Der Taktgenerator

Ein Taktgenerator ist eigentlich ganz einfach aufgebaut. Man kann da auch jede Schaltung hernehmen die einem über den Weg läuft. Dementsprechend viele Schaltungen wird man auch in Beatboxen antreffen. Dabei laufen die wenigsten Geräte exakt oder über längere Zeit genau. Trotzdem ist es schwierig genug nach Metronom oder eben nach so einem Taktgenerator live zu spielen.

Neben dem Taktgenerator gibt es aber Schaltungen die nötig sind und in andere Teile, wie der Rhythmuserzeugung eingreifen. Wenn man aber das folgende weiß, ist es nicht mehr schwer für den Techniker, die Schaltungen im Schaltplan ausfindig zu machen und Geräte auch von extern synchronisieren zu können.

Obiges Bild zeigt als Herz einen Oszillator der im Tempo geregelt werden kann. Jetzt sind aber die Anzahl der Impulse die erzeugt werden, nicht gleich der Anzahl der Beats per Minute. Das wäre zu einfach. Für die BPM Angabe wird in der Regel die Viertelnote als Referenz angegeben. Die Auflösung für Triolen, Grooves und Doppelschlägen ist aber wesentlich höher aufgelöst. Deswegen werden die Viertelnoten noch einmal in pulses per quarter (ppq)unterteilt. Beim Midi Clock sind das 192 ppqs Auflösung, beim Roland Din Sync 96ppq. Die CR78 arbeitet mit 48 ppq. Ältere Geräte normalerweise mit 4-16 ppq. Diese Clockraten kann man meist einfach durch Frequenzteiler/Flip Flops anpassen. Auch Frequenzverdoppelung ist bei Rechteckspannungen relativ einfach. Phase Locked Loop nennt sich eine Technik die sich der Phasenlage eines Signals anpasst. Das führt jetzt aber hier zu weit.

Anstatt des Oszillatorsignals kann auch ein externes Triggersignal durchgeschaltet werden. Das ist sinnigerweise umschaltbar, sonst würden sich beide Signale ja mischen und das Chaos wäre perfekt.

Hier trifft man auch schon auf das erste Problem. Den Start/Stop Schalter. Stoppt man den Oszillator steht auch der Zähler oder das Schiebregister. Siehe Rhythmenerzeugung. Startet man jetzt neu, läuft der Rhythmus da weiter, wo er stehen geblieben ist. Das ist eigentlich die Cont. (Continue)Funktion die auch Sinn macht, aber eben nicht immer.

Deswegen gibt es neben den Trigger Out, der den Takt an die Rhythmuserzeugung weiterleitet noch einen Reset Ausgang. Der setzt den Zähler entsprechend nach Neustart erstmal auf "0", damit der Rhythmus auch von Anfang an startet. Wenn der Rhythmus endet, wird auch ein Reset Impuls erzeugt, damit der Takt wieder von Anfang an startet. Sonst wär es langweilig oder man müßte jedesmal von Hand neu starten.

In der Regel wird der Reset Impuls zum Neustart auch für die Downbeat Lampe hergenommen. Das geht meist nur mit etwas unübersichtlichen, angepassten logischen oder diskreten Transistorschaltungen. Ein Beispel gibt es weiter unten. .

Einige funktionssichere Taktgeneratoren wie sie verwendet werden. Der erste arbeitet mit einem Schmitt Trigger, der zweite mit NAND Gattern. Das geht auch mit NOR Gattern. Die parallelgeschalteten Eingänge können zu Steuerzwecken anderweitig verschaltet werden. Siehe unten.

Hier ist eine einfache Version von Electro Harmonix. Das Gerät besitzt sogar einen Trigger Out, der einfach am Schmitt Trigger angegriffen wurde. Die Downbeat LED wird durch den Q5 Ausgang des Binärzählers angesteuert. Der Reset Impuls durch eine Schaltung die auf Q4 und Q5 zugreift. Wichtig ist hier, dass der Start/Stop Schalter ständig eingeschaltet sein muss, d.h. Potential am Eingang des Schmitt Triggers liegen sollte. Dieses Potential muss auch am Gatter der Reset Schaltung anliegen.

