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失真度測量儀

我有新說法

失真度測量儀是測量非線性失真系數的電子儀器。

用途在音頻和高頻設備或系統中,由于非線性源(二極管、晶體管、電子管)的非線性伏安特性,以及鐵磁器件的非線性效應,使輸出信號中增加了輸入信號中所沒有的頻率分量(諧波和組合頻率),從而導致輸出波形的失真,稱為非線性失真。在通信系統中,常要求測量非線性失真的程度,以便采取措施,保證通信質量。


1概述

英文名稱:Distortion

失真有多種:諧波失真、互調失真、相位失真等等。我們平常所說的失真度的技術術語為總諧波失真,英文為:Total Harmonic Distortion,簡稱THD。一般在多媒體音箱的功放電路上,THD的指標是指在fo=1KHz正弦波輸入,功率在1/2額定輸出功率時的總諧波失真,這個指標我們可以很容易地做到0.5%以下。但是,當音量開大,功放的功率達接近額定功率時,THD會開始急劇增加,這主要是由于電源功率的限制,使功放輸出出現了削波現象,也就是我們所說的削波失真,這個時候它是THD中的最主要成分。

諧波失真是由放大器的非線性引起的,失真的結果是使放大器輸出產生了原信號中沒有的諧波分量,使聲音失去了原有的音色,嚴重時聲音會發破、刺耳。多媒體音箱的諧波失真在標稱額定功率時的失真度均為10%,要求較高的一般應該在1%以下。諧波失真還有奇、偶次之分,人們通過試驗和分析發現:奇次諧波使人煩躁不愛聽,而少量的偶次諧波則能使音色更好聽。

放大器的失真度定義

失真度是用一個未經放大器放大前的信號與經過放大器放大后的信號作比較,被放大過的信號與原信號之比的差別,我們稱之為失真度。其單位為百分比。

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2定義

失真有多種:諧波失真、互調失真、相位失真等等。我們平常所說的失真度的技術術語為總諧波失真,英文為:Total Harmonic Distortion,簡稱THD。一般在多媒體音箱的功放電路上,THD的指標是指在fo=1KHz正弦波輸入,功率在1/2額定輸出功率時的總諧波失真,這個指標我們可以很容易地做到0.5%以下。但是,當音量開大,功放的功率達接近額定功率時,THD會開始急劇增加,這主要是由于電源功率的限制,使功放輸出出現了削波現象,也就是我們所說的削波失真,這個時候它是THD中的最主要成分。

目前測量失真度的原理分為兩類:基波剔除法和頻譜分析法。一般模擬式的失真度測量儀都采用基波剔除法,通過具有頻率選擇性的無源網絡(如:諧振電橋,文式電橋,雙T陷波網絡等)抑制基波,由總電壓有效值和抑制基波后的諧振電壓有效值計算出失真度。第二類失真度測量采用頻譜分析法,通過計算出各次諧波的大小來計算失真度。此類測量方法測量的最小頻率是2Hz;測量方法可以分為模擬法和數字化方法。

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3基本原理

失真度測量儀大多是采用基波抑制法,其基本原理是先測出被測信號(包括基波在內)的總電壓U,再將被測信號經過基波抑制電路除去其基波分量,得出各次諧波的總電壓Ux。將兩次測出的讀數相比,即得出非線性系數(Ux/U),這種測量方法叫做基波抑制法。失真度測試儀就是利用這種原理構成的,可以直接讀出非線性失真系數(或稱失真度)。

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4分類

失真度測量儀按照結構和性能的不同,可分為:

①普通失真度測量儀。頻率范圍為20Hz~20kHz,測量范圍為0.1%~100%,測量準確度為±10%。

②精密失真度測量儀。頻率范圍為2Hz~200kHz,測量范圍為0.01%~100%,測量準確度為±5%.由于采用示波管作為平衡指示器,因此可觀察諧波的波形。

③自動失真度測量儀。采用自動平衡和數字顯示的結構,頻率范圍為1Hz~110kHz,測量范圍為0.003%~100%,測量準確度為±2%。它尚可測量頻率、電壓和電平。

④互調失真度測量儀。一種基于雙音法測量非線性失真度的電子儀器。因為在電聲系統中,輸入信號不是單一的音頻,所以當系統中存在非線性失真時,輸出信號的波形中除了諧波分量外,還有各種組合頻率。雙音法的測量頻率,可在3、5、7、10、15、20kHz高端頻率和40、50、70、100、200、300Hz低端頻率兩者之間任意組合。測量范圍為0.1%~100%,測量準確度為±10%。

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5音箱的失真度定義

音箱的失真度定義與放大器的失真度基本相同,不同的是放大器輸入的是電信號,輸出的還是電信號,而音箱輸入的是電信號,輸出的則是聲波信號。所以音箱的失真度是指電聲信號轉換的失真。聲波的失真允許范圍是10%內,一般人耳對5%以內的失真不敏感。大家最好不要購買失真度大于5%的音箱。

參考資料

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