功放中總諧波失真THD

一，什么是THD

（Total Harmonic Distortion）即總諧波失真，是指信號中諧波分量的總有效值與基波有效值之比，通常用百分數來表示。

要搞清楚什么是諧波，要先知道基波，因為諧波是對應著基波而言的，

基波是指交流信號的基本頻率成分，是電路中主要的能量承載者。

 

如果，在基波上疊加上一些其它頻率的正弦波，

這些疊加在基波上，但頻率比基波高，能量通常比基波小的波叫諧波

 

因為諧波是伴隨基波出現的，基波消失，諧波也消失，所以諧波是基波的寄生波。

 

     下面咱們看看出現了諧波的50Hz基波組合是啥樣子。

下圖。基波是綠色正弦波，頻率是50Hz,其它顏色表示的波則是基頻的3倍頻150Hz,  5倍頻250Hz。

本例中，凡是高于50Hz的頻率我們都叫它“諧波”。它是基波的整倍數，即可以是3，5，7，9倍甚至更高，咱們叫奇次波，也可以是2，4，6，8倍甚至更高，咱們叫做偶次波。

本例是奇次波無疑。

 

在一般的電力系統和電路中，諧波能量通常小于基波能量。

這時候，如果不僅僅是測波形，而是也聽一聽，你會覺得：主要聲音頻率還是50Hz，但音色不一樣了，因為它疊加了150，250Hz, 這就是為什么諧波會改變音色。

那，基波被改變了嗎？沒有，50Hz還是50Hz, 不過疊加了150和250Hz的頻率。

二，諧波是如何產生的呢？

       諧波是由于系統和電子器件的非線性引起的產生的，由于實際電路中的非線性程度通常有限，所以，產生的諧波含量相對比基波較少，所以諧波能量一般小于基波能量。
      但在一些特殊情況下，如電路中存在嚴重的非線性負載，或者諧振等特殊工況時，某些諧波的能量可能會顯著增大，甚至在特定頻率點上可能接近或超過基波能量，不過這種情況相對較少見。

 

三，好，做個小結吧

1-諧波是系統以及器件的非線性引起的。

2-諧波的頻率高于基波，或奇次波或偶次波。

3-人，本能的討厭奇次波，奇次波主要分布在高頻端，容易刺激人的聽感毛細胞，產生不適。

奇次波的聲音：電鉆，劃玻璃，報警器，鏟子劃鐵鍋，急剎車，尖叫聲，這些聲音都含有大量的奇次波，刺耳難聽。

      人本能的接受甚至喜歡偶次波，因為偶次波通常比較圓潤，沒有毛刺，膽機就含有較豐富的偶次諧波波，鋼琴也含有大量偶次諧波波。

總算把諧波說明白一大半了。

四，諧波好不好呢？

不好，它本質是失真態。一個好的放大器如產生諧波，不論奇次偶次波，就是失真。

理想的放大器諧波失真為零。

當然，實際上，做不到諧波為零，好的放大器0.01%，差的，10%，再差，大于10%就不叫差了，叫爛，不能用了。

五，諧波有用嗎？

有用，音響不同的音色多虧了諧波的參與，才構成了不同的音色呢。

電子樂器，效果器，就更夸張，是故意在基波上加上各種諧波失真，相位失真，頻率失真，回聲，延遲，形成千姿百態的聲音樂效果。

這，叫聲染，一塊白布，加了一點點顏色，變成了淡綠色，淡黃色，甚至是五顏六色，那是因為你喜歡一塊帶有底色的布。

理想的放大器（效果器除外），尤其是功放機，應該是一塊白布，不帶任何可分辨的底色。

       稍有遺憾的是，任何放大器都會帶點諧波底色，如AB類放大器帶點圓潤厚實稍有沉悶，D類放大器帶點明亮但稍有刺耳，不過現代技術可以把放大器的諧波失真做的可以接受，甚至聽不出諧波失真，0.01%啊，人耳，通常可分辨3%左右變化的失真，專業培訓過的，很好聽力的專業人員，能分辨1%的失真變化。

六，THD+N是什么呢？

      THD+N  是：總諧波失真加噪聲，是在測量THD時，將噪聲也一并計入。因為在實際的音頻系統中，除了諧波失真外，噪聲也是一個重要的指標。該參數能更全面地反映系統的失真情況。

     還有，THD+IM：即總諧波失真加互調失真。互調失真是指當兩個或多個不同頻率的信號通過非線性系統時，產生的新頻率分量與原信號頻率之間的相互調制所引起的失真。THD+IM參數考慮了諧波失真和互調失真的綜合影響，對于評估音頻系統在復雜信號輸入下的性能更為準確。

七，各次諧波失真：總諧波失真實際上是由一系列不同次數的諧波失真組成的，如二次諧波失真、三次諧波失真等。不同次數的諧波對聲音質量的影響不同，一般來說，低次諧波（如二次、三次諧波）對音色的影響較大，而高次諧波則更容易引起聽覺上的不適。通過分析各次諧波失真的具體數值，可以更深入地了解音頻系統的失真特性。

    在衡量音頻設備等的性能時，THD及其相關參數是很重要的指標，較低的THD值通常意味著更好的信號質量和更準確的音頻還原。

 

八，必須說明的是，

THD+N總諧波失真，只包括非線性失真，并不包括線性失真，如：相位失真，瞬態失真，幅度失真。

所以，當失真發生的時候要予以識別，首先識別是總諧波非線性失真還是線性失真。

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