Fiabilidad y vitalidad de los sistemas informáticos a bordo (BTSV). Intensidad de falla, fórmula de probabilidad general para la operación sin problemas Intensidad de fallas del libro de referencia de equipos sanitarios
Metodología para estimar la intensidad de las fallas de los nodos funcionales. esquemas integrados
Baryshnikov a.v.
(Instituto de Investigación FSUE "Automatización")
1. Introducción
El problema de predecir la confiabilidad de los equipos radio-electrónicos (REC) es relevante para casi todos los sistemas técnicos modernos. Teniendo en cuenta que la rea \u200b\u200bincluye componentes electrónicosLa tarea de desarrollar técnicas para evaluar las intensidades de los fallos (io) de estos componentes. A menudo, los requisitos técnicos para la confiabilidad presentada en las tareas técnicas (TK) sobre el desarrollo de la REA se encuentran en conflicto con los requisitos para los pesos y las dimensiones de la REC, que no permite los requisitos del TK por, por ejemplo, , duplicación.
Para una serie de tipos de REC, se presentan los requisitos de confiabilidad elevados para controlar los dispositivos colocados en un cristal con conjuntos funcionales básicos de equipos. Por ejemplo, el esquema de suma para el Módulo 2, proporcionando el control de los nodos principales y de duplicación de cualquier bloqueo de equipos. El aumento de los requisitos de confiabilidad también puede realizar cualquier área de memoria en la que se almacena la información necesaria para realizar el algoritmo para el funcionamiento del equipo.
La técnica propuesta le permite evaluar el IO de diferentes áreas funcionales del microcircuito. En los chips de memoria: dispositivos de almacenamiento operacional (RAM), dispositivos de almacenamiento constantes (ROM), dispositivos de almacenamiento reprogramados (RPPU), estas son las intensidades de las fallas de las unidades, los decodificadores y los circuitos de control. En los esquemas de microcontroladores y microprocesadores, la técnica le permite determinar las regiones de memoria, un dispositivo lógico aritmético, convertidores analógicos y analógicos digitales, etc. En circuitos integrados lógicos programables (PLIS), y los principales nodos funcionales, desde los cuales el FPGA consiste en: una unidad lógica configurable, una unidad de entrada / salida, área de memoria, JTAG, etc. La técnica también le permite determinar el io de una salida del chip, una celda de memoria y, en algunos casos, y los transistores individuales.
2. Propósito y alcance de la técnica.
La técnica está destinada a evaluar el io λ E operativo de diferentes conjuntos funcionales de los chips: microprocesadores, microcontroladores, chips de memoria, circuitos integrados lógicos programables. En particular, dentro de las áreas de cristal de la memoria, así como las células IO de los dispositivos de almacenamiento de almacenamiento de procedimientos extraños, incluidos los microprocesadores, FPGA. Desafortunadamente, la falta de información sobre los recintos no permite aplicar la metodología para los chips domésticos.
El IOS definido para esta técnica son los datos de origen para calcular las características reticales durante los estudios de ingeniería del equipo.
La técnica contiene un algoritmo de cálculo de IO, un algoritmo para verificar los resultados de cálculo obtenidos, ejemplos del cálculo de los nodos funcionales del microprocesador, esquemas de memoria, esquemas lógicos programables.
3. Avisos de la metodología.
La técnica se basa en los siguientes supuestos:
Los fracasos de los elementos son independientes;
IO Chip es constante.
Además, estas suposiciones se mostrarán la posibilidad de separación de IO Chip en el recinto y la intensidad de la insuficiencia de cristal.
4. Datos originales
1. Chip de propósito funcional: microprocesador, microcontrolador, memoria, PLIS, etc.
2. Tecnología de fabricación de chips: bipolar, CMOS.
3. Restauración de la intensidad de las fallas del microcircuito.
4. El diagrama de bloques del microcircuito.
5. Type y la cantidad de apiladores de memoria.
6. El número de conclusiones del cuerpo.
5.1. De acuerdo con los valores conocidos del chip io, se determinan la UI del cuerpo y el cristal.
5.2. De acuerdo con el valor encontrado del cristal de IE, para el chip de memoria, en función de su tipo de tipo y fabricación, la unidad de la unidad, los esquemas de descifrado, se calculan los circuitos de control. El cálculo se basa en la construcción estándar. esquemas eléctricosSirviendo la unidad.
