放大器的失真

2.2.4　放大器的失真

1.失真分类

（1）谐波失真

削峰发生时,由于输出信号已不再是正弦波,它包含了输入信号中所没有的频谱成分,所以产生了失真。当输入信号是频率为f的正弦波时,它的频谱为一根单一垂线(基频)。当该信号被削峰时,输出信号中除基频成分外,还有2f成分(二次谐波)、3f成分(三次谐波)、…、nf成分(n次谐波)。这种失真称为谐波失真,这些谐波成分称为失真产物。

如果削峰是对称的(输出的正反向峰值均被削去),失真产物仅发生在输入频率的奇数谐波。如果削峰是不对称的(只削去输出的正向峰值),失真产物还发生在偶数谐波。

所有谐波成分能量和与总能量之比的平方根乘以百分之百,称为总谐波失真。由于谐波成分的主要能量集中在二次谐波和三次谐波上,因此，常以二次谐波和三次谐波所产生的失真之和代替总谐波失真。

（2）互调失真

当一个更复杂的信号被削峰时,失真产物发生在所有输入信号频率的谐波上以及与输入信号相结合的频率上。如果输入两个音调：频率f1和频率f2,失真成分会发生在2f1,3f1,2f2,3f2,f2-f1,f1+f2,2f2-f1,2f1-f2等。由于失真产物来自所有输入成分的调制,所以这种失真称为互调失真,其引起失真的机制与谐波失真完全一样。

由于互调失真在助听器中表现不明显,因而一般不作测量。

虽然谐波失真和互调失真主要由削峰产生,但也会由压缩放大引起,只是产生的失真较小。

2.失真对言语质量的影响

谐波失真降低了信噪比,会导致了言语可懂度的下降。

总谐波失真是衡量助听器音质的重要指标。助听器厂家一般规定总谐波失真不得大于15％,小于3％是助听器的理想目标。3％的失真相当于二次谐波分量的能量比基波小30dB,即使是听力正常的人也较难分辨；10％的失真相当于二次谐波分量比信号声压级小20dB,听力损失较重者就难以分辨。

由于规定的测量声压级为70dB,如此时测得的失真数值较小,并不代表助听器在大输入声压级时失真也小。因为当输入信号在中等及中等以下时,放大器线性放大,这时无失真产生。当输入信号不太大时,信号被削峰较少,产生的谐波失真并不大,对言语的理解能力影响不大。但当输入信号较大时,由于削峰程度加大,谐波失真会很大,对言语的理解能力也大为下降。经常，有的助听器虽然测出的失真很小,但听起来却声音沙哑,就是这个原因。

最后,尽管削峰是在放大器的性能中讨论的,但助听器受话器也可以对信号产生削峰。这主要是由于受到受话器功率的限制。