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THD（總諧波失真，total harmonic distortion）：是信號諧波失真的一項指標，表達為所有諧波成分功率之和與基本頻率信號功率的比值。較低的總諧波失真使得音響、電子放大器或麥克風等設備產生更加精確、較少諧波、與原始采樣信號接近的輸出信號。 為獲得更高音頻系統保真度，文章將介紹一種新的概念。許多系統，特別是應用到家庭影院/迷你小型樂隊市場的一些系統，都謹慎地給輸出信號增加失真。盡管這樣做看似不符合我們的常識，但設計人員考慮這么做是有原因的。這種技術的主要目的是最大化平均功率輸出，同時限制峰值的出現。 一些客戶在一些列產品中都使用相同的功率放大器 IC。這讓他們可以更大批量地采購一種器件，從而降低成本，簡化庫存。他們可能會使用一種小功率電源來節省成本。客戶會使用一個小功率電源的閉環、固定增益放大器。它限制了輸出電壓擺動（通過限制輸出），這樣可以保護小功率電源免受過電流狀態的損壞。但是，一個簡單的衰減器便可讓系統更加安靜。讓輸出稍微失真，可極大增加感知RMS功率。在確定增加失真程度時需小心謹慎，不得增加過多！ 對于其他客戶而言，限制其信號的電壓輸出可幫助限制揚聲器漂移。但是，在這種情況下應小心操作，因為進入揚聲器的高 RMS 功率可能會引起可靠性問題。 在數字處理系統中，可通過使數字采樣飽和給信號引入 THD。也就是說，使用足夠增益，推移最高有效位，讓其超出數字采樣大小。例如，你有一個 24 位字，你的采樣為 0x900000。使用 12 Db 增益，最高音頻位便超出采樣的最高有效位（MSB）。 之后，下調該數據至你需要的音頻輸出電平。所以，其可以概括為： 圖 1 放大信號為削波增加 THD，然后降低輸出產生特定峰值到峰值電壓的更平均功率 這聽起來簡單，但許多音頻處理器實際并非最高有效位=全量程音頻。例如，一些TI的音頻處理器使用一種被稱為 9.23 的數據格式。這種采樣數據可用下列方法表示 16 位或者 24 位數據： 圖 2 把標準16位或者24位音頻采樣映射至 32 位或者 48 位內存位置中 正如你看到的那樣，MSB 和 LSB 添加了一些補位。LSB 很容易理解—如果你削減某個 16 位字（使用 CD 播放器），則你仍然有一些無需刪減便可復制的位。 在頂端，共有 9 個位，用于防止音頻數據意外飽和。例如，如果你使用一個24-dB增壓的均衡器 (EQ)，并且你輸入一個“全量程”16 位字，則你可能會非有意地讓信號飽和，也即增加失真，而這與我們努力的方向背道而馳。 削波時存在振幅損失，因此 THD（后）可能允許少量增益通過 THD 管理器。10%失真削波帶來約–1dB輸出電平損失。 在我們的例子中，系統有一條9.23音頻通路。我們希望在–12 dB輸出下產生10%THD。平均輸入為–10 dBFS（–10 dB參考24位全量程音頻源）。 我們需要放大至全量程及以上（“溢出位”9位）。因此，在一個增壓模塊中，我們給原始源添加10 dB，以達到全量程，之后再添加27dB來填充9個溢出位。現在，增加3dB增益，以對信號削波。總計，我們需要增加40dB增益。 現在，我們有一個填充音頻通路MSB的信號，并要求進行削減，這樣便可在–12 dB下輸出內容。這意味著削減39dB。產生的輸出具有10%失真，且輸出電平為–12 dB。看！我們現在已經在–12 dB輸出下增加了RMS功率（通過增加失真），并同時讓電源和揚聲器的工作都更加輕松愜意。 |