5.3. Para un microprocesador o un microcontrolador utilizando los resultados del cálculo obtenidos en el párrafo anterior, se determinan las regiones de memoria. La diferencia entre el cristal IO y los valores encontrados de las regiones de memoria serán el valor de la parte restante del chip.
5.4. De acuerdo con los valores conocidos de los cristales de IO para la familia FPGA, su composición funcional y su número de nodos de un solo tipo, se compila un sistema de ecuaciones lineales. Cada una de las ecuaciones del sistema se compila para un sintomotor de la familia FPGA. El lado derecho de cada una de las ecuaciones del sistema es la cantidad de los valores de los valores de los nodos funcionales de un cierto tipo en su número. La parte izquierda de cada una de las ecuaciones del sistema es el valor del cristal IO de un modelo específico de FPGA de la familia.
Cantidad máxima Las ecuaciones del sistema son iguales al número de FPG en la familia.
La solución del sistema de ecuaciones le permite obtener los valores de los nodos funcionales de FPGA.
5.5. Sobre la base de los resultados del cálculo obtenido en los párrafos anteriores, se pueden encontrar los valores de la celda de memoria individual, se puede encontrar la salida del chip o transistor de un diagrama de bloques particular, si se conoce el esquema del nodo principal eléctrico.
5.6. Comprobación de los resultados del cálculo para el chip de memoria se realiza comparando el valor IO para otro chip de memoria recibido método estándar, Con el valor de la OO de este chip, calculado utilizando los datos obtenidos en el párrafo 5.2 de esta sección.
5.7. Comprobación de los resultados del cálculo para FPGA se realiza calculando el cristal IO de uno de los síntomas de la familia de FPGA considerada, que no se incluyó en el sistema de ecuación. El cálculo se lleva a cabo utilizando los valores de los nodos funcionales obtenidos en el párrafo 5.4 de esta partición, y la comparación del valor obtenido de la FPGA con el valor del IO, calculado utilizando métodos estándar.
6. Análisis del método para predecir la intensidad de las fallas por microcircuitos en términos de la posibilidad de separar la intensidad de las fallas de los chips en la cantidad de intensidades de la falla de cristal y el cuerpo
Io Crystal, Hull y conclusiones externas Los microcircuitos se determinan a partir del modelo matemático para predecir circuitos integrados extranjeros de IO para cada modelo de IP.
Analicemos los términos del modelo matemático para calcular la operación.
io λ. e Circuitos integrados digitales y analógicos de la producción extranjera:
λ e \u003d (con 1 π t + con 2 π e) π q π l, (1),
donde: C 1 es el componente de IO IP, dependiendo del grado de integración;
π t - coeficiente teniendo en cuenta el sobrecalentamiento del cristal relativamente ambiente;
C 2: el componente de IO IP, dependiendo del tipo de cuerpo;
- π E es el coeficiente, teniendo en cuenta la rigidez de las condiciones operativas de la Rea (Grupo de Grupo de Operaciones);
- π q es un coeficiente que tiene en cuenta la calidad de la fabricación de ERI;
- π l-celda, teniendo en cuenta el taller proceso tecnológico Fabricación de ERI;
Esta expresión es justa para las fichas hechas por la tecnología bipolar y MOS, e incluye esquemas digitales y analógicos, matrices lógicas programables y PLS, chips de memoria, micropro-procesadores.
El modelo matemático del Chip Integral previsto, para la fuente original de la cual se toma el estándar del Departamento de Defensa de los Estados Unidos es la suma de los dos Términos. El primer término caracteriza los fallos determinados por el grado de integración del cristal y el modo eléctrico del microcircuito (coeficientes C 1, π t), el segundo término caracteriza los fallos asociados con el tipo de casco, el número de conclusiones del cuerpo y Condiciones de funcionamiento (C 2, - π E coeficientes).
