上海益民
发表于 2004-10-16 06:51:00
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什么是音频功率放大器的“THD+N”
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( ^) j0 G7 \% G- ]' b在介绍音频功率放大器的文章中，有时会看到“THD+N”，THD+N是英文Total Hormonic Distortion +Noise 的缩写，译成中文是“总谐波失真加噪声”。它是音频功率放大器的一个主要性能指标，也是音频功率放大器的额定输出功率的一个条件。
5 H$ b3 R* @ ]+ |8 w# H理想的音频功率放大器，若不考虑该功率放大器的增益大小，输入一定频率的正弦波信号，其输出也应该是没有失真（波形没有变形）、没有噪声的正弦波信号。但真实的音频功率放大器的输出音频信号总会有一点失真，并且叠加了噪声（在正弦波上叠加了高频杂波）。这种失真是较小的，从波形图中也难看出来，只有用失真仪才能测出。波形的失真是由于在正弦波上加了多种高次谐波造成的（如3次谐波、5次谐波等）所以称为总谐波失真。理想的音频功率放大器没有谐波失真及噪声，所以THD+N=0%。实际的音频功率放大器有各种谐波造成的失真及由器件内或外部造成的噪声，它有一定的THD+N的值。这个值一般在0.00n%-10%之间(n=1～9)。/ \8 {9 ~3 H& H7 t! E
THD+N性能指标
# c/ k) B7 B( j2 F$ U% j. wTHD+N表示失真+噪声，因此THD+N自然越小越好。但这个指标是在一定条件下测试的。同一个音频功率放大器，若改变其条件，其THD+N的值会有很大的变动。
8 g. F- U6 J$ m这里指的条件是，一定的工作电压VCC(或VDD)、一定的负载电阻RL、一定的输入频率FIN（一般常用1KHZ）、一定的输出功率Po下进行测试。若改变了其中的条件，其THD+N值是不同的。例如，某一音频功率放大器，在VDD=3V、FIN=1kHz、RL=32Ω、Po=25mW条件下测试，其TDH+N=0.003%，若将RL改成16欧，使Po增加到50mW，VDD及FIN不变，所测的TDH+N=0.005%。
?( ?: Y# d5 [) }. i& v) b一般说，输出功率小（如几十mW）的高质量音频功率放大器（如用于MP3播放机），它的THD+N指标可达10-5，具有较高的保真度。输出几百mW的音频功率放大器，要用扬声器放音，其THD+N一般为10-4；输出功率在1～2W，其THD+N更大些，一般为0.1～0.5%.THD+N这一指标大小与音频功率放大器的结构类别有关（如A类功放、D类功放），例如D类功放的噪声较大，则THD+N的值也较A类大。
. U. @+ i7 q q/ V这里特别要指出的是资料中给出的THD+N这个指标是在FIN=1kHz下给出的，在实际上音频范围是20Hz～20kHz，则在20Hz～20kHz范围测试时，其THD+N要大得多。例如，某音频功率放大器在1kHz时测试，其TDH+N=0.08%。若FIN改成20Hz-20kHz,，其他条件不变，其THD+N变为小于0.5%。
1 |9 y4 U5 c/ W! q: }输出额定功率的条件
6 [+ [. r: v7 Y# T4 V+ V6 v过去有用“不失真输出功率是多少”这种说法来说明其输出功率大小。这话的意思指的是输出的峰峰值没有“削顶”现象出现，即Vout(P-P)=Vcc-（上压差+下压差）这种说法是不科学的。即使不产生削顶，它也有一定的失真。较科学的说法是THD+N在某一指标下可输出的功率是多少。即在一定的Vcc电压、一定的负载电阻RL时、一定的THD+N下可输出多少功率。这输出功率一般是在这条件下的最大输出功率，称为额定功率。音频功率的额定功率主要取决于Vcc的大小。在THD+N不变条件下，如Vcc=5V，RL=4Ω时，输出额定功率为2W；若Vcc=3V、RL=4Ω时，输出额定功率降为0.7W。当然，若额定功率为2W，如果增加输入电压使输出超出2W，则其TDH+N必然大于额定值时的THD+N值。/ k# ^0 y9 t1 ~( X2 M4 L
输出功率在100mW左右的音频功率放大器常用THD+N=0.1%作为额定输出功率的条件。例如，某立体声耳机的音频功率放大器，在THD+N=0.1%，输出功率为80mW。这80mW可看作该音频功放的额定输出功率。2 |6 }( R9 p# S7 P
输出功率达几百毫瓦的常用THD+N=1%为条件。如某音频功率放大器在Vcc=5V、THD+N=1%时可输出330mW。这330mW也可看作是在Vcc=5V时的额定输出功率。从上面可以看出；这里的THD+N=0.1%、1%的值仅仅作为输出额定功率的一个条件。实际应用时比额定输出功率要小，其THD+N的值也要小得多。例如，Vcc=5V，额定输出功率为330mW时，其条件是THD+N=1%。若同样在Vcc=5V，输出功率降为120mW时，其THD+N的典型值仅为0.02%。 |
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