[笔记]谐波失真

信号放大电路里面，谐波失真是事实存在的，只能尽量的减少它，而不能摆脱它

谐波失真简单的说是放大电路的非线性所产生的信号频率的倍频信号，奇次谐波让人觉得音乐很吵，偶次谐波在听感上类似加了鸡精一类的东西，所以谐波也不总是反人类的。

在晶体管放大电路里面，因为晶体管特性曲线是指数曲线，所以奇次谐波分量更明显，从传输特性上，谐波分量的大小和频率、功率有关。改善的方法是利用深度负反馈，以牺牲放大倍数来降低谐波分量的幅度，控制在一定范围内，对于音频放大器，总谐波失真（所有谐波均方根与信号有效电平的比值）控制在0.1%之内就可以了。

但负反馈带来另外一个问题，就是瞬态互调失真，负反馈所引起的高频相位变动，会使得放大电路产生削波，严重的引发放大环路的自激，这是“晶体管声”的根源。缓解的方法是控制负反馈深度，或采用小环路负反馈，通过均衡放大电路不同部分的负反馈深度，降低瞬态互调失真带来的音质恶化。小量大环路负反馈，这样即命名出现负反馈时间延迟，输入讯号也不至于过强。所减少的负反馈量则由只跨越1个放大级的局部负反馈代替，，局部负反馈路径短，时间快，不易诱发瞬态互调失真。

这里面还存在一个互调失真的问题，源于非线性元件的混频特性，放大器所传输的两个信号，会产生出频率相加和相减的两个频率信号，N个频率信号混合在一起，就会产生N*N个频率信号，对于这些产生的失真，也可利用负反馈进行控制。

而实际的放大电路中，无源器件以及线路板布线和质量缺陷在超过正常工作状态时，也会不同程度的工作在非线性状态下，这些也会伴随产生上述提到的各种失真。

线性失真：

根据傅立叶分析的基本理论，任何一周期信号都可以分解为其直流分量，基波分量和个次谐波分量的加权。所谓谐波，就是频率为基波整数倍的余弦信号。若为 基波的N倍，即称为N次谐波。可见，如果一个系统对不同频率分量的放大倍数不同，那么对不同的谐波分量将有不同的放大倍数。当一个信号通过系统之后，各谐 波分量的幅度发生了改变，加权后将不能真实反应原信号。这样产生的失真，既为幅度失真。

从相位的角度来考虑，如果原信号的各次谐波通过这个系统，产生了不同的相移（表现在时域既为不同的延迟），则系统输出的各次谐波加权之后，也不能真实反应原信号，这样产生的失真，既为相位失真。

这两种失真，仅仅是各次谐波的幅度、相位产生了变化，但系统并没有产生新的谐波频率，所以称为线性失真。

降低线性失真的方法，可以展宽放大器的通频带，使其在工作频率内（如音频为20HZ-20KHZ）近似满足无失真传输条件