Dicha separación se explica por la posibilidad de emitir el mismo chip en diferentes tipos de edificios que se diferencian sustancialmente en su confiabilidad (resistencia a las vibraciones, estanqueidad, higroscopicidad, etc.). Denota el primer término como un cristal definido por io (Λkr ), y el segundo es el caso (Λkorp).
De (1) obtenemos:
λkr \u003d c 1 π t π q π l, λkorp \u003d c 2 π e π q π l (2)
Luego, el IO de una conclusión del chip es igual a:
λ 1 \u003d λkorp / n Salida \u003d C 2 π e π Q π l / n Salida,
donde la salida N es el número de conclusiones en la carcasa del circuito integrado.
Encontraremos la proporción del caso del caso al FIP io operativo:
λkorp / λ. e \u003d c 2 π e и q π l / (c 1 π t + c 2 π e) π q π l \u003d c 2 π e / (C 1 π t + c 2 π e) (3)
Analizamos esta expresión desde el punto de vista de la influencia del tipo de cuerpo, el número de conclusiones, el sobrecalentamiento del cristal debido a la potencia disipada en el cristal, la rigidez de las condiciones de operación.
6.1. Efecto de la dureza de las condiciones de operación.
Dividiendo el numerador y el denominador de la expresión (3) en la relación π e obtenemos:
λkorp / λ. e \u003d C 2 / (con 1 π t / π e + c 2) (4)
El análisis de la expresión (4) muestra que el porcentaje del caso del caso y el chip io operativo depende del grupo de operación: las condiciones más difíciles de operación del equipo (más valor del coeficiente π e), mayor será el La fracción del fallo cae en las fallas del cuerpo (el denominador en la ecuación 4 disminuye) y la actitudΛkorp / λe para esforzarse por 1.
6.2. Influencia del tipo de cuerpo y el número de conclusiones de vivienda.
Selección del numerador y denominador de la expresión (3) en la relación C 2:
λkorp / λ. e \u003d π e / (con 1 π t / s 2 + π e) (5)
El análisis de la expresión (5) muestra que la relación porcentual del caso del cuerpo y el chip io operativo depende de la proporción de coeficientes con 1 y C 2, es decir, Desde la proporción del grado de integración de los parámetros de chip y cuerpo: más CANTIDAD Elementos en el chip (más coeficiente C 1), la menor proporción de fallas cae en las fallas de la caja (proporciónλkorp / λ. e luchar por cero) y cuanto más la cantidad de conclusiones en el caso, mayor será el peso que obtenga las fallas del caso (actitudλkorp / λ. u para esforzarte por 1).
6.3. El efecto del poder disipado en un cristal.
De la expresión (3) se puede ver que con un aumento de π t (el coeficiente que refleja el sobrecalentamiento del cristal debido a la potencia disipada en el cristal), el valor de la ecuación de la válvula aumenta y, en consecuencia, la fracción De fallas por caso disminuye y las fallas de cristal adquieren un mayor peso relativo.
Producción:
Análisis del valor de cambio de la relación. λkorp / λ. e (ecuación 3) dependiendo del tipo de cuerpo, la cantidad de conclusiones, el sobrecalentamiento del cristal debido a la potencia disipada en el cristal, y la rigidez de las condiciones de operación mostró que el primer término en la ecuación (1) caracteriza el IO operativo del cristal , el segundo, la UI operativa del cuerpo y la ecuación (2) se puede usar para estimar el IO operativo directamente cristalino semiconductor, la vivienda y la IO de las conclusiones del cuerpo. El valor del cristal io operativo se puede usar como material de origen para evaluar el IO de los nodos funcionales de microcircuito.
7. Cálculo de la intensidad de las fallas de la celda de memoria de los dispositivos de almacenamiento que forman parte del microcircuito de la memoria, los microprocesadores y los microcontroladores.
