THD+N

在介紹音頻功率放大器的文章中，有時會看到“THD+N”，THD+N是英文Total Hormonic Distortion +Noise 的縮寫，譯成中文是“總諧波失真加雜訊”。它是音頻功率放大器的一個主要性能指標，也是音頻功率放大器的額定輸出功率的一個條件。

理想的音頻功率放大器，若不考慮該功率放大器的增益大小，輸入一定頻率的正弦波信號，其輸出也應該是沒有失真（波形沒有變形）、沒有雜訊的正弦波信號。但真實的音頻功率放大器的輸出音頻信號總會有一點失真，並且疊加了雜訊（在正弦波上疊加了高頻雜波）。這種失真是較小的，從波形圖中也難看出來，只有用失真儀才能測出。波形的失真是由於在正弦波上加了多種高次諧波造成的（如3次諧波、5次諧波等）所以稱為總諧波失真。理想的音頻功率放大器沒有諧波失真及雜訊，所以THD+N=0%。實際的音頻功率放大器有各種諧波造成的失真及由器件內或外部造成的雜訊，它有一定的THD+N的值。這個值一般在0.00n%-10%之間(n=1～9)。

既然THD+N是表示失真+雜訊，因此THD+N自然是越小越好。但這個指標是在一定條件下測試的。同一個音頻功率放大器，若改變其條件，其THD+N的值會有很大的變動。

這裡指的條件是，一定的工作電壓VCC(或VDD)、一定的負載電阻RL、一定的輸入頻率fin（一般常用1KHZ）、一定的輸出功率Po下進行測試。若改變了其中的條件，其THD+N值是不同的。例如，某一音頻功率放大器，在VDD=3V、FIN=1kHz、RL=32Ω、Po=25mW條件下測試，其TDH+N=0.003%，若將RL改成16歐，使Po增加到50mW，VDD及FIN不變，所測的TDH+N=0.005%。

一般說，輸出功率小（如幾十mW）的高質量音頻功率放大器（如用於MP3播放機），它的THD+N指標可達10-5，具有較高的保真度。輸出幾百mW的音頻功率放大器，要用揚聲器放音，其THD+N一般為10-4；輸出功率在1～2W，其THD+N更大些，一般為0.1～0.5% 。THD+N這一指標大小與音頻功率放大器的結構類別有關（如A類功放、D類功放），例如D類功放的雜訊較大，則THD+N的值也較A類大。

這裡特別要指出的是資料中給出的THD+N這個指標是在FIN=1kHz下給出的，在實際上音頻範圍是20Hz～20kHz，則在20Hz～20kHz範圍測試時，其THD+N要大得多。例如，某音頻功率放大器在1kHz時測試，其TDH+N=0.08%。若FIN改成20Hz-20kHz,，其他條件不變，其THD+N變為小於0.5%。

過去有用”不失真輸出功率是多少”，這種說法來說明其輸出功率大小。這話的意思指的是輸出的峰峰值沒有“削頂”現象出現，即Vout(P-P)=Vcc-（上壓差+下壓差）這種說法是不科學的。即使不產生削頂，它也有一定的失真。較科學的說法是THD+N在某一指標下可輸出的功率是多少。即在一定的Vcc電壓、一定的負載電阻RL時、一定的THD+N下可輸出多少功率。這輸出功率一般是在這條件下的最大輸出功率，稱為額定功率。音頻功率的額定功率主要取決於Vcc的大小。在THD+N不變條件下，如Vcc=5V，RL=4Ω時，輸出額定功率為2W；若Vcc=3V、RL=4Ω時，輸出額定功率降為0.7W。當然，若額定功率為2W，如果增加輸入電壓使輸出超出2W，則其TDH+N必然大於額定值時的THD+N值。

輸出功率在100mW左右的音頻功率放大器常用THD+N=0.1%作為額定輸出功率的條件。例如，某立體聲耳機的音頻功率放大器，在THD+N=0.1%，輸出功率為80mW。這80mW可看作該音頻功放的額定輸出功率。

輸出功率達幾百毫瓦的常用THD+N=1%為條件。如某音頻功率放大器在Vcc=5V、THD+N=1%時可輸出330mW。這330mW也可看作是在Vcc=5V時的額定輸出功率。從上面可以看出；這裡的THD+N=0.1%、1%的值僅僅作為輸出額定功率的一個條件。實際應用時比額定輸出功率要小，其THD+N的值也要小得多。例如，Vcc=5V，額定輸出功率為330mW時，其條件是THD+N=1%。若同樣在Vcc=5V，輸出功率降為120mW時，其THD+N的典型值僅為0.02%。