高調波歪み - 定義

高調波歪み (Total Harmonic Distortion. 全高調波歪み, THD)は、電気信号の非直線性の指標で、基本波に対する高次高調波の割合を表す。理想的には、正弦波信号には基本波という1つの周波数しか含まれません。しかし、実際の電子システム、特に増幅システムでは、基本周波数の倍数である高調波がさらに発生し、出力信号に歪みをもたらすことがあります。THDは、これらの高調波が元の信号をどの程度歪ませるかを決定します。

THD値は通常、パーセントまたはデシベル（dB）で表され、基本波成分の振幅に対するすべての高調波の振幅の二乗和のルートの比率として計算されます。THDが低いほど、信号の忠実な再現性が高くなり、処理品質も高くなります。このパラメータは、波形の完全性を維持することがデバイスの性能品質にとって重要であるオーディオシステム、信号伝送、スイッチング電源、周波数コンバーターにおいて特に重要である。

高調波歪みは、トランジスタやオペアンプのような能動部品の非線形特性や、過負荷、飽和、不適切なインピーダンス・マッチングに対するシステム・レスポンスに起因します。電力工学では、この現象は非線形消費電流を持つ電子機器の電源に関係し、電源品質の劣化、損失の増加、電磁干渉につながる。

実験室での測定や機器の認証では、特定の周波数帯域の THD 値を正確に測定できる高調波分析器が使用される。オーディオマニア用アンプや医療用計測器のような高品質のシステムでは、THDは0.01%未満でなければなりませんが、それほど重要でない用途では、特定の用途に応じてより高い値も許容されます。

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