Para determinar el IO, que ocurre en los bits de información de semiconductores, considere su composición. La memoria semiconductora de cualquier tipo incluye :
1) conducir
2) Esquema de encuadre:
o Parte de la dirección (decodificadores en minúsculas y columnas)
o Parte número (escribir y leer y leer amplificadores)
o Unidad de control local: lleva a cabo la coordinación de todos los nodos en almacenamiento, modos de grabación, regeneración (memoria dinámica) y borrando información (RPPU).
7.1. Estimación del número de transistores en varias áreas de la memoria.
Considere cada componente de IO FLY. El valor general de la memoria IO para fichas de diferentes tipos con un volumen diferente de la unidad se puede determinar utilizando. Los recintos y el cristal se calculan de acuerdo con la Sección 5 de este trabajo.
Desafortunadamente, en materiales técnicos en chips de memoria extranjera, no hay un número total de elementos incluidos en el microcircuito, y solo la capacidad de información de la unidad está impulsada. Dado que cada tipo de memoria contiene bloques estándar, estimamos el número de elementos incluidos en el chip de memoria basado en la unidad. Para hacer esto, considere los circuitos de la construcción de cada bloque de la memoria.
7.1.1. Impulsar la memoria RAM
Se dan los conceptos eléctricos de las tasas de almacenamiento de RAM, hechas de acuerdo con TTLS, ESL, MOS y CMOS Technologies. La Tabla 1 muestra el número de transistores a partir de los cuales se construye una celda de memoria (1 bit de información de la RAM).
Tabla 1. Número de transistores en una memoria de celda de memoria
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Tipo de RAM |
Tecnología de fabricación |
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Ttlsh |
ESL |
FREGAR |
Cmos |
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Estático |
Cantidad de elementos |
4, 5, 6 |
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Dinámica |
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7.1.2. Rom y PPZ unidades
En ROM bipolar y PPZ, el elemento de almacenamiento se implementa sobre la base de las estructuras de diodos y transistores. Se realizan en forma de repetidores de emisores enn - p - n y p - n - p Transistores, Collector-base de transiciones, base de emisores, diodos Schottky. Como se utiliza un elemento de almacenamiento en los esquemas fabricado por MOS y CMOS Technologiesp y N. - Transistores de canal. El elemento de almacenamiento consta de 1 transistor o diodo. El número total de transistores en el acumulador ROM o PPZ es igual a contenedor de información Bis.
7.1.3. Unidad de rpzu
La información registrada en la RPPU se almacena desde varias a décadas. Por lo tanto, RPPU a menudo se llama memoria no volátil. La base del mecanismo de registro.
la minería y el almacenamiento de información son los procesos de acumulación de carga cuando se registran, lo que lo guarda cuando lee y cuando la alimentación está apagada en transistores MOS especiales. Los elementos de almacenamiento RPPU se construyen, por regla general, en dos transistores.
Por lo tanto, el número de transistores en la unidad RPPU es igual al contenedor de información de la RPPU multiplicada por 2.
7.1.4. Parte de la dirección
La parte de la dirección de la memoria se basa en decodificadores (decodificadores). Te permiten determinarNORTE. - Número binario de entrada regible produciendo un solo valor de una variable binaria en una de las salidas del dispositivo. Para construir circuitos integrados, es habitual utilizar decodificadores lineales o una combinación de decodificadores lineales y rectangulares. El decodificador lineal tieneN entradas y 2 n esquemas lógicos "y". Encontramos el número de transistores necesarios para construir dichos decodificadores en la base CMOS (como se usa más comúnmente para crear un BIS). La Tabla 2 muestra el número de transistores necesarios para la construcción de decodificadores en un número diferente de insumos.
Tabla 2. Número de transistores requeridos para construir decodificadores
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Número de Insumos |
Inversores de dirección |
Esquemas "y" |
El número total de transistores en el de-cifrado. 2 * N * 2 N + 2 * N |
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Número de Inversores |
Número de Transistores |
Número de chem. |
Número de transistores 2 * n * 2 n |
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4*4=16 |
16+4=20 |
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6*8=48 |
48+6=54 |
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8*16=128 |
128+8=136 |
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10*32 = 320 |
320+10 = 330 |
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64*12 = 768 |
768+12 = 780 |
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128*14=1792 |
1792+14=1806 |
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256*16=4096 |
4096+16=4112 |
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512*18=9216 |
9216+18=9234 |
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1024 |
1024*20=20480 |
20480+20=20500 |
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Para los decodificadores lineales, la descarga del número decodificada no supera los 8-10. Por lo tanto, con un aumento en el número de palabras en la memoria, más de 1k use el principio modular de construir una memoria.
