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某一固定信号经过电子元器件后会出现谐波信号,在现实世界中,渴望都是线性的系统。比如:某个信号经过运算放大器放大,理想情况下不应该出现其他谐波信号,但实际上有谐波信号出现,HD(harmonic distortion)在一定程度上衡量元器件或者系统是否为线性系统。
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总的来说,由于非线性元件所引起的输出信号比输入信号多出的额外谐波成分。比如运放输入5k 正弦波,通过分析运放输出会有10k、15k、20k等频率的信号,我们把这些信号称之为谐波信号,二次谐波、三次谐波、四次谐波;5k信号称之为基波信号。
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谐波失真:由于系统不是完全线性造成的,在许多实际场合中,仅考虑二阶和三阶谐波而不考虑更高阶谐波,所带来的误差已经可以忽略了,因为更高阶项的幅度往往大幅降低了,在系统中经常会研究总谐波失真情况
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总谐波失真(THD)为所有谐波(二阶、三阶、四阶等)的和方根值与信号方根值的比值。一般而言,在THD测量中,只有前五个或六个谐波是有意义的。。谐波失真的计算方法,目标谐波(二阶、三阶等)的均方根(RMS)值与信号电平均方根值的比值,一般通过功率计算。傅里叶变换后直接计算。
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影响因素:一般情况先,系统信号输入频率越高,发生谐波信号越严重。
- 这是ADA4899运放输入频率和HD的关系,随着模拟输入频率增加,HD2、HD3逐渐增加,说明高频会引入大量的谐波信号。
- 封装也会影响THD,ADA4899在低频率时相差10多db,两者的封装主要在电源引脚和信号输入端的影响。因此在选型时手册和封装要权衡。
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HD和THD越小越好,说明系统的线性度好。