LTspice®操作方法：使用.STEP指令執行重複分析

作者：ADI 首席工程師 Anne Mahaffey


摘要

在LTspice中，.STEP指令可以方便地對電路參數值進行掃描，並將結果疊加顯示在同一波形視窗中。透過此種方式，使用者可以快速瞭解電路行為並做出設計取捨。

引言

LTspice 支援透過試錯法（即修改電路元件並觀察改變後的結果）來優化電路設計決策。這種檢查通常手動進行，但藉由LTspice中的.STEP指令，使用者可以運行一個電路的不同參數的模擬，並在同一波形視窗中查看全部結果。

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驟控制的參數。圖1提供了一個範例：一個脈衝作用於RC電路，在波形上觀察OUT處的響應。此示例電路可透過點擊 Step-Example.asc下載。

Figure 1. Example RC circuit with capacitor C1 value set as variable X.
圖1.範例RC電路，電容C1的值設定為變數X

按Alt + R運行模擬，或從功能表中選擇Simulate（模擬）-> Run/Pause（運行/暫停）。點擊OUT節點，在波形檢視器中繪製結果波形。

R1設定為固定值1k，但C1已設定為變數X。X周圍的大括弧用於向LTspice顯示，X是一個變數（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。

Figure 2. Dialog for component value when right-clicking on a value in the schematic.
圖2.在原理圖中右鍵點擊某個值時顯示的元件值對話方塊

原理圖中的.PARAM指令用於設定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值的模擬，請按住Shift鍵並點擊.PARAM指令，將其轉為註解。加上註解的指令在原理圖中顯示為藍色。

然後，按下相應按鈕以增加一條新指令。（或從功能表中選擇Edit（編輯）-> SPICE Directive（SPICE指令））。

步驟值可指定為一個列表：

.STEP PARAM X LIST 0.1u 0.2u 0.3u

步驟值也可指定為一個範圍：

.STEP PARAM X 0.1u 0.3u 0.1u

在第二個語法範例中，X以0.1u的步進值在0.1u到0.3u的範圍內進行掃描。兩個範例均使得X取三個值：0.1u、0.2u和0.3u。更多.STEP語法範例可在LTspice説明手冊的.STEP部分中找到。

查看結果並增加步進圖例

運行模擬並在波形檢視器中繪製OUT波形。應繪製三個獨特的波形。

右鍵點擊波形檢視器並選擇Notes & Annotations（註解與標註）-> Annotate Steps（標註步進）。在波形檢視器中放置步進圖例（圖3）。

Figure 3. Simulation with three .STEP values and a step legend in the Waveform Viewer.
圖3.使用三個.STEP值的模擬；波形檢視器中的步進圖例

點擊跡線標籤V(out)以顯示游標。使用上下方向鍵在步進跡線之間切換，右鍵點擊游標可顯示如圖4所示的步進資訊。

Figure 4. Using the cursor to take measurements and show step information.
圖4.使用游標進行測量並顯示步進資訊

在同一模擬中步進控制多個參數

將第二個.STEP指令增加到原理圖時，LTspice會針對兩個參數的每種可能組合運行模擬。要瞭解此行為，請增加第二個.STEP指令，掃描參數Y，並將R1的值設定為 {Y}。Y的一個掃描示例如下：

.STEP PARAM Y LIST 500 800 1.1k

運行模擬並查看更新後的波形（圖5）。

Figure 5. Stepping two parameters and viewing the results.
圖5.步進控制兩個參數並查看結果

C1和R1各有三個步進值，因此總共運行九次模擬並顯示於波形檢視器中。步進圖例已更新，以顯示每次模擬運行中使用的參數值。

使用表格來遍歷參數值組合

增加多個.STEP指令是遍歷多種場景組合的有效方法，但若將單一.STEP指令與參數表相互結合，設計人員便能採用更有針對性的掃描策略，在減少模擬次數的同時覆蓋更廣泛的參數範圍。示例電路可透過點擊Step-Table-Example.asc下載。

Figure 6. Stepping multiple parameters using parameter tables.
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，對用於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)

此示例共運行五次模擬，結果匯總於表1中。

表1.“.STEP表”模擬示例中每個n值對應的參數X和Y值
n 1 2 3 4 5
X 0.1u 0.2u 0.3u 0.4u 0.5u
Y 100 200 500 800 1k

結論

將.STEP指令與多種分析方法相結合，是一項有用的LTspice技能，能夠協助使用者更深入地理解電路行為並做出設計取捨。