7.1.5. Parte
(Amplificadores de registro y lectura)
Estos esquemas están diseñados para convertir los niveles de señales legibles en los niveles de salida de los elementos lógicos de un tipo particular y un aumento en la capacidad de carga. Como regla general, se realizan de acuerdo con el colector abierto (bipolar) o tres estados (CMOS). Cada esquema de salida puede consistir en varios inversores (dos o tres). El número máximo de transistores en estos esquemas a la broca máxima del microprocesador 32 no es más de 200.
7.1.6. Unidad de control local
La unidad de control local, dependiendo del tipo de memoria, puede incluir registros de búfer en minúsculas y columnas, multiplexores de dirección, unidades de control de regeneración en la memoria dinámica, información borrando circuitos.
7.1.7. Estimación del número de transistores en varias áreas.
La relación cuantitativa de los transistores de RAM incluidos en la unidad de transmisión, decodificador y control local es aproximadamente igual a: 100: 10: 1, que es 89%, 10% y 1%, respectivamente. El número de transistores en la celda de la unidad RAM, ROM, PPZ, RPPU se proporciona en la Tabla 1. Usando los datos de esta tabla, las relaciones porcentuales de los elementos incluidos en varias áreas de RAM, así como asumiendo que el número de elementos en el decodificador y la unidad de control local para el mismo volumen de la unidad diferentes tipos La memoria permanece aproximadamente constante, puede estimar la proporción de transistores incluidos en la unidad, decodificador y un bloque de control local de diferentes tipos de memoria. La Tabla 3 muestra los resultados de dicha evaluación.
Tabla 3 Relación cuantitativa de transistores en diferentes áreas funcionales.
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Relación cuantitativa de elementos de diversas áreas. |
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Dispositivo de almacenamiento |
Descifrador |
Unidad de control local |
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ROM, PPZ. |
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Por lo tanto, conocer el volumen de la unidad y el zoom de cristal IO, puede encontrar la unidad de la unidad, la parte de la dirección, la parte numérica, la unidad de control local, así como la UI de las celdas de memoria y los transistores incluidos en el encuadre Esquemas.
8. Cálculo de la intensidad de las fallas de los nodos funcionales de los microprocesadores y los microcontroladores.
La sección muestra un algoritmo para calcular los nodos funcionales de microcircuito de microprocesadores y microcontroladores. La técnica es aplicable a microprocesadores y microcontroladores con un poco de no más de 32 bits.
8.1. Datos de origen para calcular la intensidad de fallas
A continuación se muestran los datos iniciales necesarios para calcular los microprocesadores IO, los microcontroladores y las partes de sus circuitos eléctricos. Bajo parte del esquema eléctrico, entenderemos como nodos de microprocesadores completos funcionalmente (microcontrolador), a saber, diferentes tipos Memoys (RAM, ROM, PPZU, RPPU, ADC, DAC, etc.) y válvulas individuales o incluso transistores.
Datos iniciales
La descarga de un microprocesador o un microcontrolador;
Tecnología de fabricación de microcircuitos;
Vista y organización dentro de la memoria de cristal;
Capacidad de información de la memoria;
El consumo de energía;
Resistencia al calor Cristal - cuerpo o cristal - medio ambiente;
Tipo de tipo de microcircuito;
El número de conclusiones del cuerpo;
Aumentado temperatura de trabajo Ambiente.
El nivel de calidad de la fabricación.
8.2. Algoritmo para calcular la intensidad de la falla de un microprocesador (microcontrolador) y nodos funcionales de microprocesador (microcontrolador)
1. Ancho El IO operativo del microprocesador o microcontrolador (λE MP) utilizando los datos de origen utilizando uno de los programas de cálculo automatizado: "asrn", "asrnyika-k" o usando el manual militar 217f estándar.
