自動斜率控制（Automatic slope control）是指當信號電平由於某種原因可能變化時，這些用來維持其信號電平不變。與熱控制不同，ASC 檢出兩個參考的載波電平，調整增益和斜率，以補償任何變化帶來的影響。這種方法可以避免熱補償時所具有的幅度誤差的積累。
基本介紹
- 中文名：自動斜率控制
- 外文名：Automatic slope control
- 涉及學科：信息科學
- 套用：自動化
- 目的：維持其信號電平不變
- 縮寫：ASC
背景,ASC的傳遞函式,ASC 串接的理論,AGE 串接的測試,模擬電路仿真,控制的潛在問題,串接的不穩定性,高電平的瞬變過程,轉移調製,
背景
自動斜率控制已經在CATV 中套用很多年了。當信號電平由於某種原因可能變化時，這些用來維持其信號電平不變。與熱控制不同，ASC 檢出兩個參考的載波電平，調整增益和斜率，以補償任何變化帶來的影響。這種方法可以避免熱補償時所具有的幅度誤差的積累。遺憾的是，過份地使用這種型式的將使系統的某些性能參數變壞。這些系統參數的變壞表現為系統電平的周期性變化和電視螢幕的閃爍。
在過去的幾年裡，大量關於使用多級ASC 的系統設計方案引起人們的注意。在實際實現這些系統設計的時候可能得到意外的，良好的系統性能。而在另一些情況下，又十分壞，這取決於所使用 的具體特性。有關的手控幹線 不能提供足夠的熱控制，為此提出使用這些相鄰的ASC 系統。
ASC的傳遞函式
典型的自動斜率控制方框圖如圖1所示。
自動增益控制方框圖輸出經過定向耦合器取樣，而由帶通濾波器選出的單一載波經過放大和檢波，檢波器的輸出和直流電壓相比較。如果這兩個電壓之間出現大小不等的情況，調節增益控制電路的衰減量，以使得檢波器輸出電壓和基準電壓相等。在電壓的自動斜率控制電路上出現的高頻信號電壓，可以由低通濾波器來加以抑制。低通濾波器提供主極點，從而決定迴路的頻率回響，並且決定ASC迴路的穩定性。在增益為1的頻率處，開環ASC頻率回響的斜率必須小於每倍頻程12dB，否則閉路ASC系統將術穩定。如果開環斜率是6dB/每倍頻程，則ASC 將是無條件穩定的。在ASC 中使用的迴路濾波器有兩種型式-一單極點的(斜率為每倍頻程6dB)和雙極點的(斜率為12dB/每倍頻程)。使用雙極點濾波迴路的ASC 是在邊界穩定的，它也許會在階躍回響中出現過沖。
試考察一個ASC ，當它的導頻輸人電平出現階躍變化的情況，如圖2(a)所示。輸出回響一般大致如圖2( b)所示。
圖2:輸入和輸出波形由於迴路濾波器電容兩端的電壓不能即時的變化，所以輸出回響的前沿不會受到影響。如電容器兩端的電壓開始向一個新的電壓充電時，增益控制電路損耗就增加，從而將該電容器預定的充電電壓值降低。隨著時間的增加，射頻 的輸出就將接近於它的瞬態以前的電平。最後輸出電平和最初輸出電平兩者之間的任何差異就會構成ASC迴路的穩態誤差。這個誤差乃是由整個ASC迴路的增益為有限值引起的。
雖然ASC迴路含有非線性元件，即射頻檢波器和電壓控制衰減器。但如果輸入電平的變化≤3dB時，ASC迴路接近線性的性能。
當迴路濾波器是一單極點型的，射頻輸出電平的變化可以用簡單的指數衰減來表示。
ASC 串接的理論
我們考慮的僅只是單級的暫態回響，為了決定串接ASC的階躍回響，我們可以按下述方法進行研究：
從拉普拉斯變換的理論，我們知道
C(S)=H(S)R(S)
式中
將上式改寫一下，我們得到
從拉普拉斯變換表得知，階躍函式的變換是
式中指數函式的拉普拉斯變換是
將代入式得到
考慮到n個ASC的串接，這裡n用 的個數。
圖3 AGC放大器串接理論上的階躍回響對所得曲線族檢查的結果，揭示如下:
(1)第n級 輸出的起始變化率比第一級 輸出的變化率大n倍。
(2)即使第一級 不出現振鈴和過沖，但n級 的輸出卻具有明顯的振鈴和過沖(只對此處所討論to早議點濾波器的情況才為正確)。
(3)過沖的大小正比於n。
(4)第n級 輸出達到其最終值的士2%範圍內時所需的時間大致為恆定值n。
