你还分不清谐波失真总谐波失真总谐波失真加噪声吗？

Posted 2021-05-17 公众号：硬件工程师看海

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什么是信号失真？

时域上测量系统的输出波形应该与输入波形精确一致，只是幅值放大，时间延迟，这称为不失真测量。

通常放大电路的输入信号是复杂的多频信号，如果放大电路对信号的不同频率分量的增益不同，或者相对相移发生变化，就使输出波形发生失真，前者称为幅度失真，后者称为相位失真，如果出现了与输入不同的频率成分，则称为频率失真。

谐波失真，英文全称Harmonic Distortion，简称HD。

总谐波失真，英文全称Total Harmonic Distortion，简称THD。

总谐波失真加噪声，英文全称Total Harmonic Distortion+Noise，简称THD+N。

由于系统内部非线性元件的存在，输入波形不能100%线性化输出，会产生失真，谐波失真是关注其谐波成分的一种评估指标。

HD、THD、THD+N究竟有什么区别呢？

HD最直接，指的就是谐波失真，比如在音频领域，系统输入为单频的信号，但是受到非线性器件的影响，音箱的输出产生了谐波，比如2次谐波、3次谐波等等。当谐波的幅度达到一定值时，就被人耳感觉到，产生非常糟糕的音频体验，所以这些谐波的幅度要求要小。

HD很简单，只关注到目标谐波，比如只关注到3次谐波，其余谐波忽略，就是目标谐波(二阶、三阶等)的均方根(RMS)值与信号电平均方根值的比值，音频领域中结果通常为百分比，通信领域中为dB，计算过程如下：

THD关注的是采样范围内所有的谐波成分，所以THD比HD多了个T（total），其评估谐波失真更准确，计算过程如下：

THD+N除了关注谐波，也关注噪声，是所有谐波及噪声组分在指定带宽下的和方根值与信号方根值的比值，计算过程如下：

以上只是对单频信号的谐波进行了评估，然而实际应用中，比如音频，其播放源不在是单一的频率信号，而是复杂的音频信号，含有各种频率成分，各种频率信号输入到系统中，受到非线性的影响，会彼此调制，除了产生谐波外，还会产生新的频率成分，这种频率失真也会降低音质体验。

为了进一步评估系统的失真度，就引入了互调失真的概念，关注信号彼此之间的影响，下一篇文章介绍就互调失真的原理。

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