총 고조파 왜곡

고조파가 생기는 이유

정현파를 비선형 장치에 통과시키면 입력에 없던 정수배 주파수 성분이 출력에 나타날 수 있다. 기본 주파수가 1 kHz라면 2 kHz와 3 kHz 등은 고조파에 해당한다. 모든 원치 않는 성분이 고조파인 것은 아니므로 별도의 간섭 신호까지 같은 항목으로 묶지 않는다.

진폭을 단순히 더하지 않는다

THD를 진폭 비로 표현할 때는 포함한 고조파들의 rms 진폭을 제곱해 합한 뒤 제곱근을 구하고 기본파 rms 진폭으로 나눈다. 어떤 차수까지 포함했는지와 측정 대역을 확인해야 결과를 비교할 수 있다.

직접 계산한 예

가상의 측정에서 기본파가 1 V rms이고 제2고조파와 제3고조파가 각각 3 mV와 4 mV rms라고 하자. 다른 고조파를 무시할 수 있다면 결합한 고조파 진폭은 5 mV다. THD는 0.005, 즉 0.5%이며 20 log10으로 표시하면 약 -46.02 dB다. 여기서 음수는 왜곡이 기본파보다 작다는 뜻이다.

잡음을 포함하는 경우

THD+N은 고조파뿐 아니라 잡음도 함께 집계한다. 동일한 분석 대역과 제외 성분을 사용한다면 신호를 분자로 삼는 SINAD와 크기 방향이 반대인 비가 된다. 시험마다 대역과 입력 크기가 다를 수 있으므로 이름만 보고 두 수치를 변환하지 않는다. 낮은 THD가 낮은 잡음까지 보장하지도 않는다.