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⚡ 歡迎來到「直流電路與暫態 SPICE 模擬分析」小學門 (DC Circuit Analysis & Transient SPICE)

「直流電路分析」與「直流暫態分析」是基本電學的兩大基石，也是進入 SPICE 電路模擬的最佳門徑！本課程以 SPICE 電路模擬為核心視角，帶領您從靜態工作點 (.op)、直流 Sweep 掃描 (.dc) 到 dynamic 時域暫態 (.tran)，直觀化理解 Ohm 定律、KVL/KCL、網路定理及一階/二階充放電過程！

⚡ 零門檻雲端實作環境：免安裝 ngspice，即刻啟動！

本課程範例完全支援 Web 端的電路模擬。只需前往 AeroCuit EDA 網頁應用程式：

一鍵載入直流與暫態範例： 內建相依電源、戴維寧等效、RC/RL 階躍響應與 RLC 阻 imperial Netlist。
動態時域波形與自動量測： 自動繪製充放電曲線並測量時間常數 $τ = R C$ 與開關突波電壓。
雙軌認證與學習履歷： 完成實作驗證後，自動記錄並頒發雙軌認證機制與 ProvenanceData 學習履歷。

📂 課程地圖與單元規劃

單元一：SPICE 語法與 DC 直流分析入門 (SPICE Netlist & DC Analysis)

建立 Netlist 網表與節點命名觀念，設定獨立/相依電源，並使用靜態工作點 (.op) 與直流掃描 (.dc) 驗證 Ohm 定律與 KCL/KVL。

【直流分析 01】SPICE 語法與 DC 工作點分析
分析重點：.op 靜態分析、.dc 負載線與相依電源 (VCVS/CCCS) 建模

單元二：直流網路定理與參數化掃描模擬 (Network Theorems & Parametric Sweep)

求解戴維寧/諾頓等效電路與疊加定理，並結合 .step param 指令自動化掃描負載電阻，繪製最大功率轉移曲線 $P_{max} = \frac{V_{th}^{2}}{4 R_{th}}$ 。

【直流分析 02】直流網路定理與參數掃描模擬
分析重點：.step 變數掃描、戴維寧等效阻抗與 Δ-Y 轉換驗證

單元三：RC / RL 電路與一階直流暫態分析 (1st-Order Transient Analysis)

配置階躍與脈衝訊號 (PULSE)，運用 .tran 進行時域暫態分析，即時觀察電容電感充放電波形並驗證時間常數 $τ$ 與初始條件 (.ic)。

【直流分析 03】一階 RC/RL 電路暫態波形模擬
分析重點：PULSE 訊號源設定、.tran 時域分析、.ic 初始條件設置

單元四：二階 RLC 暫態與開關保護電路實務 (2nd-Order RLC & Switch Circuits)

比較過阻尼、臨界阻尼與欠阻尼動態波形，並結合壓控開關模型 (Voltage-Controlled Switch) 模擬感性負載關斷突波與電源 Power-On 湧浪電流 (Inrush Current)。

【直流分析 04】二階 RLC 暫態與開關電路模擬
分析重點：三種阻尼波形比較、開關突波與 Flyback 保護電路模擬

🏅 學習獎勵與晉級機制

如何獲得獎章？

了解初階與完課徽章的獲取條件

如何獲得晉級？

解鎖進階子學門與高階核心能力

如何獲得獎勵？

利用積分兌換進階權限與網站好禮

👇 以下為「直流電路與暫態 SPICE 模擬分析」小學門下的所有精選課程清單 👇

SPICE 語法與 DC 直流分析入門

本課程為 SPICE 模擬與基本電學的入門第一課，重點在於建立電路網表 (Netlist) 的基本結構與節點命名規則。課程將帶領您透過靜態工作點分析 ( $.op$ ) 與直流掃描 ( $.dc$ )，驗證歐姆定律 $V = I \times R$ 、基爾霍夫電流定律 (KCL) 與電壓定律 (KVL)，並掌握獨立與相依電源（如 VCVS、CCCS 等）的 SPICE 建模方式。

• 單元大綱：

SPICE 網表 (Netlist) 結構與節點觀念：節點 0 (GND) 設定與被動元件語法。
獨立與相依電源建模：VCVS、VCCS、CCVS 與 CCCS 的 SPICE 定義。
DC 工作點分析 ( $.op$ )：各節點電壓與支路電流的數值求解與 KCL/KVL 驗證。
直流掃描分析 ( $.dc$ )：繪製元件 I-V 特性曲線與非線性交點分析。

直流網路定理與參數化掃描模擬

本課程深入探討直流電路的核心網路定理，並引入 SPICE 參數化控制指令。透過 $.param$ 與 $.step$ 指令，實現負載電阻的自動化掃描，直觀驗證戴維寧與諾頓等效電路、疊加定理，以及最大功率轉移條件 $P_{max} = \frac{V_{th}^{2}}{4 R_{th}}$ 。

• 單元大綱：

戴維寧與諾頓等效電路：開路電壓 $V_{th}$ 、短路電流與等效電阻求解。
疊加定理 (Superposition) 驗證：多電源電路中各電源獨立作用之模擬。
參數掃描 ( $.step param$ )：自動化掃描負載並繪製最大功率轉移曲線。
電橋與 Delta-Wye ( $Δ - Y$ ) 轉換：平衡與不平衡電橋之等效電阻分析。

RC / RL 電路與一階直流暫態分析

本課程將學習焦點從靜態直流轉向時域動態響應。透過暫態分析 ( $.tran$ ) 與脈衝電源 ( $PULSE$ ) 設定，觀察 RC 與 RL 一階電路的階躍響應，驗證時間常數 $τ = R C;$ 與 $τ = \frac{L}{R}$ 的充放電波形，並解析初始條件設定對暫態過程的影響。

• 單元大綱：

時域波形源設定： $PULSE$ 訊號（脈寬、上升/下降時間）的精確配置。
一階充放電暫態模擬： $.tran$ 分析與時間常數 $τ$ 波形量測。
初始條件 ( $.ic$ ) 操作： $.ic$ 與 $uic$ (Use Initial Conditions) 之機制與應用。
直流穩態下的儲能元件：電容開路與電感短路之暫態演變驗證。

二階 RLC 暫態與開關電路模擬專題

本課程為直流暫態分析的高階專題，針對二階 RLC 系統進行時域響應模擬，解析過阻尼、臨界阻尼與欠阻尼的三種特徵波形。此外，結合壓控開關 ( $Voltage-Controlled Switch$ ) 模型，模擬感性負載關斷時的反電勢突波 $v = L; \frac{d i}{d t}$ ，並驗證 Flyback 續流二極體與電源開啟 (Power-On) 湧浪電流抑制電路。

• 單元大綱：

二階 RLC 直流暫態分析：過阻尼、臨界阻尼與欠阻尼波形比較。
控制開關元件建模：壓控開關 ( $SW / VSWITCH$ ) 語法與開關切換過程中的暫態突波。
感性負載與 Flyback 二極體保護：感性關斷突波模擬與續流保護迴路驗證。
綜合專題：電源開啟 (Power-On) 暫態與 Inrush Current (湧浪電流) 抑制電路實務。