- 2024-09-16
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OTA 升级
- 2024-05-20
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快速理解THD与THD+N
快速理解THD与THD+N
绝大多数声学工程师,虽然天天听到THD和THD+N,但却未曾理解THD与THD+N的相同点和差异点,即使有些理解了这两个概念的工程师,也很难简短地表达清楚。
小M最近费尽心思,终成此文,从定义,计算公式,听感三方面来帮助大家更好地理解这2个概念,希望能帮到大家,也希望喜欢的朋友帮转发点好看哦!
1. 1 THD的定义
THD(Total Harmonic Distortion, 总谐波失真)是指信号总谐波的能量占基波能量的百分比。谐波频率就是频率为基波整数倍的频点频率,如下面这个功率谱图:
1.2 THD产生的原因
我们以功放为例,它在工作时由于电路不可避免的振荡或其他谐振产生的二次谐波(V2),三次谐波(V3),四次谐波(V4)……,输出的信号就不单纯是与输入完全相同的成分(V1),而是包括了谐波成分的信号(V2,V3,V4……),这些多余出来的谐波成分与实际输入信号的比值就是总谐波失真。
1.3 THD的计算
THD是用电压幅值比例关系表示,谐波能量幅值TD为:
国际上,有2种THD计算标准,IEC和IEEE的标准,其实差别就只是分母不同,IEC把基波能量和谐波能量都当成分母,而IEEE则只把基波能量当分母。
IEC标准,各次谐波幅值与基波加谐波幅值之比
IEEE标准,各次谐波幅值与基波幅值之比
所以,在谐波能量很小很小的场合,IEC和IEEE结果差不多,但谐波能量很大时,IEC会明显小于IEEE的计算值。
除此以外,失真的阶次也很重要,很多时侯大于6阶的失真就几乎可以忽略,所以,有一些软件计算THD时默认就按2-5阶算的。
下次,如果你要和同事或客户沟通THD这个指标时,为了更加严谨,你可以讲清楚你的是什么标准的,哪几阶的THD。AudioExpert支持标准的选择,以及THD阶次的选择,用户可以根据产品结构特性任意挑选阶次进行组合。
2.1 THD+N的定义
THD+N就是总谐波失真+噪声(THD+Noise)
2.2 THD+N产生的原因
来自于两方面,THD和Noise
* THD(上面已经介绍过)
* Noise,来自于设备噪声或干扰噪声
设备噪声-由设备元器件,电路等工作引起
干扰噪声-环境或者设备中其他信号干扰引起
THD+N测量包含了上述所有不需要的声音。如果这两项任何一项过大,都会反映在THD+N里。
2.3 THD+N的计算
我们还是以功放为例,先给功放送一个单一频率的正弦信号,在输出端得到一个电压幅值V1,这时候会在频谱上会有一些不需要的声音成分(如下图底噪,谐波)
假如我们能在输出来的信号上加一个超窄带陷波滤波器以滤除基频成分,使基波信号几乎完全滤除可以忽略不计算,在输出端得到一个电压幅值V2(如下图)
这时,我们得到的V2和V1的能量比就是测量的THD+N参数
3. THD与THD+N听觉感受
看完上面的介绍与公式,如果感觉还是懵乎乎的,那就对了,说明你是正常人,正常人对公式不敏感,而对声音十分敏感,所以,接下来,我们来试试不同THD与THD+N信号给我们带来的听觉感受。(建议带上耳机,并把音量先调小,再根据个人喜好调大)
视频下载链接:http://www.megasig.com/Sequence 01.mov
第1段,是个完美的500 Hz信号,它的THD和THD+N都比较小,功率谱及实时AudioExpert失真测试数据如下图所示
第2段,同样是500Hz的信号,但它的THD较大的信号,即大谐波的信号,功率谱及测试数据如下图所示:
第3段,是底噪比较大的500Hz信号,功率谱及测试数据如下图所示,底噪能量大于-100dB,我们可以听到很明显的噪声。
小结
THD和THD+N本质上都是失真,指信号在传输过程中与原有信号相比所发生的偏差。如果我们的产品出现失真就会导致我们听到的本不应该存在的声音,80年的流行音乐,如果大家仔细去听,就会发现其底噪较大,可能也是局限于当时的录音设备的THD+N指标。
对于THD和THD+N,AudioExpert有完整的准确的测试方法。其中,THD+N的电声信号测试,对仪器的要求更加高,美格信拥有THD+N指标低于-105dB的仪器配置,可以满足几乎所有消费类电子产品的电声测试要求。
- 2024-05-19
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加速电容的工作原理
- 2024-05-18
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开关电源BOOST拓扑EMI对策
开关电源BOOST拓扑EMI对策
电磁干扰的来源
< class="p" style="">开关电源与LDO相比,具有效率高、体积小、可升压等显著优点,但是开关电源在工作时,会对外产生电磁辐射,若辐射过大,则会对周围器件造成严重影响,导致系统不能稳定工作。要实现抑制电源对外的电磁辐射,首先要明确电磁辐射产生的机理与源头。开关电源是通过功率管打开时给电感充电,电感储能;功率管断开时,电感释放能量,实现电压变换。由于功率管、续流二极管不断的打开与关断,造成电流不连续,此变化电流会产生尖峰电压(由V=L*di/dt可以推导出,尖峰电压等于电流回路中的寄生电感乘以电流变化率,L是开关电流回路的寄生电感),此尖峰电压会产生较大的电磁干扰,可以通过抑制此尖峰电压来降低电磁干扰。通常可以通过以下几种方法来降低开关电源对外产生的电磁干扰。
