波形失真率

波形失真率是指由交流電源濾除基波後的各次諧波組成的電壓的有效值同原波形有效值之比，它可用於衡量市電及交流發電機、交流穩壓電源、不間斷電源、50Hz或60Hz正弦波逆變器等設備的輸出電壓的波形偏離正弦波電壓的程度。

中文名稱	波形失真率
英文名稱	waveform distortion factor
定　　義	由交流電源濾除基波後的各次諧波組成的電壓的有效值同原波形有效值之比。
套用學科	通信科技（一級學科），通信電源（二級學科）

基本介紹

• 中文名：波形失真率
• 外文名：waveform distortion factor
• 套用學科：通信科技，通信電源

定義

波形參數中最主要的是失真，它是指實際信號相對於理想信號的變異程度，是一個相對比值。失真有線性失真和非線性失真兩種，通常是指非線性失真。

失真度的定義主要針對正弦波形式給出，它的假設理想正弦只有單一的基波頻率信息分量，其他頻率分量均為失真分量。波形失真，也稱為非線性失真，表現為音響系統輸出信號與輸入信號不成線性關係，由電子元器特性——曲線的非線性所引起，使輸出信號中產生新的諧波成分，改變了原信號頻譜，包括諧波失真、瞬態互調失真、 互調失真等，非線性失真不僅會破壞音質，還有可能由於過量的高頻諧波和直流分量燒毀音箱高音揚聲器和低音揚聲器。

波形失真率是指由交流電源濾除基波後的各次諧波組成的電壓的有效值同原波形有效值之比，它可用於衡量市電及交流發電機、交流穩壓電源、不間斷電源、50Hz或60Hz正弦波逆變器等設備的輸出電壓的波形偏離正弦波電壓的程度。

波形失真

三種類型

當放大器的工作點選的太低，或太高時，放大器不能對輸入信號實施正常的放大，可能出現下述三種情況：

1.截止失真。這種失真是因工作點取的太低，輸入負半周信號時，三極體進入截止區而產生的失真；對於固定偏置放大電路，一般通過減小電阻來提高靜態工作點，從而消除失真。

2.飽和失真。這種失真是因工作點取的太高，輸入正半周信號時，三極體進入飽和區而產生的失真；對於固定偏置放大電路，一般通過增大電阻來降低靜態工作點，從而消除失真。

3.雙頂失真。一般是因為輸入信號幅度太大造成的，可通過減小輸入信號或改變電路結構來消除失真。

測量方法

失真度的測量主要有基波抑制法和諧波分析法兩種。具體實施有使用單一頻率進行測量的單音法，有使用兩個不同頻率激勵測量分析其互調失真的互調法，互調法多用於電聲系統。失真度的測量使用失真度分析儀或失真度測量儀進行，其較量標準使用失真度標準裝置產生已知失真度來進行。

測量範圍

失真度測量的頻率範圍多在10Hz~200kHz範圍內，少數可以達到600kHz甚至1MHz，超出該範圍的失真度測量與校準尚無實際工作基礎。

不良影響

波形失真對用電設備會造成不良影響。例如，干擾晶閘管整流設備輸出電壓的穩定性。 GB10292-88 中規定，對輸入交流電網的電壓波形的實際電壓的瞬時值與基波電壓瞬時值的最大偏差不應大於基波電壓峰值的5%。

仿真測試

在模擬電子技術教材中討論放大電路輸出波形失真情況時，均以NPN管放大電路作為分析其輸出波形的失真情況。對於NPN管放大電路，在發生飽和失真時，輸出波形的負半周產生失真，即為削底失真；在發生截止失真時，輸出波形的正半周產生失真，即為削頂失真。而對於PNP管放大電路來說，波形失真情況恰恰相反，在發生飽和失真時，輸出波形的正半周產生失真，即為削頂失真；在發生截止失真時，輸出波形的負半周產生失真，即為削底失真。

改善方法

由於工作點選擇不合適，或者輸入信號過大，都將引起信號波形的失真。但引入負反饋後，可將輸出端的失真信號反送到輸入端，使淨輸入信號發生某種程度的失真，經放大後，即可將輸出信號的失真得到一定成都的補償。不加反饋時，由於電路中存在非線性器件，所以即使輸入信號為正弦波，輸出也不一定是正弦波，而會產生一定的非線性失真。正弦波輸入信號經過放大後產生的失真波形為負半周大，正半周小。經過反饋後，在F為正常數的情況下，反饋信號正半周大，負半周小。但它和輸入信號相減後得到的淨輸入信號的波形卻變成正半周大，負半周小，這樣就把輸入信號的正半周壓縮，負半周擴大，結果使正負半周的幅度趨於一致，從而改善了輸出波形。

從本質上講，負反饋是利用失真的波形來改善波形的失真，因此只能減小失真，不能完全消除失真。且負反饋只能減小放大器自身產生的非線性失真，而對輸入信號的非線性失真，負反饋是無能為力的。

實際套用

擊穿電壓測試

在擊穿電壓測試中，工頻電源頻率為50Hz的正弦波，其波形失真率不大於5%。

離網逆變器

在離網逆變器中，方波、修正波、正弦波輸出，純正弦波輸出時，波形失真率一般小於5%。

一般情況下，波形失真率不超過7%。