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为何要慎重地添加音频处理系统的THD?

THD(总谐波失真,total harmonic distortion):是信号谐波失真的一项指标,表达为所有谐波成分功率之和与基本频率信号功率的比值。较低的总谐波失真使得音响、电子放大器或麦克风等设

THD(总谐波失真,total harmonic distortion):是信号谐波失真的一项目标,表达为一切谐波成分功率之和与根本频率信号功率的比值。较低的总谐波失真使得音响、电子扩大器或麦克风等设备发生愈加准确、较少谐波、与原始采样信号挨近的输出信号。

为取得更高音频体系保真度,文章将介绍一种新的概念。许多体系,特别是应用到家庭影院/迷你小型乐队商场的一些体系,都慎重地给输出信号添加失真。虽然这样做看似不符合咱们的知识,但规划人员考虑这么做是有原因的。这种技能的首要意图是最大化均匀功率输出,一起约束峰值的呈现。

一些客户在一些列产品中都运用相同的功率扩大器IC.这让他们能够更大批量地收购一种器材,然后下降本钱,简化库存。他们或许会运用一种小功率电源来节约本钱。客户会运用一个小功率电源的闭环、固定增益扩大器。它约束了输出电压摇摆(经过约束输出),这样能够维护小功率电源免受过电流状况的损坏。可是,一个简略的衰减器便可让体系愈加安静。让输出略微失真,可极大添加感知RMS功率。在确认添加失真程度时需当心慎重,不得添加过多!

关于其他客户而言,约束其信号的电压输出可协助约束扬声器漂移。可是,在这种情况下应当心操作,由于进入扬声器的高RMS功率或许会引起牢靠性问题。

在数字处理体系中,可经过使数字采样饱满给信号引进THD.也就是说,运用满足增益,推移最高有用位,让其超出数字采样巨细。例如,你有一个24位字,你的采样为0x900000.运用12 Db增益,最高音频位便超出采样的最高有用位(MSB)。

之后,下调该数据至你需求的音频输出电平。所以,其能够归纳为:


图1扩大信号为削波添加THD,然后下降输出发生特定峰值到峰值电压的更均匀功率

这听起来简略,但许多音频处理器实践并非最高有用位=全量程音频。例如,一些TI的音频处理器运用一种被称为9.23的数据格式。这种采样数据可用下列办法表明16位或许24位数据:


图2把规范16位或许24位音频采样映射至32位或许48位内存方位中

正如你看到的那样,MSB和LSB添加了一些补位。LSB很简单了解—假如你减少某个16位字(运用CD播放器),则你依然有一些无需删减便可仿制的位。

在顶端,共有9个位,用于避免音频数据意外饱满。例如,假如你运用一个24-dB增压的均衡器(EQ),而且你输入一个“全量程”16位字,则你或许会非有意地让信号饱满,也即添加失真,而这与咱们尽力的方向各走各路。

削波时存在振幅丢失,因而THD(后)或许答应少数增益经过THD管理器。10%失真削波带来约–1dB输出电平丢失。

在咱们的比如中,体系有一条9.23音频通路。咱们期望在–12 dB输出下发生10%THD.均匀输入为–10 dBFS(–10 dB参阅24位全量程音频源)。

咱们需求扩大至全量程及以上(“溢出位”9位)。因而,在一个增压模块中,咱们给原始源添加10 dB,以到达全量程,之后再添加27dB来填充9个溢出位。现在,添加3dB增益,以对信号削波。总计,咱们需求添加40dB增益。

现在,咱们有一个填充音频通路MSB的信号,并要求进行减少,这样便可在–12 dB下输出内容。这意味着减少39dB.发生的输出具有10%失真,且输出电平为–12 dB.看!咱们现在已经在–12 dB输出下添加了RMS功率(经过添加失真),并一起让电源和扬声器的作业都愈加轻松惬意。

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