总谐波失真与总谐波失真加噪声参数简析
在精密测量电路、音频信号处理电路中,不但要关心电路噪声,还要考虑谐波对信号失真程度的影响。本篇介绍总谐波失真与总谐波失真加噪声参数。
1 总谐波失真与总谐波失真加噪声定义
对于一款正弦波,使用示波器可以观测它幅值和频率信息。如图2．175(a)一款看似标准的峰峰值为2V,频率为1KHz的正弦波。但是到目前为止,没有任何一款设备可以产生“标准正弦波”。将图2．175(a)正弦波使用傅里叶变换,得到它的频率成分,如图2．175(b)。在1KHz处幅度最高,这是正弦波的基波占据的成分,另外在,2KHz,3KHz,4KHz,5KHz……等整数倍频处都存在谐波成分,在高频和低频率处还会有噪声的存在。因此,为了衡量时域检测的波形与标准正弦波的差异程度,引入总谐波失真与总谐波失真加噪声的概念。
图2．175 1KHz正弦波时域图与频谱图
总谐波失真(Total Harmonic Distortioin,THD)定义为信号中各谐波分量的均方根电压值与信号基波的均方根电压之比,如式2-97。单位可以是dB、dBc或百分比。
总谐波失真加噪声参数(Total Harmonic Distortioin+ Niose,THD+N),定义为信号中均方根噪声电压加上信号的各谐波分量的均方根电压值与信号基波的均方根电压之比,如式为2-98。单位可以是dB、dBc或百分比。
式中,V1RMS为基波分量有效值,ViRMS为多次谐波分量有效值。
如图2．176,表示在ADA4625增益为+1倍电路中,使用±18V供电,输出负载为2KΩ,输入信号基波有效值为1V,频率为1KHz时 ,带宽为80KHz条件下,总谐波失真加噪声参数值为0．0003%。
图2．176 ADA4625总谐波失真加噪声参数
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