Nota: Además, todos los cálculos y comentarios se llevarán desde el punto de vista del uso de ACR, porque Metodologías para el uso y contenido de los programas, "Asonyk-K" y el estándar "Manual militar 217F" tienen mucho en común.
2. Determinar el valor de la OO del microprocesador (λ e RAM, λ e-ROM, PPZU, λ E RPPU), suponiendo que cada memoria sea un chip separado en su alojamiento.
λ e zo \u003d λ ram + λkorp,
λ e-rom, ppz \u003d λ rom, ppza + λkorp,
λ e rpza \u003d λ rpze + λkorp,
donde λ E son los valores operativos de la OO de diferentes tipos de memoria, λkorp, - los recintos para cada tipo: λ RAM, λ ROM, PPZ, λ RPZ - IO RAM, ROM, RPZ, RPPU sin tener en cuenta La carcasa, respectivamente.
Busque datos de origen para calcular los valores operativos de AO de diferentes tipos de memoria información técnica (Hoja de datos) y catálogos de circuitos integrados. En esta literatura, es necesario encontrar una memoria, el tipo de cual (RAM, ROM, PPZU, RPPU), el volumen de la unidad, la organización y la tecnología de fabricación coinciden o cerca del microprocesador (microcontrolador). Las características técnicas de los microcircuitos de la memoria se encuentran en acrs para calcular el chip io operativo. El poder consumido por la memoria se selecciona en función del modo eléctrico del microprocesador (microcontrolador).
3. Determine los valores del IO dentro de las áreas de cristal del microprocesador (microcontrolador), la memoria y la alu excluyendo la carcasa: λkr MP, λ RAM, λ ROM, PPZE, λ RPZU ,. Λ al.
IO Dentro de las áreas de cristal del microprocesador, RAM, ROM, PPZE, RPPU se determina a partir de la relación: λkr \u003d C 1 π t π Q π L.
IO ALU y partes del cristal sin planes de memoria se determinan a partir de la expresión:
. λ alu \u003d λkr mp - λ RAM - λ ROM, PPZE - λ RPPU
Los valores de las otras partes completadas funcionalmente del microprocesador (microcontrolador) son similares.
4. Determine las unidades dentro de la memoria de cristal: λ H RAM, λ N ROM, PPZE, λ N RPPU.
Sobre la base de los datos de la Tabla 3, es posible expresar la relación porcentual del número de transistores en diferentes áreas funcionales de la memoria, asumiendo que el número total de transistores en la memoria es del 100%. La Tabla 4 muestra esta relación porcentaje de los transistores incluidos en la memoria de cristal de diferentes tipos.
Basado en la relación porcentual del número de transistores incluidos en las diferentes áreas funcionales y el valor encontrado del IO dentro de la parte de cristal, se determinan los nodos funcionales.
Tabla 4. Relación por ciento de transistores
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La relación cuantitativa de los transistores de las regiones funcionales zu (%) |
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Dispositivo de almacenamiento |
Descifrador |
Unidad de control local |
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ROM, PPZ. |
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λ n RAM \u003d 0.89 * λ RAM;
λ n ROM, PPZ \u003d 0.607 * λ ROM, PPZA;
λ n rpps \u003d 0.75 * λ rppu,
dónde: λ n RAM, λ N ROM, PPZ, λ N RPPU - IO Unidades de RAM, ROM, PPZ, RPPU, respectivamente, pero.
8.3. Cálculo de la intensidad de las fallas de los nodos funcionales: decodificadores, parte de la dirección, circuitos de control.
Uso de datos en la relación de la cantidad de transistores en cada parte de la memoria (Tabla 4), puede encontrar las intensidades de las fallas de los decodificadores, la parte de dirección y los circuitos de control. Conocer el número de transistores en cada parte de la memoria se puede encontrar intensidad de fallas en grupo o transistores individuales de la memoria.
9. Cálculo de la intensidad de las fallas de los microcircuitos de memoria completados funcionalmente
La sección muestra un algoritmo para calcular los nodos completados funcionalmente de los chips de memoria de los dispositivos de almacenamiento. La metodología es aplicable para los chips de memoria dados a ACR.
