摘要

     在LTspice中，.STEP指令可以方便地對電路參數值進行掃描，并將結果疊加顯示在同一波形窗口中。通過這種方式，用戶可以快速了解電路行為并做出設計取舍。

引言

     LTspice支持通過試錯法（即修改電路元件并觀察改變后的結果）來優化電路設計決策。這種檢查通常手動進行，但借助LTspice中的.STEP指令，用戶可以運行一個電路的不同參數的仿真，并在同一波形窗口中查看全部結果。

使用參數來定義元件值

     要使用.STEP指令，首先應定義需要進行步進控制的參數。圖1給出了一個示例：一個脈沖作用于RC電路，在波形上觀察OUT處的響應。此示例電路可通過點擊Step-Example.asc下載。

圖1.示例RC電路，電容C1的值設置為變量X

     按Alt + R運行仿真，或從菜單中選擇Simulate（仿真）-> Run/Pause（運行/暫停）。點擊OUT節點，在波形查看器中繪制結果波形。

     R1設置為固定值1k，但C1已設置為變量X。X周圍的大括號用于向LTspice表明，X是一個變量（圖2）。要更改元件值，請右鍵點擊該值，或右鍵點擊元件符號，以調出更全面的元件屬性視圖。

圖2.在原理圖中右鍵點擊某個值時顯示的元件值對話框

原理圖中的.PARAM指令用于設置X的值：

.PARAM X 0.1u

使用.STEP掃描參數值

     要將此原理圖轉換為一個遍歷多個X值的仿真，請按住Shift鍵并點擊.PARAM指令，將其注釋掉。注釋掉的指令在原理圖中顯示為藍色。

     然后，按下相應按鈕以添加一條新指令。（或從菜單中選擇Edit（編輯）-> SPICE Directive（SPICE指令））。

步進值可指定為一個列表：

.STEP PARAM X LIST 0.1u 0.2u 0.3u

步進值也可指定為一個范圍：

.STEP PARAM X 0.1u 0.3u 0.1u

     在第二個語法示例中，X以0.1u的步長在0.1u到0.3u的范圍內步進。兩個示例均使得X取三個值：0.1u、0.2u和0.3u。更多.STEP語法示例可在LTspice幫助手冊的.STEP部分中找到。

查看結果并添加步進圖例

     運行仿真并在波形查看器中繪制OUT波形。應繪制三個獨特的波形。

     右鍵點擊波形查看器并選擇Notes & Annotations（注釋與標注）-> Annotate Steps（標注步進）。在波形查看器中放置步進圖例（圖3）。

圖3.使用三個.STEP值的仿真；波形查看器中的步進圖例

圖4.使用光標進行測量并顯示步進信息

     點擊跡線標簽V(out)以顯示光標。使用上下箭頭鍵在步進跡線之間切換，右鍵點擊光標可顯示如圖4所示的步進信息。

在同一仿真中步進控制多個參數

     將第二個.STEP指令添加到原理圖時，LTspice會針對兩個參數的每種可能組合運行仿真。要了解此行為，請添加第二個.STEP指令，掃描參數Y，并將R1的值設置為

{Y}。Y的一個掃描示例如下：

.STEP PARAM Y LIST 500 800 1.1k

運行仿真并查看更新后的波形（圖5）。

C1和R1各有三個步進值，因此總共運行九次仿真并顯示于波形查看器中。步進圖例已更新，以顯示每次仿真運行中使用的參數值。

使用表來遍歷參數值組合

     添加多個.STEP指令是遍歷多種場景組合的有效方法，但若將單個.STEP指令與參數表相結合，設計人員便能采用更有針對性的掃描策略，在減少仿真次數的同時覆蓋更廣泛的參數范圍。示例電路可通過點擊Step-Table-Example.asc下載。

圖5.步進控制兩個參數并查看結果

圖6.使用參數表步進控制多個參數

要逐步遍歷一個數值表，請放置一條.STEP指令，對用于表示表格位置的參數進行掃描：

.step param n 1 5 1

結合多個.PARAM指令，這些指令將參數值定義為一個表：

.param X=table(n, 1, 0.1u, 2, 0.2u, 3, 0.3u, 4, 0.4u, 5, 0.5u)

.param Y=table(n, 1, 100, 2, 200, 3, 500, 4, 800, 5, 1k)

此示例共運行五次仿真，結果匯總于表1中。

結語

     將.STEP指令與多種分析方法相結合，是一項有用的LTspice技能，能夠幫助用戶更深入地理解電路行為并做出設計取舍。

作者：Anne Mahaffey，首席工程師

作者簡介

     Anne Mahaffey于2003年加入ADI公司，最初擔任支持直接數字頻率合成器的測試工程師。她擁有美國佐治亞理工學院電氣工程學士學位及美國北卡羅來納州立大學電氣工程碩士學位。她投入10多年時間構建和支持Precision Studio工具套件中的設計工具；目前，她是負責LTspice?支持工作的首席應用工程師。