絕大多數(shù)聲學(xué)工程師，雖然天天聽到THD和THD+N，但卻未曾理解THD與THD+N的相同點(diǎn)和差異點(diǎn)，即使有些理解了這兩個(gè)概念的工程師，也很難簡(jiǎn)短地表達(dá)清楚。

小M最近費(fèi)盡心思，終成此文，從定義，計(jì)算公式，聽感三方面來幫助大家更好地理解這2個(gè)概念，希望能幫到大家，也希望喜歡的朋友幫轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)好看哦！

1. 1 THD的定義

THD（Total Harmonic Distortion, 總諧波失真）是指信號(hào)總諧波的能量占基波能量的百分比。諧波頻率就是頻率為基波整數(shù)倍的頻點(diǎn)頻率，如下面這個(gè)功率譜圖：

1.2 THD產(chǎn)生的原因

我們以功放為例，它在工作時(shí)由于電路不可避免的振蕩或其他諧振產(chǎn)生的二次諧波（V2），三次諧波(V3)，四次諧波(V4)……，輸出的信號(hào)就不單純是與輸入完全相同的成分（V1），而是包括了諧波成分的信號(hào)（V2,V3,V4……），這些多余出來的諧波成分與實(shí)際輸入信號(hào)的比值就是總諧波失真。

1.3THD的計(jì)算

THD是用電壓幅值比例關(guān)系表示，諧波能量幅值TD為：

?

國(guó)際上，有2種THD計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，IEC和IEEE的標(biāo)準(zhǔn)，其實(shí)差別就只是分母不同，IEC把基波能量和諧波能量都當(dāng)成分母，而IEEE則只把基波能量當(dāng)分母。

IEC標(biāo)準(zhǔn)，各次諧波幅值與基波加諧波幅值之比

?

IEEE標(biāo)準(zhǔn)，各次諧波幅值與基波幅值之比

?

所以，在諧波能量很小很小的場(chǎng)合，IEC和IEEE結(jié)果差不多，但諧波能量很大時(shí)，IEC會(huì)明顯小于IEEE的計(jì)算值。

除此以外，失真的階次也很重要，很多時(shí)侯大于6階的失真就幾乎可以忽略，所以，有一些軟件計(jì)算THD時(shí)默認(rèn)就按2-5階算的。

下次，如果你要和同事或客戶溝通THD這個(gè)指標(biāo)時(shí)，為了更加嚴(yán)謹(jǐn)，你可以講清楚你的是什么標(biāo)準(zhǔn)的，哪幾階的THD。AudioExpert支持標(biāo)準(zhǔn)的選擇，以及THD階次的選擇，用戶可以根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特性任意挑選階次進(jìn)行組合。

2.1 THD+N的定義

THD+N就是總諧波失真+噪聲（THD+Noise）

2.2 THD+N產(chǎn)生的原因

來自于兩方面，THD和Noise

* THD（上面已經(jīng)介紹過）

* Noise，來自于設(shè)備噪聲或干擾噪聲

設(shè)備噪聲－由設(shè)備元器件，電路等工作引起

干擾噪聲－環(huán)境或者設(shè)備中其他信號(hào)干擾引起

THD+N測(cè)量包含了上述所有不需要的聲音。如果這兩項(xiàng)任何一項(xiàng)過大，都會(huì)反映在THD+N里。

2.3THD+N的計(jì)算

我們還是以功放為例，先給功放送一個(gè)單一頻率的正弦信號(hào)，在輸出端得到一個(gè)電壓幅值V1，這時(shí)候會(huì)在頻譜上會(huì)有一些不需要的聲音成分（如下圖底噪，諧波）

假如我們能在輸出來的信號(hào)上加一個(gè)超窄帶陷波濾波器以濾除基頻成分，使基波信號(hào)幾乎完全濾除可以忽略不計(jì)算，在輸出端得到一個(gè)電壓幅值V2（如下圖）

這時(shí)，我們得到的V2和V1的能量比就是測(cè)量的THD+N參數(shù)

3. THD與THD+N聽覺感受

看完上面的介紹與公式，如果感覺還是懵乎乎的，那就對(duì)了，說明你是正常人，正常人對(duì)公式不敏感，而對(duì)聲音十分敏感，所以，接下來，我們來試試不同THD與THD+N信號(hào)給我們帶來的聽覺感受。（建議帶上耳機(jī)，并把音量先調(diào)小，再根據(jù)個(gè)人喜好調(diào)大）

視頻下載鏈接：http://www.megasig.com/Sequence 01.mov

第1段，是個(gè)完美的500 Hz信號(hào)，它的THD和THD+N都比較小，功率譜及實(shí)時(shí)AudioExpert失真測(cè)試數(shù)據(jù)如下圖所示

第2段，同樣是500Hz的信號(hào)，但它的THD較大的信號(hào)，即大諧波的信號(hào)，功率譜及測(cè)試數(shù)據(jù)如下圖所示：

第3段，是底噪比較大的500Hz信號(hào)，功率譜及測(cè)試數(shù)據(jù)如下圖所示，底噪能量大于-100dB，我們可以聽到很明顯的噪聲。

小結(jié)

THD和THD+N本質(zhì)上都是失真，指信號(hào)在傳輸過程中與原有信號(hào)相比所發(fā)生的偏差。如果我們的產(chǎn)品出現(xiàn)失真就會(huì)導(dǎo)致我們聽到的本不應(yīng)該存在的聲音，80年的流行音樂，如果大家仔細(xì)去聽，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其底噪較大，可能也是局限于當(dāng)時(shí)的錄音設(shè)備的THD+N指標(biāo)。

對(duì)于THD和THD+N，AudioExpert有完整的準(zhǔn)確的測(cè)試方法。其中，THD+N的電聲信號(hào)測(cè)試，對(duì)儀器的要求更加高，美格信擁有THD+N指標(biāo)低于-105dB的儀器配置，可以滿足幾乎所有消費(fèi)類電子產(chǎn)品的電聲測(cè)試要求。

?審核編輯：湯梓紅