9.1. Datos de origen para calcular la intensidad de fallas
A continuación se solicitan los datos de origen requeridos para calcular los microcircuitos de memoria completados funcionalmente. Bajo los chips de memoria funcionalmente terminados, entenderemos la unidad, la parte de dirección, el circuito de control. La técnica también le permite calcular las partes IO de los nodos funcionales, las válvulas individuales, los transistores.
Datos iniciales
Tipo de memoria: RAM, ROM, PPZ, RPZU;
Capacidad de información de la memoria;
Organización de RAM;
Tecnología de fabricación;
El consumo de energía;
Tipo de tipo de microcircuito;
El número de conclusiones del cuerpo;
Resistencia al calor Cristal - cuerpo o cristal - medio ambiente;
Grupo de operación del equipo;
Mayor temperatura de trabajo del medio ambiente;
El nivel de calidad de la fabricación.
9.2. Algoritmo para calcular la intensidad de las fallas de los esquemas de memoria y los esquemas de memoria completados funcionalmente
1, determine la UI operativa del chip de memoria (λe P) con los datos de origen utilizando uno de los programas de cálculo automatizado: "asrn", "asonika-k" o usando el manual militar 217f estándar.
2. Determine los valores del IO del cristal de la memoria sin el caso de λcr.
Λkr \u003d c 1 π t π q π l.
3. Cálculo de la UI de la unidad dentro de la memoria de cristal y los componentes funcionales de los nodos funcionales de acuerdo con la Sección 8.2.
10. Cálculo de la intensidad de las fallas de los nodos completos funcionalmente de circuitos integrados lógicos programables y cristales de matriz básica
Cada familia FPGA consiste en un conjunto de microcircuitos originales de la misma arquitectura. La arquitectura del cristal se basa en el uso de nodos funcionales idénticos de varios tipos. Las fichas de diferentes síntomas dentro de la familia difieren entre sí por el tipo de carcasa y el número de nodos de función de cada tipo: una unidad lógica configurable, una unidad de entrada / salida, memoria, jtag y similares.
Cabe señalar que, además de los bloques lógicos configurables y las unidades de entrada / salida, cada FPGA contiene una matriz de teclas que forman enlaces entre elementos de FPGA. Dado el hecho de que estas áreas se distribuyen de manera uniforme por el cristal, a excepción de los bloques de entrada / salida que se colocan en la periferia, podemos asumir que la matriz de teclas es parte de los bloques lógicos configurables y las unidades de entrada / salida.
Para calcular los valores de las intensidades de los fallos de los nodos de la función, es necesario hacer un sistema de ecuaciones lineales. El sistema de ecuaciones se compila para cada familia FPGA.
Cada una de las ecuaciones del sistema es la igualdad, en la parte izquierda, de la cual se registra el valor del cristal IO para un síntomino particular del chip de la familia seleccionada. El lado derecho es la cantidad de la cantidad del número de nodos funcionales n categoría I en el io de estos nodos λni.
A continuación se dan forma general Tal sistema de ecuaciones.
λ E A \u003d A 1 λ 1 + A 2 λ 2 + ... + A N λ N
λ e b \u003d b 1 λ 1 + b 2 λ 2 + ... + b n λ n
……………………………
λ e k \u003d k 1 λ 1 + k 2 λ 2 + ... + k n λ n
dónde
λ E A, λ E B, ... λ e K - microcircuitos operativos de IO de la familia FPGA (Microcircuits A, B, ... K, respectivamente),
a 1, A 2, ..., A N - El número de nodos funcionales 1, 2, ... n Categoría en el chip a, respectivamente
b 1, B 2, ..., B n - El número de nodos funcionales de la categoría 1, 2, ... n, en el chip en, respectivamente,
k 1, K 2, ..., K N - El número de nodos funcionales de la categoría 1, 2, ... n, en el microcircuito a, respectivamente,
λ 1, λ 2, ..., λ n son los nodos funcionales de la categoría 1, 2, ... n, respectivamente.
