Métrica escalar que cuantifica la potencia agregada contenida en componentes armónicas (múltiplos enteros de una frecuencia fundamental) generadas por un dispositivo o sistema en relación con la potencia de la componente fundamental; se calcula habitualmente como la relación (o la raíz de la suma de cuadrados de las relaciones) de las amplitudes/potencias armónicas a la amplitud/potencia de la fundamental.

Principio

Las no linealidades en un sistema excitado con una entrada mono‑tónica periódica generan energía espectral en múltiplos enteros de la frecuencia de entrada; la THD resume esa energía relativa a la fundamental y así mide la desviación respecto a una amplificación/transmisión lineal puramente sinusoidal bajo esa condición de entrada.

Demostración

Cálculo ilustrativo — Situación: entrada de tono único a f0 en un amplificador que produce armónicos 2.º y 3.º medibles. Reconocimiento: medir amplitudes en f0, 2f0, 3f0. Acción: calcular THD = sqrt(P2+P3+...)/P1 (o expresarlo en porcentaje o dB). Consecuencia: mayor THD indica distorsión armónica más fuerte en el tono probado y predice degradación audible o espectral para entradas periódicas similares.

Aplicación incorrecta

Usar la THD medida con un solo tono para caracterizar la distorsión en señales multi‑tono complejas o formas de onda moduladas digitalmente sin considerar los productos de intermodulación y el ruido; la THD solo contabiliza armónicos en múltiplos enteros de la fundamental para esa señal de prueba.

Consecuencia

Una THD alta implica energía desviada a armónicos, provocando distorsión de la forma de onda, crecimiento espectral que puede interferir con canales adyacentes, menor fidelidad en audio y posible incumplimiento de especificaciones de emisión o fidelidad; la mitigación requiere típicamente circuitos más lineales o técnicas de realimentación/compensación.

Inversión

Para señales multi‑tono o de banda ancha, las medidas armónicas por sí solas son insuficientes—son necesarias métricas de intermodulación (IMD), THD+N y pruebas de dos tonos. Además, con señales altamente no sinusoidales (modulación digital), la THD pierde utilidad interpretativa frente a EVM o métricas de tasa de error.

Límite

Claramente dentro: excitación periódica de un solo tono donde los armónicos son múltiplos enteros de la fundamental y la potencia armónica es medible. Caso límite: armónicos de bajo nivel cerca del ruido de fondo donde la incertidumbre de medida afecta la precisión de la THD. Claramente fuera: señales no periódicas, transitorias o multi‑tono donde la distorsión aparece como intermodulación o productos de banda ancha no capturados por la THD de tono único.

Tensión semántica

Linealidad frente a eficiencia: diseñar amplificadores para menor THD suele requerir puntos de operación o topologías que reducen la eficiencia o aumentan el coste; los diseñadores deben negociar distorsión aceptable frente a restricciones de potencia/coste/tamaño.

Síntesis

La THD es una medida compacta condicionada por la entrada sobre la distorsión armónica, útil para evaluar fidelidad en tono único y crecimiento espectral, pero debe complementarse con IMD, THD+N o EVM cuando las señales son multi‑tono o moduladas digitalmente.