谐波失真

　（harmon distortion）

　任何一个自然物理系统在受到外界的扰动后大都会出现一个呈衰减的性

振动。举例来说，一根半米长两端因定的弦线在中间受到弹拨的话，会产生一个1

米波长的振动波，称为基波（Fundemental），弦线除了沿中心点作大幅度摆动外

，线的本身也人作出许多肉眼很难察觉的细小振动，其一般都是比基波高，  

而且不止一个频率。其大小种类由弦线的物理特性决定。在物理学上这些振动波

被称为谐波（Harmonics）。为了方便区别，由乐器所产生的谐和波常被为泛音（

Overtone）。谐波除了由讯号源产生外，在振动波传播的时候如果遇上障碍物而

产生反射，绕射和折射时同样是会产生谐波的。

　无论是基波或谐波本身都是“纯正”的正弦波（注：正弦波是周期性函数，

由正半周和负半周组成，但决不能将其负半周称为负弦波！）但它们合成在一起

时却会产生出许多厅形怪状的波形。图三：便是一个基波加一个二次谐波（频率

高一倍，幅度小一半）所合成的一个波形。大家所熟悉的方波就是由一个正弦波

基波加上大量的厅次（单数）谐波所组成，这也解释了为什么方波常常被用作测

试讯号的原因。

　放大器的线路充满著各种各样电子零件，接线和焊点，这些东西可多或少都

会降低放大器的线性表现，当音乐讯号通过放大器时，非线性特性会使音乐讯号

产生一定程度的扭曲变形，根据前述理论这相当於在讯号中加入了一些谐波，所

以这种讯号变形的被为谐波失真。这就不难明白为什么谐波失真常用百分比

来表示。百分比小即表示放大器所产生的谐波少，也就是说讯号波形被扭曲的程

度低。由不同的物理系统所产生的谐波其成份也不相同。但都有一个共通点，那

就是谐波的频率越高，其幅度越小。所以对音频放大器而言，使声音出现明显可

闻失真的是频率最接近基波的二至三个谐波失真分量.

　厂商在标定产品的谐波失真时，通常只给出一项数据，例如0.1%等。可是由

放大器所产生的谐波却并不是一项常数，而是一项与信号频率和输出功率有关的

函数。图四表示出两台典型双声道放大器的谐波失真与讯号频率的关系曲

线。图五则是一部输出为100W的晶体管放大器谐波失真与输出功率的关系曲线。

由图中可见，当输出功率接近最大值时，谐波失真急剧增加。因为晶体管在接近

过载（Overload）的情况下会发生削波现象。将一个讯号的顶部齐平削去一块明

显地是一种严重的波形畸变。谐波失真自然会大幅度增加。

　谐波失真并非完全一无是处，的声音之所以柔美动听，原因之一是胆机

主要产生偶次谐波失真。即频率是基波频率2‘4’6‘8’…倍的谐波。因为谐波

和频率成反比，所以2次谐波幅度大，影响也大，其余的由於幅度小，所以影

响也大，其余的由於幅度小，所以影响轻微，虽然二次谐波技术上讲是失真，但

由於其频率是基波的一倍，刚好是一个程，也就是说右以和基波组成音乐上

的纯八度。我们知道纯八度是最和谐，动听的和声。所以胆机声音甜美，音乐感

丰富也就不难理解。在40年代时，有许多较“小型”的收音机故意加入相当程度

的二次谐波失真。目的是制造“重低音”去取悦消费者。声音右能会很过瘾，但

是和高保真的要求却是完全背道而驰。