(IEH101)SEC5_數位電路與硬體設計考量(解題說明).doc

IEH嵌入式系統的基本硬體架構技術

（5）數位電路與硬體設計考量

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For 5-01,-------------------------------------------------------------------------------------------

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For 5-02,-------------------------------------------------------------------------------------------

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For 5-03,-------------------------------------------------------------------------------------------

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For 5-04,-------------------------------------------------------------------------------------------

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For 5-05,-------------------------------------------------------------------------------------------

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For 5-06,-------------------------------------------------------------------------------------------

In 100萬小時

Disk -→ 1 failures x 4

Disk controller → 2 failures

Power supply → 5 failures

Total 11 failures

Thus, MTTF=100萬小時/11=9.9萬小時

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For 5-07,-------------------------------------------------------------------------------------------

平均壽命(Mean Life)的定義
平均壽命是指某特定物件，在其應有的環境下執行明確的應用(or使用)，該物件截至失效(故障)為止的平均時間或預期時間。在國外它亦被稱為MTTF or MTBF or MTTR等。

註：
1.MTTF (Mean Time To Failure) =平均故障時間
2.MTBF (Mean Time Between Failures) =平均故障間隔時間
3.MTTR (Mean Time To Repair) =平均修復時間

MTBF（平均故障間隔）

MTBF（平均故障間隔）是可靠度工程學及製造工程學的名詞，，取自英語「Mean Time Between Failures」的縮寫，意即是產品在操作使用或測試期間的平均連續無故障時間。

1.MTBF(Mean Time between Failure)

產品平均故障間隔時間；對一個可修復的系統而言，從第一次失效時間與隨後發生失效時間的平均值，通常用來評估系統的可靠性和可維修性，實際應用上吾人常將MTBF定義為在系統故障前之平均時間，實際上就是表示系統的MTTF.

2.MTTF(Mean Time to Failure)

產品故障前平均時間；指一個系統工作直到發生失效的期望時間，這表示此系統僅能失效一次且不可修復，對於不可修復的系統而言，MTTF為系統可靠度中極為重要的指標。

哪些類型的產品會非常Care MTTF?

3.獲得產品MTBF方法

MTBF推估法：將每一零件之各項參數數據(零件規格表)將相關參數輸入至分析軟體即可計算出產品MTBF，也可用實際產品在工作時量測其實際參數(如電壓,電流等)在將其輸入計算軟體中亦可獲的產品MTBF數值，目前有市售軟體(為避免廣告嫌疑，軟體供應商可自尋上網搜尋)

優點：可於產品開發初期快速評估產品預期壽命；可得到令人相當興奮的數字；可以用軟體預估值與產品在市場所回饋值進行預估參數修訂。

缺點：軟體售價不便宜，軟體資料庫之零件參數建置是否跟的上零件發展速度?；預估值與產品投入市場之壽命關聯性低(經驗值)

MTBF實證法：最常被電子產業引用的方法為高溫加速(Arrhenius Model)與溫度循環(Coffin-Manson Model)，採用加速應力方式來證明產品長期可靠度

高溫加速：Af = e{ (1/k × Ea ( 1/273+Tmax – 1/273+Ttest)}

溫度循環加速：Af = ( ΔTtest/ΔTuse)m

優點：以試驗數據來呈現產品可靠度較不容易引起客戶質疑

缺點：需有一定樣品數量(通常需>20)，需Work-in chamber或高速率溫度變化櫃(當然也可委託專業實驗室進行試驗證明，但須編列試驗預算)

Field Return Data：從市場客退數量得知

優點：絕對真實

缺點：客戶不滿意，商譽受損；了解總在受傷害之後

MTTF

出自 MBA智库百科(http://wiki.mbalib.com/)

MTTF（Mean Time To Failure，修复前平均时间）

MTTF概述

　　MTTF（Mean Time To Failure，修复前平均时间）是指某个元件预计的可运作平均时间。硬体元件故障通常是永久的，因此通常修复或替换该元件所需的时间也很重要，也就是修复前平均时间，即寿命均值，记为MTTF。

MTTF的计算

　　设有No个产品（不可修复的产品）在同样条件下进行试验，测得全部寿命数据为 $t_1,t_2,t_3,\cdots,t_o$ 平均寿命时间为Q：

　　 $Q=MTTF=\frac{1}{N} \sum_{i=1}^{N_0}T_i$

MTTF、MTBF和MTTR的区别

　　可靠性是最初是确定一个系统在一个特定的运行时间内有效运行的概率的一个标准。可靠性的衡量需要系统在某段时间内保持正常的运行。

　　目前，使用最为广泛的一个衡量可靠性的参数是，MTTF(mean time to failure，平均失效前时间)，定义为随机变量、出错时间等的"期望值"。但是，MTTF经常被错误地理解为，"能保证的最短的生命周期"。MTTF 的长短，通常与使用周期中的产品有关，其中不包括老化失效。

　　MTTR（mean time to restoration，平均恢复前时间），源自于IEC 61508中的平均维护时间（mean time to repair），目的是为了清楚界定术语中的时间的概念，MTTR是随机变量恢复时间得期望值。它包括确认失效发生所必需的时间，以及维护所需要的时间。 MTTR也必须包含获得配件的时间，维修团队的响应时间，记录所有任务的时间，还有将设备重新投入使用的时间。

　　MTBF（Mean time between failures，平均故障间隔时间)定义为，失效或维护中所需要的平均时间，包括故障时间以及检测和维护设备的时间。对于一个简单的可维护的元件，MTBF = MTTF + MTTR。因为MTTR通常远小于MTTF，所以MTBF近似等于MTTF，通常由MTTF替代。MTBF用于可维护性和不可维护的系统。

MTTF (平均故障時間) 怎麼計算？

MTTF 的定義如下：

具體測試條件數值如下：

計算平均故障時間 (MTTF):

r : 故障次數 r = 0.
T: 總測試時間 T= 60*1008=60480
我們假設晶片經過 1008 小時後故障，因此推演出的 MTTF 數値為保守估計値。
MTTF=60480/1=60,480hr
請注意，在此測試條件下，MTTF 大於 60,480 小時：室溫（25℃）、50mA 順向電流，晶片放在無樹脂封裝的 TO-18。

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For 5-08,-------------------------------------------------------------------------------------------

李鈺華老師教學網站 - 數位教材

2016年11月15日星期二