THD. 谐波失真(Total Harmonic Distortion)解释

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所属分类:声学基础

THD.  谐波失真它所测试的是什么?

谐波失真是指由于非线性因素, 导致一些不该有的信号叠加到输入信号中去,这些不该有的信号都是原始输入信号的倍数频率。从输出信号的频谱中,可以看到这些失真信号,它们的频率都是原始信号频率的 2 倍、3倍、4 倍、5 倍等等整数倍频率,不存在比如 2.6 倍、或者几分之几倍这类非整数倍的成分。

THD. 谐波失真(Total Harmonic Distortion)解释

THD.  谐波失真如何测试?

谐波失真测试一般采用单一频率的高纯度正弦波作为激励信号, 输入待测设备,并在设备输出端检测除输入信号频率之外的所有其它谐波成分。通过频谱分析(使用频谱仪或 FFT 分析仪)可以检测到输出信号中的多余成分,其中频率为输入信号整数倍的就是谐波失真造成的。总谐波失真(THD)就是指这些谐波分量的 rms 电压值与基波 rms 电压值的比值。具体测量方法是通过频谱分析仪测出每个谐波成分的电平并进行 rms 叠加,然后用叠加后的电平值除以基波电平值,就得到了总谐波失真(一般写成百分比数值)。由于精确测量每个谐波是非常困难和繁琐的,所以一般不会采用这种方法。另一种更常用的测试方法是测量 THD+N (总谐波失真+噪声)。

音频设备买家要当心: THD+N的测量值肯定大于单纯的 THD 值。因此,不法厂家(或者说聪明的厂家,视乎个人观点)会只标示出 THD 指标,而不是更有意义、更容易对比的 THD+N 指标。

THD.  谐波失真所需测试条件:

由于此项测试需要测量各谐波成分的幅值,所以厂家必须标明测试信号的频率、电平、待测设备的增益设置状态、以及所测谐波倍数范围。希望大家能够明白,+20dBu 电平的 10kHz 信号在设备最大增益下的 THD 指标,跟-10dBV 的 1kHz 信号在单位增益下的 THD 指标是截然不同的。而如果某个厂家只测量到二次谐波,另一个厂家则测量到五次谐波,这个差距也很大。

最全面的 THD 指标会以+4dBu 的专业音频电平为准, 测试 20Hz-20kHz 音频范围内的所有谐波失真(这个指标很容易通过扫频测量得出)。除了话筒前置放大器之外,所有信号处理设备的增益应当设为单位增益(增益为 1,不放大也不衰减,译者注)。对话筒前置放大器而言,标准做法应当设为最大增益值。但是绝大部分 THD 指标只针对 1kHz,更有甚者连测试信号频率都不标示,也不标出电平或增益设置状态,更别说所测谐波倍数范围了。

正确标法 : THD (五次谐波)小于 0.01%, +4 dBu, 20-20 kHz, 单位增益

错误标法 : THD 小于 0.01%

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