【導(dǎo)讀】在LTspice中，.STEP指令可以方便地對(duì)電路參數(shù)值進(jìn)行掃描，并將結(jié)果疊加顯示在同一波形窗口中。通過(guò)這種方式，用戶可以快速了解電路行為并做出設(shè)計(jì)取舍。
引言
LTspice支持通過(guò)試錯(cuò)法（即修改電路元件并觀察改變后的結(jié)果）來(lái)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)決策。這種檢查通常手動(dòng)進(jìn)行，但借助LTspice中的.STEP指令，用戶可以運(yùn)行一個(gè)電路的不同參數(shù)的仿真，并在同一波形窗口中查看全部結(jié)果。
使用參數(shù)來(lái)定義元件值
要使用.STEP指令，首先應(yīng)定義需要進(jìn)行步進(jìn)控制的參數(shù)。圖1給出了一個(gè)示例：一個(gè)脈沖作用于RC電路，在波形上觀察OUT處的響應(yīng)。此示例電路可通過(guò)點(diǎn)擊Step-Example.asc下載。
圖1.示例RC電路，電容C1的值設(shè)置為變量X
按Alt + R運(yùn)行仿真，或從菜單中選擇Simulate（仿真）-> Run/Pause（運(yùn)行/暫停）。點(diǎn)擊OUT節(jié)點(diǎn)，在波形查看器中繪制結(jié)果波形。
R1設(shè)置為固定值1k，但C1已設(shè)置為變量X。X周?chē)拇罄ㄌ?hào)用于向LTspice表明，X是一個(gè)變量（圖2）。要更改元件值，請(qǐng)右鍵點(diǎn)擊該值，或右鍵點(diǎn)擊元件符號(hào)，以調(diào)出更全面的元件屬性視圖。
圖2.在原理圖中右鍵點(diǎn)擊某個(gè)值時(shí)顯示的元件值對(duì)話框
原理圖中的.PARAM指令用于設(shè)置X的值：
.PARAM X 0.1u
使用.STEP掃描參數(shù)值
要將此原理圖轉(zhuǎn)換為一個(gè)遍歷多個(gè)X值的仿真，請(qǐng)按住Shift鍵并點(diǎn)擊.PARAM指令，將其注釋掉。注釋掉的指令在原理圖中顯示為藍(lán)色。
然后，按下相應(yīng)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(jìn)值可指定為一個(gè)列表：
.STEP PARAM X LIST 0.1u 0.2u 0.3u
步進(jìn)值也可指定為一個(gè)范圍：
.STEP PARAM X 0.1u 0.3u 0.1u
在第二個(gè)語(yǔ)法示例中，X以0.1u的步長(zhǎng)在0.1u到0.3u的范圍內(nèi)步進(jìn)。兩個(gè)示例均使得X取三個(gè)值：0.1u、0.2u和0.3u。更多.STEP語(yǔ)法示例可在LTspice幫助手冊(cè)的.STEP部分中找到。
查看結(jié)果并添加步進(jìn)圖例
運(yùn)行仿真并在波形查看器中繪制OUT波形。應(yīng)繪制三個(gè)獨(dú)特的波形。
右鍵點(diǎn)擊波形查看器并選擇Notes & Annotations（注釋與標(biāo)注）-> Annotate Steps（標(biāo)注步進(jìn)）。在波形查看器中放置步進(jìn)圖例（圖3）。
圖3.使用三個(gè).STEP值的仿真；波形查看器中的步進(jìn)圖例
圖4.使用光標(biāo)進(jìn)行測(cè)量并顯示步進(jìn)信息
點(diǎn)擊跡線標(biāo)簽V(out)以顯示光標(biāo)。使用上下箭頭鍵在步進(jìn)跡線之間切換，右鍵點(diǎn)擊光標(biāo)可顯示如圖4所示的步進(jìn)信息。
在同一仿真中步進(jìn)控制多個(gè)參數(shù)
將第二個(gè).STEP指令添加到原理圖時(shí)，LTspice會(huì)針對(duì)兩個(gè)參數(shù)的每種可能組合運(yùn)行仿真。要了解此行為，請(qǐng)?zhí)砑拥诙€(gè).STEP指令，掃描參數(shù)Y，并將R1的值設(shè)置為
{Y}。Y的一個(gè)掃描示例如下：
.STEP PARAM Y LIST 500 800 1.1k
運(yùn)行仿真并查看更新后的波形（圖5）。
C1和R1各有三個(gè)步進(jìn)值，因此總共運(yùn)行九次仿真并顯示于波形查看器中。步進(jìn)圖例已更新，以顯示每次仿真運(yùn)行中使用的參數(shù)值。
使用表來(lái)遍歷參數(shù)值組合
添加多個(gè).STEP指令是遍歷多種場(chǎng)景組合的有效方法，但若將單個(gè).STEP指令與參數(shù)表相結(jié)合，設(shè)計(jì)人員便能采用更有針對(duì)性的掃描策略，在減少仿真次數(shù)的同時(shí)覆蓋更廣泛的參數(shù)范圍。示例電路可通過(guò)點(diǎn)擊Step-Table-Example.asc下載。
圖5.步進(jìn)控制兩個(gè)參數(shù)并查看結(jié)果
圖6.使用參數(shù)表步進(jìn)控制多個(gè)參數(shù)
要逐步遍歷一個(gè)數(shù)值表，請(qǐng)放置一條.STEP指令，對(duì)用于表示表格位置的參數(shù)進(jìn)行掃描：
.step param n 1 5 1
結(jié)合多個(gè).PARAM指令，這些指令將參數(shù)值定義為一個(gè)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(yùn)行五次仿真，結(jié)果匯總于表1中。
Table 1. Parameter X and Y Values for Each Value of n in Example .STEP Table Simulation
表1.“.STEP表”仿真示例中每個(gè)n值對(duì)應(yīng)的參數(shù)X和Y值
結(jié)語(yǔ)
將.STEP指令與多種分析方法相結(jié)合，是一項(xiàng)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(shè)計(jì)取舍。
作者簡(jiǎn)介
Anne Mahaffey于2003年加入ADI公司，最初擔(dān)任支持直接數(shù)字頻率合成器的測(cè)試工程師。她擁有美國(guó)佐治亞理工學(xué)院電氣工程學(xué)士學(xué)位及美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)電氣工程碩士學(xué)位。她投入10多年時(shí)間構(gòu)建和支持Precision Studio工具套件中的設(shè)計(jì)工具；目前，她是負(fù)責(zé)LTspice?支持工作的首席應(yīng)用工程師。
