LTspice®操作方法：使用.STEP指令执行重复分析

作者：Anne Mahaffey，首席工程师

摘要

在LTspice中，.STEP指令可以方便地对电路参数值进行扫描，并将结果叠加显示在同一波形窗口中。通过这种方式，用户可以快速了解电路行为并做出设计取舍。

引言

LTspice支持通过试错法（即修改电路元件并观察改变后的结果）来优化电路设计决策。这种检查通常手动进行，但借助LTspice中的.STEP指令，用户可以运行一个电路的不同参数的仿真，并在同一波形窗口中查看全部结果。

使用参数来定义元件值

要使用.STEP指令，首先应定义需要进行步进控制的参数。图1给出了一个示例：一个脉冲作用于RC电路，在波形上观察OUT处的响应。此示例电路可通过点击Step-Example.asc下载。

图1.示例RC电路，电容C1的值设置为变量X

按Alt + R运行仿真，或从菜单中选择Simulate（仿真）-> Run/Pause（运行/暂停）。点击OUT节点，在波形查看器中绘制结果波形。

R1设置为固定值1k，但C1已设置为变量X。X周围的大括号用于向LTspice表明，X是一个变量（图2）。要更改元件值，请右键点击该值，或右键点击元件符号，以调出更全面的元件属性视图。

图2.在原理图中右键点击某个值时显示的元件值对话框

原理图中的.PARAM指令用于设置X的值：

.PARAM X 0.1u

使用.STEP扫描参数值

要将此原理图转换为一个遍历多个X值的仿真，请按住Shift键并点击.PARAM指令，将其注释掉。注释掉的指令在原理图中显示为蓝色。

然后，按下相应按钮以添加一条新指令。（或从菜单中选择Edit（编辑）-> SPICE Directive（SPICE指令））。

步进值可指定为一个列表：

.STEP PARAM X LIST 0.1u 0.2u 0.3u

步进值也可指定为一个范围：

.STEP PARAM X 0.1u 0.3u 0.1u

在第二个语法示例中，X以0.1u的步长在0.1u到0.3u的范围内步进。两个示例均使得X取三个值：0.1u、0.2u和0.3u。更多.STEP语法示例可在LTspice帮助手册的.STEP部分中找到。

查看结果并添加步进图例

运行仿真并在波形查看器中绘制OUT波形。应绘制三个独特的波形。

右键点击波形查看器并选择Notes & Annotations（注释与标注）-> Annotate Steps（标注步进）。在波形查看器中放置步进图例（图3）。

图3.使用三个.STEP值的仿真；波形查看器中的步进图例

图4.使用光标进行测量并显示步进信息

点击迹线标签V(out)以显示光标。使用上下箭头键在步进迹线之间切换，右键点击光标可显示如图4所示的步进信息。

在同一仿真中步进控制多个参数

将第二个.STEP指令添加到原理图时，LTspice会针对两个参数的每种可能组合运行仿真。要了解此行为，请添加第二个.STEP指令，扫描参数Y，并将R1的值设置为

{Y}。Y的一个扫描示例如下：

.STEP PARAM Y LIST 500 800 1.1k

运行仿真并查看更新后的波形（图5）。

C1和R1各有三个步进值，因此总共运行九次仿真并显示于波形查看器中。步进图例已更新，以显示每次仿真运行中使用的参数值。

使用表来遍历参数值组合

添加多个.STEP指令是遍历多种场景组合的有效方法，但若将单个.STEP指令与参数表相结合，设计人员便能采用更有针对性的扫描策略，在减少仿真次数的同时覆盖更广泛的参数范围。示例电路可通过点击Step-Table-Example.asc下载。

图5.步进控制两个参数并查看结果

图6.使用参数表步进控制多个参数

要逐步遍历一个数值表，请放置一条.STEP指令，对用于表示表格位置的参数进行扫描：

.step param n 1 5 1

结合多个.PARAM指令，这些指令将参数值定义为一个表：

.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)

此示例共运行五次仿真，结果汇总于表1中。

Table 1. Parameter X and Y Values for Each Value of n in Example .STEP Table Simulation

表1.“.STEP表”仿真示例中每个n值对应的参数X和Y值

0.1u

0.2u

0.3u

0.4u

0.5u

100

200

500

800

结语

将.STEP指令与多种分析方法相结合，是一项有用的LTspice技能，能够帮助用户更深入地理解电路行为并做出设计取舍。

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作者简介

Anne Mahaffey于2003年加入ADI公司，最初担任支持直接数字频率合成器的测试工程师。她拥有美国佐治亚理工学院电气工程学士学位及美国北卡罗来纳州立大学电气工程硕士学位。她投入10多年时间构建和支持Precision Studio工具套件中的设计工具；目前，她是负责LTspice^®支持工作的首席应用工程师。

摘要

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