什麼是MTBF(平均故障間隔)

故障發生的平均間隔。在同步器中,指亞穩態未能穩定而傳到後級的平均間隔,以 MTBF = e^(t_r/τ) ÷ (T_0 × f_clk × f_data) 表示。增加級數以延長穩定所需的時間 t_r,會使其呈指數增長。

日文名稱: MTBF(平均故障間隔)

「MTBF(平均故障間隔)」出現在5領域的8道練習題中(時序分析與CDC, 良率與品質管理, 可靠度等)。

二級正反器同步電路 發送端時脈域 接收端時脈域 發送端FF FF1 FF2 非同步 直接相連 同步後的輸出 發送端時脈 接收端時脈 可能變為不定 接收端時脈 FF1的輸出 不定 FF2的輸出 約1個週期 即使第1級不定,只要在下一個邊緣前穩定,FF2就會得到正確值
二級正反器同步電路 · 在圖解集中查看

這個名詞所屬的領域: 時序分析與CDC

練習MTBF(平均故障間隔)的題目

下列何者是對MTBF(平均故障間隔時間)的正確說明?

  1. A從故障到修理完成為止的平均時間
  2. B直到發生第一次故障為止的最短時間
  3. C在可修理的系統中,從一次故障到下一次故障為止的平均運作時間
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正確答案:C. 在可修理的系統中,從一次故障到下一次故障為止的平均運作時間

MTBF(Mean Time Between Failures)表示在邊修理邊使用的系統中,故障與故障之間的平均運作時間,數值越大表示可靠度越高。從故障到修理完成的平均時間稱為MTTR,不修理的零件直到故障為止的平均時間則稱為MTTF。MTBF是平均值,並不代表在該時間之前不會故障,也不同於直到第一次故障為止的最短時間。

將2級正反器的同步器增加為3級時,因亞穩態造成之故障的平均間隔(MTBF)如何變化,下列何者正確?

  1. A亞穩態穩定下來可用的時間約增加1個週期,MTBF呈指數性延長
  2. B與級數成正比,MTBF變為1.5倍
  3. C亞穩態發生的難易度由輸入端決定,因此MTBF不變
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正確答案:A. 亞穩態穩定下來可用的時間約增加1個週期,MTBF呈指數性延長

同步器的MTBF大致可表示為 MTBF = e^(t_r/τ) ÷ (T_0 × f_clk × f_data)。t_r 是亞穩態穩定下來可用的時間,τ 與 T_0 是由正反器特性決定的常數。每增加1級,t_r 約延長1個週期。例如 τ = 20 ps 時,若 t_r 增加 1 ns,MTBF會延長為 e^50 倍,也就是10的21次方倍以上。第1級成為亞穩態的機率不變,但在傳到下一級之前穩定下來的機率會大幅提高。

解析中的「MTBF(平均故障間隔)」

出現「MTBF(平均故障間隔)」的題目(8題)

  1. 下列何者是對MTBF(平均故障間隔時間)的正確說明?
  2. 將2級正反器的同步器增加為3級時,因亞穩態造成之故障的平均間隔(MTBF)如何變化,下列何者正確?
  3. 提高同步器接收端的時脈頻率,MTBF就會縮短。其理由何者正確?
  4. 以正反器接收非同步訊號時,因無法滿足設置時間或保持時間,導致輸出暫時無法確定是0還是1的狀態,稱為什麼?
  5. 關於產品「品質」與「可靠度」的差異,一般的說明下列何者正確?
  6. 從大量產品中抽取一部分檢查,以判定整個批次合格或不合格的方式中,表示視為合格之品質水準的指標是下列何者?
  7. 關於2級正反器同步器的第1級與第2級之間,下列注意事項何者正確?
  8. 下列關於作為觀察半導體製造設備行情之指標而使用的「BB值(Book-to-Bill Ratio,訂單出貨比)」之說明,何者正確?

相關名詞

正反器 同步器(Synchronizer) 亞穩態 MTTF(平均失效時間) 保持時間 交握(Handshake) FIT(失效率單位) 組合電路 良率 多週期路徑

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