改善方法一:缩短开关电流回路
BOOST拓扑电流回路图,以系统工作在连续状态下为例。
图1. BOOST拓扑电流回路
由“图1”可知,当功率管Q1打开时,电流回路是CIN->L1->Q1;当Q1闭合时,电流回路是CIN->L1 ->D1->COUT;不论功率管Q1打开还是关断,电流均流过CIN、L1 和Q1,表明流过CIN、L1和Q1处电流是连续电流,流过D1和COUT的电流是开关电流,开关电流会在寄生电感上产生毛刺电压,对外辐射电磁波。由V=L*di/dt 可知,在di/dt不变的条件下,可以通过缩短D1与COUT的电流回路,来减少开关电流回路的寄生参数,从而实现降低系统产生的电磁辐射。
改善方法二:降低电流变化率
降低开关电流变化率(即降低di/dt的值),首先在使用条件不变的情况下,电流的变化量基本不会变化,只好通过延长电流的变化时间来降低di/dt的值。可以通过使用开关速度稍慢的二极管来降低D1回路电流变化率,但是使用开关速度稍慢的超快恢复二极管,会导致二极管的损耗增大,不仅会影响效率,还会导致二极管温度过高,反向漏电流增大,影响系统稳定性。
改善方法三:抑制高频噪声
参考“图2”,肖特基本身具有寄生电容,回路上存在寄生电感;开关电流会流过肖特基D1,寄生的电感、电容会产生振铃,若振荡频率超过30MHz,进入辐射测试频率段,则会被测试仪器捕捉到。我们可以通过在肖特基处串联磁珠来滤除高频信号,降低高频信号对外电磁辐射能量。但是肖特基上串联磁珠,会产生较大负向尖峰电压,需要控制输入电压与尖峰电压绝对值之和小于芯片的耐压,确保系统稳定性。
备注:我们常用的贴片式磁珠材料主要是有磁粉、镍、银浆三大部分组成,其在高频条件下具有相当大在阻抗,可以吸收高频信号(通常30MHz以上为高频),
改善方法四:添加RC吸收电路
在无法进一步降低系统自生的干扰时,可以通过外加对策器件来进一步抑制;在二极管两端并联RC 吸收电路不仅可以吸收寄生参数产生的毛刺电压,也可以改变谐振频率,从而实现抑制电磁辐射。通常“方案三”与“方案四”组合使用,抑制效果较佳。相应的电路图如图3所示:
图2.肖特基回路寄生电感和电容 图3. 添加磁珠与RC吸收
改善方法五:添加共模电感
辐射测试点频率段为30M到1000M,此频率段对应的波长是0.3米到10米,如果要发射一定波长的电磁波,需要一根发射天线,成为天线的必要条件是长度至少要大于波长的二十分之一,当天线是电磁波半波长的整数倍时,发射功率最大。通常输出端的电源线均比较长,有可能成为对外发射电磁波的天线,可以通过在系统输出端串联共模电感(参考“图4”),滤除共模信号来抑制辐射超标,但同时共模电感具有体积大、成本高、不易加工等缺点,不适合应用于小体积、低成本方案。
4. 添加共模电感
综上:
通过以下简单实用的步骤来帮助我们设计的开关电源快速通过相关的辐射测试
1.优化PCB走线,输入端电容靠近芯片VIN与GND引脚,反馈走线远离开关型号节点,使用GND走线包围开关信号节点,同时缩短开关电流回路路径,即将肖特基阳极极靠近芯片SW引脚,肖特基阴极靠近输出电容正极,输出电容负极靠近芯片GND引脚;
2.在肖特基处串联磁珠和RC吸收电路,磁珠通常选用交流阻抗60-80R,直流阻抗越小损耗越小;RC吸收电路中的电阻阻值在10R左右,电容容量在1nF以内
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cadence orCAD相对AD原理图有哪些优势
必须是candence好用。cadence还有仿真功能包括原理图和pcb
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如何将AD原理图直接转为Orcad原理图
当然可以的
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Lora、433MHz、4G和Wi-Fi通信技术比较
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如何将AD原理图直接转为Orcad原理图
我用的AD19.0.4和Cadence 17.4
1、AD打开*.SchDoc文件,File---Save as----保存为Advanced Schematic ascii(*.SchDoc)
2、打开OrCAD Capture-----File----Import----Altium Schematic Translator
3、在PrjPCB File选择刚刚保存的ascii格式的AD原理图,然后点Translate转换(网上有些说要AD的工程,我这边实测直接打开原理图转换也可以)。
4、在当前文件目录的out目录下的DSN文件直接用OrCAD打开即可(打开软件,然后拖进去打开)。
- 2024-05-14
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ISO-16750-3(汽车电子的机械负荷实验部分)