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「諧波失真」THD包含偶次諧波失真與奇次諧波失真。
然而偶次諧波失真與奇次諧波失真對波形的影響為何?
只要把波形畫出來便可知曉。

下圖為一種二次諧波失真的圖形:


圖檔
圖中綠色的波形為基頻, 
紅色的波形為二次諧波, 
藍色的波形為基頻與二次諧波兩者合成後的失真波形。 

這種失真波形的上升部分與下降部分並不對稱, 
這顯示放大器的輸入─輸出轉換特性曲線, 
在訊號上升與下降時所沿著的曲線並不相同, 
而有「磁滯現象」。 
這種失真通常由帶有鐵芯的變壓器所產生。 

「磁滯失真」不只會產生偶次諧波, 
也會產生奇次諧波。 
下圖為三次諧波磁滯失真的圖形: 
圖檔

一般放大器的輸入─輸出轉換特性曲線, 
在訊號上升與下降時所沿著的曲線是重合的, 
所以波形的上升部分與下降部分是對稱的。 
下圖為這種二次諧波失真的圖形: 
圖檔

圖中顯示出這種二次諧波失真會造成波形的正負半周不對稱。 
由基頻與偶次諧波兩者的波峰、波谷的對應位置來看, 
可歸納出偶次諧波失真會造成波形的正負半周不對稱。 
波形的正負半周不對稱代表放大器的輸入─輸出轉換特性曲線上下不對稱, 
上圖的負半周較小,正半周較大, 
表示負半周的增益較小,正半周的增益較大。 

這種失真通常由放大元件的非線性而來, 
像是雙極性電晶體、FET、真空管等等。 

而雙極性電晶體、FET這些元件具有轉換特性互補的型態, 
其轉換特性曲線的變化正好相反。 
因此其輸出波形變成負半周較大,正半周較小,如下圖所示: 
圖檔
圖中的二次諧波跟上一個圖反相, 
所以這兩種失真波形相加之後, 
二次諧波會抵消掉。 

但奇次諧波的狀況又如何? 

下圖為三次諧波失真的圖形: 
圖檔
其基頻與奇次諧波兩者的波峰、波谷的對應位置是峰對峰、谷對谷, 
因此可歸納出奇次諧波失真不會造成波形的正負半周不對稱。 
而且基頻與奇次諧波兩者的波峰、波谷的對應位置是峰對峰、谷對谷, 
所以互補元件的奇次諧波失真還是同相, 
因此互補電路的奇次諧波失真不會抵消掉。 

由此可說明互補對稱的放大器設計可以消除偶次諧波失真, 
但無法消除奇次諧波失真
。 

然而N型半導體和P型半導體在飄移率、擴散速度……等特性上的差異, 
讓互補元件要完全互補也很困難, 
然而對於平衡式放大系統而言, 
偶次諧波失真相當於共模訊號, 
而平衡式放大系統的主要功能便是消除共模訊號, 
所以平衡式放大系統可以徹底消除偶次諧波失真, 
只留下奇次諧波失真。 

下圖為包含二次諧波失真的平衡式電路: 
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負載RL兩端的波形及負載RL上的波形如下: 
圖檔
下圖為這三個訊號的頻譜: 
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由頻譜中可看出RL兩端的訊號都含有二次諧波, 
但RL上的訊號中,二次諧波不見了! 

下圖為包含三次諧波失真的平衡式電路: 
圖檔
負載RL兩端的波形及負載RL上的波形如下: 
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下圖為這三個訊號的頻譜: 
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由頻譜中可看出RL上的訊號中,三次諧波仍然留了下來。 

接下來用雙極性電晶體來模擬看看, 
電路如下: 
圖檔
負載RL兩端及負載RL上訊號的頻譜如下: 
圖檔
由頻譜中可看出RL上的訊號中, 
偶次諧波都不見了, 
只留下奇次諧波失真。 

由此可以看出, 
非平衡的放大器跟平衡式放大器在諧波失真的成分上是大不相同的, 
甚至把非平衡的放大器橋接成平衡式放大器的狀況也是如此。 
有人把非平衡的放大器改成平衡式放大器後, 
覺得聲音變好聽了。 
也有人把非平衡的放大器改成平衡式放大器後, 
覺得聲音變難聽了。 
或許覺得聲音變難聽的人基本上比較喜歡含有偶次諧波失真的聲音。 
覺得聲音變好聽的人基本上比較不喜歡含有偶次諧波失真的聲音

Posted by 陳馬克 at 痞客邦 PIXNET 留言(1) 引用(0) 人氣()


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  • Visiter
  • 圖片都看不見囉。

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