實際上，由於元件位的容差，每一個 ASC迴路的時間常數是不相同的。與前面所作的分析相類似，我們還對假定時間常數為均勻分配，而且放大並不具有相同的時間常數的情況進行了分析。所得的方程Co(O雖然在形式上多少有些不同，但其計算結果卻在由計算得的
15%以內。
上面的分析是以單一導頻控制的ASC 為依據的。除了由於雙導頻控制迴路的相互作用，產生較大的過沖和振鈴是預料的以外，雙導頻增益/斜率控制的暫態回響將與單導頻ASC 相類似。
AGE 串接的測試
為了檢驗所預言的性能，可將若干個標準的Jerrolcl SAM-PT 串接起來作試驗。這個對於導頻電平階躍跳落3dB的回響曲線表示於圖4到圖9。
這些回響與理論上所預言的是很相似的。此外，元件的容差使得所有 的時間常數均相等的這一假設失效。這個時間常數的差異主要是使過沖幅度降低。可以看出某些曲線並役有初始的3 dB階躍降落，這是由於受到用來繪製曲線的那個X一Y記錄器的壓擺率有限而造成的。
模擬電路仿真
因此，用兩個電阻一電容網路，其中擂入一個單位增益的運算 來隔離，便能用來模擬ASC 的串接。因為最壞的情況發生在當R,=Rz和C, =C:的時候，故此我們選用這種元件約束條件值。
檢查仿真結果可以得知：單極點和雙極點迴路情況的回響曲線大致是相同的，而且不出所料，雙極點迴路濾波器情況比單極點情況的過衝要大一些。
控制的潛在問題
串接的不穩定性
檢查可知，過沖的大小是隨n而增加的。這意味著當所使用的 ASC數目增加時，串接 的穩定性就會降低。電平的輕微不穩定性會被後接的ASC 所劇增變得愈加不穩定。連線器接口，在控制迴路中的散粒嗓聲，公共頻帶的失真，高電平的同時發生的掃描信號以及由縱向外皮電流引起的電源的瞬變，這些都是引起導頻電平出現輕微變化的源泉。
由於上述因素作用的結果，在串接的終端信號電平將出現隨機的起伏。那些在一定程度上，是重複出現的暫態過程將會導致電平的周期性變動。
由於這些信號電平起伏的低頻性質，將不直接影響信號的主觀質量。然而，這些電平變化將改變系統的噪波和失真容限;一個系統的性能勉強合格的長長一串的串接 的終端上，可以觀察到視頻質量的瞬間變化。
高電平的瞬變過程
考慮n級ASC 串接的第一級 失效，或者是這級 的交流電源被切斷的情況，後繼的各級 將依據它們各白增強而對導頻喪失產生回響。
開環熱控制 的串接 ，在上述情況下性狀是完全不同的。因為這種形式的 的增益是不由導頻控制的。當載波不存在時該串接 的增益便不會增加。由於這個原因，手控 的串接將不產生高電平的瞬變過程。
由於 所用的電晶體是不希望在高射頻電壓下工作的，所以這些高電平的瞬變過程，將對電台可靠性產生影響。管子失效的可能原因是二次擊穿和雪崩擊穿，幸而，二次擊穿是局部熱點的現象，一般不發生在低的周圍溫度場合中，而此時串接 的保留增益卻最大。考察作者收集到的一個文獻，可以看出，高的激勵電平對於CATV器件的平均失效時間的影響顯然還沒有被人深人研究過。
經受這些瞬變過程的另外一個可能的結果就是半導體特性曲線出現“軟化”，偶然也會觀察到這樣一個現象，就是電晶體受到過大的射頻電壓，它的失真便會大大增加。
轉移調製
因為ASC電路的導頻靖波器不能完全地把信號排斥出通帶之外，所以邵些已調製信號就會被射頻檢波器所解調。迴路濾波器通帶範圍內的任何低頻分鼠，將成為 的射頻增益控制網路中的直流輸入。這樣就會引起增益變化，從而對所有射頻 的信號進行調幅。
轉移調製是一種潔號失真，它的特性與交流聲調製的特性相類似。
如果每一級 產生同樣大小的轉移調製，並且如果低頻分認的來源也是相同的，那么轉移調製擾將在電壓的基咄上相加。
為了確定上述方法是有效，曾對ASC 的串接進行了測敬。測量結果繪出如圖所示。因為當輸出電平企圖增加的時候，控制迴路的設計是使得輸出電平降低的。所以導頻受到的調製就會降低。
可以看出，如果 的非線性失真是可以忽略的話，那么ASC/ASC的串接長度就由可容忍的轉移調製人小未以制。除非採取措施，使用視頻載波來作為基準信號會使這一向題惡化，因為在視頻信虧中存在有60Hz的脈衝。
