Współczynnik zawartości harmonicznych

Współczynnik zawartości harmonicznych (THD z ang. Total Harmonic Distortion) to stosunek wartości skutecznej wyższych harmonicznych sygnału, do wartości skutecznej składowej podstawowej, mierzony dla sygnału sinusoidalnego:

$\mbox {THD} = {\sqrt{\sum\limits_{k=2}^{n}~U_k^2} \over U_1}$,

gdzie: $U_1$ - skuteczna wartość napięcia składowej podstawowej, $U_{k}$ - skuteczna wartość napięcia k-tej harmonicznej.

Współczynnik zawartości harmonicznych często podaje się w procentach.

Jeśli przebieg zawiera również interharmoniczne, wtedy współczynnik THD oblicza się ze wzoru:

$\mbox {THD} = {} {\sqrt{U_{RMS} ^2 - U_1 ^2} \over U_1}$,

gdzie: $U_{RMS}$ - wartość skuteczna wyższych harmonicznych i interharmonicznych.

Określa się też współczynnik THD+N, oznaczający sumę zniekształceń harmonicznych i szumu:

$\mbox {THD+N} = {\sqrt{ U_{n}^2+ \sum\limits_{k=2}^{n}~U_k^2 } \over U_1}$,

gdzie: $U_{n}$ - skuteczna wartość napięcia szumu w paśmie pomiaru.

Metoda pomiaru

Zniekształcenia harmoniczne mierzy się podając do wzmacniacza umieszczonego w torze pomiarowym sygnał sinusoidalny o określonej amplitudzie i częstotliwości (np. 1kHz). Widmo wyjściowe obserwuje się za pomocą analizatora widma. Zniekształcenia określa się odnosząc wartości drugiej, trzeciej, czwartej itd. harmonicznej do amplitudy sygnału podstawowego. Ze względu na konstrukcję wzoru wyższe harmoniczne mają pomijalny wpływ na THD o ile są od 3 do 5 razy mniejsze od największej harmonicznej.

Poziomy THD w technice audio

• 10% (-20dB) - taki poziom zniekształceń jest wyraźnie odczuwalny i właściwie dyskwalifikuje urządzenie audio
• 1% (-40dB) - poziom akceptowalny w prostych systemach odtwarzania dźwięku, natomiast odczuwalny w systemach hifi przez słuchaczy o wyrobionym słuchu muzycznym.
• 0,1% (-60dB) - poziom ogólnie akceptowany z wyjątkiem wysokiej klasy systemów hifi
• 0,01% (-80dB) - poziom reprezentatywny dla sprzętu hifi wysokiej klasy (np. odtwarzacze CD), akceptowany przez audiofilów
• 0,001% (-100dB) - poziom w zasadzie poza możliwościami systemów audio. Spotykany w odbiornikach radiowych wysokiej jakości.
• 0,0001% (-120dB) - poziom zbliżony do najniższych poziomów audio możliwych obecnie do zmierzenia w najkorzystniejszych warunkach.

Zobacz też

• Zniekształcenia nieliniowe
• Parametry sygnału okresowego
• Harmoniczna

Linki zewnętrzne

• Aplet pokazujący wpływ zniekształceń nieliniowych na sygnał