电子音频设备有很多技术指标，其中有一项很重要的指标是总谐波失真加噪声THD+N。国外一些厂家关于该指标的表述与国内不同，需经过换算成符合国内行业标准的单位。下面简要地介绍THD,THD+N以及不同表述单位的换算。

1 总谐波失真

总谐波失真对音频产生主要影响的非线性失真，是相对于输入信号产生了新的频率成分导致的。

通常测量非线性失真中的谐波失真， 当用单一正弦波信号进行激励时（图1）， 在频域上的表现除了有基频成分本身之外，还有基频的谐波成分的能量出现，这种失真是非线性失真，称为谐波失真，如图2所示。

图1 谐波失真的测量

图2 输出信号的频率

当用纯正弦波信号激励被测设备时，从输出信号的频谱上看，除了有反映输入信号的基波外，还有基于基波频率的2次，3次，4次等高次谐波的能量，这些高次谐波在输入信号中是没有的，而是由于音频设备中电子元器件的非线性引起的，这些新的频率分量导致输出信号的波形产生了畸变，对音质产生了影响。
总谐波失真（Total Harmonic Distortion）是单独谐波成分的平方和求开方得到的，用谐波失真度表示，应指明最高次谐波的次数。
THD = （高次谐波的均方根值/基波）x 100%
例如广播调音台甲级指标的通频带谐波失真应小于0.2%。

2 总谐波失真加噪声
由于音频设备始终存在噪声，采用各种方法只能减小而无法根本消除。 如果某台音频设备的总谐波失真满足国家/行业标准，但噪声较大，信噪比不达标，其技术指标仍然不能达到要求，因此仅用总谐波失真是不够的，还应考虑噪声的影响因素。
目前最常用的失真测量方法是总谐波失真加噪声（THD+N[noise]）技术。 在音频设备中，除了电子元器件的非线性导致的谐波失真， 还有器件的噪声造成的影响，通常用THD+N表示。 THD+N是英文Total Hormonic Distorion + Noise的缩写，翻译成“总谐波失真加噪声”。它是音频设备的一个重要性能指标。
从输出信号的频谱上分析， 除了基波及各次谐波外，还有噪声的影响。音频设备噪声是随机噪声，通常用宽带白噪声表示，如图3所示。

图3 包含宽带白噪声的输出信号频谱
根据输出信号的频谱，可以得到THD+N分析仪的简化框图，如图4所示。

图4 THD+N分析仪的原理
THD+N分析仪的主要功能模块是可调谐的馅波器。在工作时，馅波器自动或手动调谐到正弦波的基波频率上，以便基波被很大衰减； 陷波器在谐波处没有插入损耗，所以谐波基本上无衰减地通过；宽带噪声，交流电源哼声和任何其他处在陷波器频率上下的干扰信号也可以无衰减地通过。
滤除了基波成分的频谱如图5所示，相对于还原输入信号的基波来说，其他频率成分都是不需要的，因此THD+N代表了所有不需要的频谱分量。

图5 滤除基波后的输出信号频谱

THD+N技术有两大优点：
1） 从电路实现技术上看，设计一个可以将基波衰减100-120db,而只对谐波产生较少插入损失的陷波器是可以实现的。
2）从测量概念出发，输出信号中除了纯测量信号之外的任何其他成分都会使音质变化。 低的THD+N测量结果不仅说明谐波失真低，而且说明哼声，干扰信号，以及宽带白噪声也比测量值低，因为THD+N包含失真+噪声。 所以THD+N比其他的失真测量更能说明音频设备的指标，用数据说明音频设备时最有说服力的。

3 THD+N 的不同表述方法与换算
THD+N用相对于信号电平的方法表示的，国内标准用百分比表示，即THD+N占基波能量的百分比，国外一些音频设备用两个绝对的分贝数值表示，需要换算成符合国内标准的表述方式。
例如某型号调音台的模拟输出端口THD+N的表述是：
THD+N: < -110dBFS(-30dBFS)
< -110dBFS(-20dBFS, +4dBu)
< -90dBFS(-1dBFS, + 23dBu)
这种表述使用的是绝对数值，将电平统一成dBFS,当输入-30dBFS时，THD+N小于-110dBFS, 也就是THD+N比基波信号至少低80dB, 根据分贝的定义，换算百分比如下：
20lgA = -110-(-30) = -80 ⇒ A = 0.0001
也就是输入-30dBFS, THD+N小于-110dBFS,即THD+N是基波的0.0001倍， THD+N = 0.01%。
同理，当输入-20dBFS, THD+N小于-110dBFS时，THD+N = 0.0025%。
输入-1dBFS时，THD+N小于-90dBFS时，THD+N = 0.0025%。

4 结束语
THD+N 可以同时说明设备的失真和噪声，国家行业标准用相对百分比表示，对于某些国外音频设备，如果表述方法不符合国家行业标准，也可以简单地换算成相对百分比。
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