信号的基本概念

信号的基本概念

1 信号的增益与衰减

有些出传感器的电压值非常小，例如麦克风产生的电压量级为10-6V,在记录信号或者重构信号时，会将信号线性放大的一个合适的值，通常用dB表示这个值。

AdB=10log(Po/Pi)=10log[(Vo^2/R)/(Vi^2/R)]=20log(Vo/Vi);

麦克风经过放大器放大后的电压为10-2V，也就是Vo/Vi=10000,也就是功率放大80dB。

2 信号的谐波

从高等数学中分析可知：任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多高次频率的正弦波，高次频率是基频的整倍数（N，只能为整数），直流成分称为0次谐波，基波称为1次谐波，二次以上的波形称为高次谐波，其中偶次频率的波形称为偶次谐波，奇次频率的波形称为奇次谐波。例如一个基频为200 HZ的波形，其基波为200HZ，当它的波形不是纯正的正弦波时，便有失真存在，其200HZ以上的波形称为高次谐波，400HZ为二次谐波，600HZ为三次谐波，如此类推。

3 谐波失真测量（THD）

总谐波失真（total harmonic distortion）是指输出信号比输入信号多出的谐波成分。谐波失真是系统不是完全线性造成的。所有附加谐波电平之和称为总谐波失真。总谐波失真与频率有关。

具体计算可参见https://en.wikipedia.org/wiki/Total_harmonic_distortion。

4 噪声

一般采集信号都含有噪声信号分量，不同的信号处理技术用于消除或者衰减噪声。在大多数情况下，将噪声认为是加性的（叠加的），这样就可以通过线性滤波器技术来处理噪声信号。数字信号处理的主要任务之一就是从采集的信号中将所感兴趣的信号分离出来。

5 信噪比（SNR）

信噪比（Signal-to-noise ratio or SNR or S/N），即放大器的输出信号的功率，与同时输出的噪声功率的比值，常常用分贝数表示。设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。一般来说，信噪比越大，说明混在信号里的噪声越小，声音回放的音质量越高，否则相反。

具体计算可参见：https://en.wikipedia.org/wiki/Signal-to-noise_ratio。

6 THD+N

理想的音频功率放大器没有谐波失真及噪声，所以THD+N=0%。 输出功率在100mW左右的音频功率放大器常用THD+N=0.1%作为额定输出功率的条件。 例如，某立体声耳机的音频功率放大器，在THD+N=0.1%，输出功率为80mW。