THD to skrót od angielskiego terminu Total Harmonic Distortion, oznaczającego całkowite zniekształcenia harmoniczne sygnału. W języku technicznym używa się również określeń, takich jak współczynnik zniekształceń harmonicznych, poziom zniekształceń nieliniowych, całkowite zniekształcenia sygnału czy suma harmonicznych. Parametr ten opisuje stopień, in jakim sygnał wyjściowy urządzenia odbiega od idealnej postaci sinusoidalnej wskutek obecności dodatkowych składowych harmonicznych powstających in wyniku nieliniowości układu elektronicznego.

Mierzenie THD in procentach i decybelach

THD wyrażane jest najczęściej in procentach lub in decybelach i stanowi stosunek sumy mocy wszystkich harmonicznych wyższych rzędów do mocy sygnału podstawowego. Im niższa wartość THD, tym wierniejsze odwzorowanie oryginalnego sygnału i mniejsze zniekształcenia dźwięku lub napięcia. W urządzeniach audio, takich jak wzmacniacze, amplitunery czy przetworniki cyfrowo-analogowe, niski poziom całkowitych zniekształceń harmonicznych jest kluczowym wskaźnikiem jakości brzmienia.

Jakość dźwięku a akceptowalne poziomy zniekształceń

Parametr THD informuje o ilości niepożądanych harmonicznych generowanych przez urządzenie podczas pracy. Często pojawiają się wątpliwości, czy niższe THD jest lepsze. Z punktu widzenia inżynierii dźwięku im mniejszy współczynnik zniekształceń harmonicznych, tym bardziej liniowa charakterystyka toru sygnałowego i wyższa jakość reprodukcji.

Jaka wartość THD jest dobra? W nowoczesnych urządzeniach audio poziom poniżej jednego procenta uznaje się za akceptowalny, natomiast in sprzęcie wysokiej klasy wartości mogą wynosić ułamki procenta. W energetyce i elektronice przemysłowej parametr całkowitych zniekształceń harmonicznych odnosi się do jakości napięcia in sieci elektrycznej, gdzie nadmierne harmoniczne mogą prowadzić do strat energii i przegrzewania się urządzeń.

THD vs THD+N – kompleksowa ocena czystości sygnału

Jaka jest różnica między THD a THD+N? O ile THD obejmuje wyłącznie zniekształcenia harmoniczne, o tyle THD+N uwzględnia dodatkowo poziom szumów. W praktyce oznacza to bardziej kompleksową ocenę czystości sygnału. Inną kwestią jest wpływ zniekształceń harmonicznych na dźwięk. Nadmierne harmoniczne mogą powodować słyszalne przesterowanie, utratę przejrzystości oraz zmianę barwy brzmienia.

Analiza widma i warunki pomiarowe

W pomiarach technicznych do określania całkowitych zniekształceń harmonicznych stosuje się analizatory widma oraz specjalistyczne mierniki, które rozkładają sygnał na składowe częstotliwościowe. Wynik zależy od częstotliwości testowej, mocy wyjściowej oraz obciążenia urządzenia, dlatego interpretacja parametru THD wymaga uwzględnienia warunków pomiaru. THD to miara nieliniowości układu elektronicznego określająca udział harmonicznych in sygnale wyjściowym względem tonu podstawowego. Jako wskaźnik jakości toru audio lub stabilności napięcia in systemach energetycznych stanowi istotne kryterium oceny sprawności i precyzji działania urządzeń elektrycznych oraz elektronicznych.