f,であり、またカ
ウソタ12は12進カウンタである。以上の説明から明
らかなように、この実施例においては、各デイジタルR
CフイルタF。,Fl,・・・・・・,Fn−3,Fn
−2,Fn−1の第1通過バンドの中心周波数はそれぞ
れFp,2fp,・・・・・・,2(n−,)F,,2
(n−2)F,,2(n−1)F,となり、また各デイ
ジタルRCフイルタF。,F,,・・・・・・,Fn−
3,Fn],Fn−1には周波数FP92fP9Fll
92(n−3)Fp′2(n−2)Fp92(n−,)
Fpの成分およびその高調波成分を含むアナログ信号が
入力されるため、連続したスペクトラム分布を有する波
形を得ることができる。以上に述べたようなこの発明の
波形発生装置は、例えば電子楽器の楽音信号発生手段と
して極めて効果的である。第6図に、この発明の波形発
生装置を応用した電子楽器の一例を示す。同図において
、20は鍵盤回路、21は電圧制御型発振器、22はこ
の発明の波形発生装置、23は電圧制御型増幅器、24
は電力増幅器、25はスピーカ、26および27はエン
ベロープゼネレータである。特定の鍵が押されると、当
該鍵に対応する音高電圧の鍵盤回路20から出力され、
この音高電圧によつて電圧制御型発振器21の発振周波
数が制御される。電圧制御型発振器21の発振出力は波
形発生装置22にクロツクとして供給される。波形発生
装置22の出力は電圧制御型増幅器23を介して電力増
幅器24に入力され、電力増幅されたのちスピーカ25
から楽音として発音される。上記エンベロープゼネレー
タ26,27は、鍵の押圧期間に鍵盤回路20から出力
されるキーインク信号を受けてエンベロープ電圧を発生
する。電圧制御型増幅器23の利得は一方のエンベロー
プゼネレータ27の出力により制御されるもので、これ
により楽音にアタツク、フアストデイケイ、サステイン
、セカンドデイケイ等の自然楽器音に類似した振幅の時
間変化特性が付与される。また他方のエンベロープゼネ
レータ26の出力により電圧制御型発振器21の発振周
波数が微小量だけ制御され、楽音に自然楽器音に類似し
たピツチの時間変化特性が付与される。しかして、前述
したようにこの発明に係る波形発生装置22によつて発
生する波形信号の基本周波数は、入力されるクロツクの
周波数に忠実に追従して変化するが、他方、当該波形信
号のスペクトラム分布状態はクロツク周波数が変化して
も不変である。
, Dl, D, are 1/2, 1/3, 1/2, respectively.
6, the clock frequency is 1゛2f, and the counter 12 is a hexadecimal counter. As is clear from the above explanation, in this embodiment, each digital R
C filter F. ,Fl,...,Fn-3,Fn
The center frequencies of the first passband of -2, Fn-1 are Fp, 2fp, ......, 2(n-,)F,, 2
(n-2)F, ,2(n-1)F, and each digital RC filter F. ,F,,...,Fn-
3, Fn], Fn-1 has the frequency FP92fP9Fll
92(n-3)Fp'2(n-2)Fp92(n-,)
Since an analog signal containing the Fp component and its harmonic components is input, a waveform having a continuous spectrum distribution can be obtained. The waveform generating device of the present invention as described above is extremely effective as a musical tone signal generating means for, for example, an electronic musical instrument. FIG. 6 shows an example of an electronic musical instrument to which the waveform generator of the present invention is applied. In the figure, 20 is a keyboard circuit, 21 is a voltage controlled oscillator, 22 is a waveform generator of the present invention, 23 is a voltage controlled amplifier, 24
is a power amplifier, 25 is a speaker, and 26 and 27 are envelope generators. When a specific key is pressed, a pitch voltage corresponding to the key is output from the keyboard circuit 20,
The oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 21 is controlled by this pitch voltage. The oscillation output of voltage controlled oscillator 21 is supplied to waveform generator 22 as a clock. The output of the waveform generator 22 is input to a power amplifier 24 via a voltage-controlled amplifier 23, where the power is amplified and then output to a speaker 25.
is pronounced as a musical tone. The envelope generators 26 and 27 generate an envelope voltage in response to a key ink signal output from the keyboard circuit 20 during a key press period. The gain of the voltage-controlled amplifier 23 is controlled by the output of one of the envelope generators 27, which gives musical tones a time-varying amplitude characteristic similar to natural musical instrument sounds such as attack, fast decay, sustain, and second decay. will be granted. Furthermore, the oscillation frequency of the voltage-controlled oscillator 21 is controlled by a minute amount by the output of the other envelope generator 26, giving the musical tone a time-varying pitch characteristic similar to that of a natural musical instrument. As described above, the fundamental frequency of the waveform signal generated by the waveform generator 22 according to the present invention changes faithfully following the frequency of the input clock, but on the other hand, the spectrum of the waveform signal The distribution remains unchanged even if the clock frequency changes.

すなわち、この発明の波形発生装置を楽音信号発生装置
として用いれば、どの鍵を押したときもスペクトラム分
布状態が一定の楽音信号が得られ、したがつてどの鍵を
押したときも同一音色の楽音が得られる。なお、第6図
の電子楽器において楽音の音色を発音時からの時間経過
にしたがつて変化させるには、波形発生装置22の構成
を一部変更すればよい。
That is, if the waveform generator of the present invention is used as a musical tone signal generator, a musical tone signal with a constant spectral distribution state can be obtained no matter which key is pressed, and therefore a musical tone with the same timbre can be obtained no matter which key is pressed. is obtained. Incidentally, in order to change the timbre of musical tones in accordance with the passage of time from the time of sound generation in the electronic musical instrument shown in FIG. 6, it is only necessary to partially change the configuration of the waveform generator 22.