Etwas aufwendiger ist die Schaltung beim Fricke MFB501

Der Start/Stop Schalter legt ein Hi an den Eingang eines NOR Gatters und der Oszillator schwingt. Es gibt ein Trimm Poti und ein richtiges Poti zur Tempoeinstellung. Dioden dienen zur Entkopplung. Mit dem Hi Potential wird auch gleich ein Reset Eingang eines Binärzählers angesteuert. Quasi 2 Fliegen mit einer Klappe. Damit der Reset Eingang nicht dauernd Potential führt gehören hier noch logische Schaltungen hin. In dem Fall erledigt dass der CD4520 Doppelbinärzähler mit seiner internen Beschaltung.

Man sieht auch einen Triggereingang, der über das gleiche NOR Gatter geführt wird. Hier würden sich das interne und das externe Taktsignal mischen, wenn man "Start" drückt.

Das Taktsignal geht intern an den Binärzähler und an eine Trigger Out Buchse. Ausserdem steuert es die Downbeat LED an. Hier gibt es noch eine kleine Besonderheit, da die LED ja im Takt leuchten müßte und nicht beim Down Beat. Deswegen sind die 4 Ausgänge des Binärzählers mit NOR Gatter verbunden und blocken bei jedem Imuls den Transistor der die LED ansteuert. Ausser wenn der Binärzähler an allen 4 Ausgängen ein Lo aufweist. Dann steuert der Transistor durch und

die LED leuchtet. Ginge sicher auch anders, aber so funktionierts auch.

Das ist jetzt eigentlich ganz einfach und kann alles was man so braucht um auch mit der Aussenwelt in Verbindung zu treten. Die Schaltung an sich ist trotzdem recht unübersichtlich, vor allem, wenn Reset Signale und der der Takt noch für andere Steuerungen im Gerät gebraucht werden.

Bei den Roland Maschinen kommt der Din Sync mit ins Spiel. Wieman sieht ist der Taktgenerator nicht wesentlich komplizierter als bei der Fricke MFB 501. Allerdings kommen hier nochmal 2 Flip Flops mit ins Spiel. Die Schalter von Din Pin 1 und 3 sind die Umschalter die zwischen externen und internen Clock umschalten. Die Kondensatoren an den Flip Flops erzeugen Schaltimpulse. Die Reset- und Downbeat Schaltung, sowie Bauteilwerte hab ich der Übersicht halber mal weggelassen.

Aber man sieht, dass der Din Sync mit Gleichspannungspotentialen arbeitet und man eigentlich nur das Clock Signal und einen Hi Pegel für Start und einen Lo Pegel für Stop benötigt. Die an Pin 4 und 5 angelegten Funktionen Tap/Continue/Fill In werden vermutlich nur von Roland Maschinen, wenn überhaupt unterstützt. Zur Synchronisierung oder gar Midi Einbindung mittels Midi2DinSync Interface sind sie erstmal nicht nötig.

1. Die Trommeln (Toms, Snare, Bass Drum, Bongo, Conga usw)
2. Das Blech (Crash und Ride Becken, Hi Hat usw. )
3.. Die Percussion Instrumente (Holz, Cowbell, Tambourine, Hand Clap usw.)
4. Noch mehr Percussion Instrumente (Maracas, Quijada, Guiro, Metal Beat)
5. Die Rhythmenerzeugung (Mechanisch, Diodennetzwerk, ROM)
6. Die Rhythmenerzeugung (EProm, RAM, Prozessor)

8. Das Signal (Mischverstärker, Einzelausgänge usw.) und der der Saft (Netzteile: Aufzucht und Hege)
9. Digitale Klangerzeugung
10 Zu guter Letzt