任何一個自然物理系統在受到外界的擾動后大都會出現一個呈衰減的周期性振動。舉例來說，一根半米長兩端因定的弦線在中間受到彈撥的話，會產生一個1米波長的振動波，稱為基波（Fundemental），弦線除了沿中心點作大幅度擺動外，線的本身也人作出許多肉眼很難察覺的細小振動，其頻率一般都是比基波高，而且不止一個頻率。其大小種類由弦線的物理特性決定。在物理學上這些振動波被稱為諧波（Harmonics）。為了方便區別，由樂器所產生的諧和波常被為泛音（Overtone）。諧波除了由訊號源產生外，在振動波傳播的時候如果遇上障礙物而產生反射，繞射和折射時同樣是會產生諧波的。

    無論是基波或諧波本身都是“純正”的正弦波（注：正弦波是周期性函數，由正半周和負半周組成，但決不能將其負半周稱為負弦波！）但它們合成在一起時卻會產生出許多廳形怪狀的波形。圖三：便是一個基波加一個二次諧波（頻率高一倍，幅度小一半）所合成的一個波形。大家所熟悉的方波就是由一個正弦波基波加上大量的廳次（單數）諧波所組成，這也解釋了為什么方波常常被用作測試訊號的原因。

    放大器的線路充滿著各種各樣電子零件，接線和焊點，這些東西可多或少都會降低放大器的線性表現，當音樂訊號通過放大器時，非線性特性會使音樂訊號產生一定程度的扭曲變形，根據前述理論這相當於在訊號中加入了一些諧波，所以這種訊號變形的失真被為諧波失真。這就不難明白為什么諧波失真常用百分比來表示。百分比小即表示放大器所產生的諧波少，也就是說訊號波形被扭曲的程度低。由不同的物理系統所產生的諧波其成份也不相同。但都有一個共通點，那就是諧波的頻率越高，其幅度越小。所以對音頻放大器而言，使聲音出現明顯可聞失真的是頻率最接近基波的二至三個諧波失真分量。

    廠商在標定產品的諧波失真時，通常只給出一項數據，例如0.1%等。可是由放大器所產生的諧波卻并不是一項常數，而是一項與信號頻率和輸出功率有關的函數。圖四表示出兩臺典型晶體管雙聲道放大器的諧波失真與訊號頻率的關系曲線。圖五則是一部輸出為100W的晶體管放大器諧波失真與輸出功率的關系曲線。由圖中可見，當輸出功率接近最大值時，諧波失真急劇增加。因為晶體管在接近過載（Overload）的情況下會發生削波現象。將一個訊號的頂部齊平削去一塊明顯地是一種嚴重的波形畸變。諧波失真自然會大幅度增加。