1.1 簡介
目前的音響系統，大部分都是以數位儲存媒體作為音源(數位輸入)，透過數位類比 轉換器(Digital to Analog Converter)，將數位訊號轉換為類比訊號，將類比訊號輸入 類 比功率放大器，驅動喇叭，類比功率放大器，可分為 A 類、B 類或 AB 類。
圖 1.1.1 類比音響系統
目前音響系統的數位介面，像是 SPDIF(SONY/PHILIPS Digital Interface，一個數位 訊號的傳遞規格，可以是傳遞 PCM（Pulse Code Modulation）、AC3（Dolby Surround AC-3）、DTS（Digital Theater Systems）等數位訊號。SPDIF 數位訊號可以用同軸（coaxial）
端子來傳遞，但是只要把這個訊號轉變為光，就可以用光纖（optical）來傳遞。將從數 位儲存媒讀出後，利用 SPDIF 數位介面傳給數位類比轉換器，作類比放大後輸出。
圖 1.1.2 全數位化音頻擴大器 Modulate
And Amplify
D 類放大放器最早是由 Baxandall 在 1959 年所提出，利用 PWM 調變，將輸入訊號 調變為開關控制訊號，以控制切換式功率放大器的導通與關閉，達到訊號放大的目的 [1]。D 類放大器的效率一般可達 90%[2]，而 A 類放大器因為有偏壓電流，使得的最大 效率只有 25%，而 AB 類放大器一般效率在 40~60%之間。因此在輸出相同的功率下，
D 類放大器較節省能源，同時產生較少的熱量，效率高、體積小的優勢。此外，將音響 放大器全數位化，不需要數位類比轉換器，減少數位類比轉換過程造成失真。數位電路 也較類比電路不易受到空間中的電子雜訊干擾。
IC 製程進步，元件的動態響應也越來越好，電晶體的切換速度越來越快，D 類數位 放大器(Class D Amplifier)的切換速度也能提升到 CD 的 sampling frequency，甚至 8 倍、
64 倍以上。因此要將音樂全數位化，硬體限制的問題，從不可能達成變成可能實現。
1.2 目標
本論文提的全數位化音響放大器，以數位儲存媒體作為音源(數位輸入)，接將數位 訊號調變為 single bit 數位訊號，將 single bit 數位訊號以 D 類數位功率放大器放大，驅 動喇叭。
研究目標，設計實現一個全數位化的音響放大器，利用 pulse 訊號，驅動音箱，聽 到音樂。關鍵在設計一個能將 multi-bit 數位訊調變成為 1bit 數位訊號的 modulator，這 樣的 modulator，應用在音頻領域，目前主要有 PWM(Pulse Width Modulation)[3]與 SDM(Sigma Delta Modulation)[4]。本論文將討論如何設計、實現一 SDM。
雖然一階的 SDM 是穩定的系統，但是設計越高階的 SDM 越不容易穩定。已知的
SDM 架構，設計的瓶頸在，如何求得穩定且符合規格要求的係數。本論文引用[5]，設 計穩定且符合需求的 SDM，實現全數位化的音響放大器。
1.3 章節概要
本論文的章節組織如下：
第二章將說明將 multi-bit 數位訊調變成為 1bit 數位訊號的 PWM 與 SDM 的調變原理、
差別。第三章將分析一個 SDM 系統，找出系統穩定的條件，加上設計的條件，如何設 計一個符合需求且合理的 SDM，並提出幾個實驗範例。第四章說明 Sampling、
Oversampling、Noise shaping 對 quantization noise power 的影響。第五章說明如何實現全 數位化的音響系統。第六章心得總結以及對本系統的未來展望。