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您的位置:首页产品专题声学,噪音,异音领域音频测试中的THD等参数的含义与区别
基本知识
音频测试中的THD等参数的含义与区别
音频测试中,常常会涉及到THD,THD+N, SINAD, SNR,SFDR这些参数,从字面上解释:
THD:Total harmonic distortion, 总谐波失真
THD+N:Total harmonic distortion+noise 总谐波失真加噪声
SINAD:Signal to Noise And Distortion 信号与噪声加失真之和的比值
SNR:signal to noise ration 信噪比

首先谈谈THD,我们在音频中,当产生一个原始信号,往往同时产生一些和原始信号频率倍数关系的谐波,这是我们不希望产生的信号。比如产生一个正弦波频率是f,伴随它产生的谐波是2f,3f… 这些谐波的能量与原始信号的能量相比,就是谐波失真THD. THD的大小和带宽有关,音频往往设置20~20KHz带宽为衡量标准。
谐波失真的单位通常用dBc来表示。但在音频应用中会采用百分比表示。即信号的均方根值与所关注谐波的均方根值之比。它也是一个表示功率相对值的单位,与dB的计算方法完全一样。一般来说,dBc 是相对于载波(Carrier)功率而言,在许多情况下,用来度量与载波功率的相对值,如用来度量干扰(同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等)以及耦合、杂散等的相对量值。 在采用dBc的地方,原则上也可以使用dB替代。

将原始波形做FFT变换,就能够计算出THD。但在FFT流行以前,直接的测量THD比较困难,所以相对简单的办法是用一个带阻滤波器,将基频滤除后测试THD值,这样测试到的其实包含了噪声的能量,也就是THD+N。所以很多年后,THD+N也就成了音频测试相对的标准。很多仪器上所写的THD其实是THD+N。
SINAD(Signal to Noise And Distortion)是信号的有效值与所有其他频谱分量的平方和根的平均值之比,这些分量包括各次谐波,但不含直流分量。
SNR (Signal to Noise Ratio)信噪比反映了被测设备信号与噪音电平的分贝差。在测试的时候,往往输出被测产品的电平,测试这时候的信噪比。一定程度上,也想当于在测试动态范围(Dynamic Range)。
SNR的单位是分贝,通常是一个负数。测试SNR的时候,一般需要两步,首先是测试信号的电平,然后第二步是关闭信号产生,测试此时的噪声电平,两者的比值就是SNR。

在SINAD、SNR和THD之间有一个数学关系(假定这三个指标测量时采用相同的输入信号幅度和频率。下列方程中,SINAD、SNR和THD用dB表示,并根据实际的S/N、S/D和S/(N+D)导出,如下所示:

解方程可以得到:

SINAD是SNR和THD的函数。
类似地,如果已知SINAD和THD,可以求出SNR:

相类似,如果已知SINAD和SNR,也可以求出THD:

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