第7図はそのような変更を加えた波形発生装置22の一
例を示すもので、デイジタルーアナログコンバータ11
の出力は新たに設けられた電圧匍脚型フイルタ28を介
して各デイジタルRCフイルタF。,Fl,・・・・・
・,Fn−1に入力される。この電圧制御型フイルタ2
8のフイルタ特性例えばカツトオフ周波数等は、キーイ
ンク信号を受けて動作するエンベロープゼネレータ29
から出力される制御電圧(エンベロープ電圧)によつて
時間とともに変化せしめられる。これにより、楽音の音
色を時間とともに変化させることが可能となることは明
らかである。なお、第7図において第4図と同等部分に
は同符号が付されている。以上に詳述したように、この
発明の波形発生装置は簡単な構成にして、単一のクロツ
クに基づいて互に調和関係にある複数の異なる周波数成
分から成る波形を発生でき、しかもクロツクの周波数を
変化することによつて、各周波数成分の周波数を互の調
和関係を保ちかつ相対レベルを一定に保ちつつ任意に制
御することができる利点を有するものであり、その効果
は絶大である。
FIG. 7 shows an example of the waveform generator 22 that has been modified as described above, in which the digital-to-analog converter 11
The output is sent to each digital RC filter F via a newly provided voltage leg type filter 28. ,Fl,...
, is input to Fn-1. This voltage controlled filter 2
The filter characteristics of 8, such as the cutoff frequency, are determined by the envelope generator 29 which operates in response to the key ink signal.
It is made to change over time by the control voltage (envelope voltage) output from. It is clear that this allows the timbre of musical sounds to change over time. In FIG. 7, the same parts as those in FIG. 4 are given the same reference numerals. As described in detail above, the waveform generator of the present invention has a simple configuration and can generate a waveform consisting of a plurality of different frequency components that are harmoniously related to each other based on a single clock. By changing , the frequency of each frequency component can be arbitrarily controlled while maintaining a harmonic relationship with each other and keeping the relative level constant, and the effect is enormous.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は公知のデイジタルRCフイルタの一例を示す回
路図、第2図は第1図に示したデイジタルRCフイルタ
の動作を説明するタイミングチヤート、第3図は第1図
に示したデイジタルRCフイルタの周波数スペクトラム
を示す図、第4図はこの発明による波形発生装置の一実
施例のプロツク図、第5図はこの発明による波形発生装
置の他の実施例を示すプロツク図、第6図はこの発明に
よる波形発生装置を応用した電子楽器の一例を示すプロ
ツク図、第7図は第6図における波形発生装置の変形例
を示すプロツク図である。 FO,F,,・・・・・・Fn−1・・・・・・デイジ
タルRCフイルタ、10・・・・・・バイナリカウンタ
、11・・・・・・デイジタルーアナログコンバータ、
RO,R,,・・・・・・,Rn−1・・・・・・可変
抵抗、12・・・・・・カウンタ、DO,DlF″?6
″″″FDn−r1″3分周器1d0Fd1F10)D
n−1・・・・・・1/2分周器。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a known digital RC filter, FIG. 2 is a timing chart explaining the operation of the digital RC filter shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a circuit diagram of the digital RC filter shown in FIG. FIG. 4 is a block diagram of one embodiment of the waveform generator according to the present invention, FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the waveform generator according to the present invention, and FIG. FIG. 7 is a block diagram showing an example of an electronic musical instrument to which the waveform generator according to the invention is applied. FIG. 7 is a block diagram showing a modification of the waveform generator shown in FIG. FO, F,...Fn-1...Digital RC filter, 10...Binary counter, 11...Digital-to-analog converter,
RO, R,,...,Rn-1...Variable resistor, 12...Counter, DO, DlF''?6
″″″FDn-r1″3 frequency divider 1d0Fd1F10)D
n-1...1/2 frequency divider.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 スイッチング型ディジタルRCフィルタと、クロッ
クを分周して上記ディジタルRCフィルタのスイッチン
グタイミングを制御するためのタイミングパルスを発生
する手段と、上記クロックを受けて上記タイミングパル
スの高調波成分を含むアナログ信号を発生する手段とを
具備し、上記アナログ信号を上記ディジタルRCフィル
タを通じて出力するようにして成る波形発生装置。 2 クロックを分周して複数組の異なる周波数のタイミ
ングパルスを発生する手段と、上記タイミングパルスを
受けてそれぞれ別異の速度でスイッチングを行なう複数
のディジタルRCフィルタと、上記クロックを受けて上
記各タイミングパルスの高調波成分を含むアナログ信号
を発生して上記各ディジタルRCフィルタに共通に入力
する手段と、上記各ディジタルRCフィルタの出力を加
算して出力する手段とから成る波形発生装置。
[Scope of Claims] 1. A switching type digital RC filter, means for dividing a clock to generate a timing pulse for controlling the switching timing of the digital RC filter, and a means for generating a timing pulse for controlling the switching timing of the digital RC filter in response to the clock; a waveform generating device comprising: means for generating an analog signal including a wave component, and outputting the analog signal through the digital RC filter. 2 means for dividing the frequency of a clock to generate a plurality of sets of timing pulses of different frequencies; a plurality of digital RC filters each receiving the timing pulses and performing switching at different speeds; and means for receiving the clocks and generating the respective sets of timing pulses. A waveform generator comprising means for generating an analog signal containing a harmonic component of a timing pulse and commonly inputting it to each of the digital RC filters, and means for adding and outputting the outputs of the digital RC filters.
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