Los valores de los microcircuitos operativos de IO λ EA, λ EB, ... λ EK se calculan de acuerdo con la ASR, el número y el tipo de nodos funcionales se dan en la documentación técnica en PLIS (hoja de datos o en el periódico nacional) .
Los valores de los nodos funcionales de la familia FPGA λ 1, λ 2, ..., λ n son de la solución del sistema de ecuación.
11. Verifique los resultados del cálculo.
Comprobación de los resultados del cálculo para el microcircuito de memoria se realiza calculando el cristal IO de otro chip de memoria utilizando el valor obtenido de la celda de memoria de la celda de memoria y la comparación del valor obtenido del cristal IO con el valor de la IO , calculado utilizando métodos estándar (ASR, asonyika, etc.).
Comprobación de los resultados del cálculo para FPGA se calcula mediante el cálculo del cristal de FPGA de otro llamado de la misma familia utilizando los valores encontrados de los nodos funcionales FPG y la comparación de los valores obtenidos de la FPGA con el valor de io, calculado utilizando métodos estándar (asrn, asionics, etc.).
12. Un ejemplo de calcular las intensidades de los fallos de los nodos funcionales de FPGA y verificar los resultados del cálculo.
12.1. Cálculo de IO de nodos funcionales y casos de PIS.
El cálculo de la II se llevó a cabo en el ejemplo del FPGA de la familia Spartan desarrollada por Xilinx.
La familia Spartan consta de 5 tyrobominaciones plits, que incluyen la matriz de bloques lógicos configurables, los bloques de entrada / salida, la lógica del escaneo de límites (JTAG).
Las banderas incluidas en la familia Spartan se distinguen por el número de válvulas lógicas, el número de bloques lógicos configurables, el número de bloques de entrada / salida, tipos de viviendas y el número de conclusiones del cuerpo.
A continuación se muestra el cálculo del IO de los bloques lógicos configurables, las unidades de entrada / salida, JTAG para FPGA XSS 05XL, CSS 10XL, CSS 20XL.
Para verificar los resultados obtenidos, se calcula el IO FPGA XSS de operación 30xl. La conexión de IO operativa XSS 30XL se calcula utilizando los valores de los nodos funcionales de la plit XSS 05XL, CSS 10XL, CSS 20XL. El valor obtenido del FPGA XSS 30XL se compara con el valor de la IO, calculado utilizando el ACR. Además, para verificar los resultados obtenidos, se comparan los valores de la AO de una salida para diferentes paquetes de FPGA.
12.1.1. Cálculo de las intensidades de los fallos de los nodos de función FPGA XSS 05XL, CSS 10XL, CSS 20XL
De acuerdo con el algoritmo de cálculo anterior para calcular los nodos funcionales de FPG, es necesario:
Componga la lista y los valores de los datos de origen para FPGA XSS 05XL, CSS 10XL, CSS 20XL, CSS 30XL;
Calcular OPERATIVO IO PISXS 05XL, HSS 10XL, HSS 20XL, HSS 30XL (el cálculo se realiza por utilizando datos de origen);
Haga un sistema de ecuaciones lineales para los cristales FPG CXS 05XL, CSS 10XL, CSS 20XL;
Encuentre la solución de un sistema de ecuaciones lineales (desconocido en el sistema de ecuaciones son nodos funcionales: bloques lógicos configurables, bloques de salida de la salida, registros de escaneo fronterizos);
Compare los valores del cristal FPG XS 30XL, obtenido en el párrafo anterior, con el valor del cristal IO obtenido utilizando la ACR;
Comparar los valores de salida para diferentes recintos;
Formular la conclusión sobre la validez de los cálculos;
Al obtener una coincidencia satisfactoria de las intensidades de falla (del 10% al 20%), detener los cálculos;
Con una gran discrepanización de los resultados del cálculo, se corrige la corrección inicial de datos.
De acuerdo con Los datos de origen para calcular los FPG de IO operativos son: tecnología de fabricación, el número de válvulas, el consumo de energía, la temperatura de sobrecalentamiento del enfriador en relación con el medio ambiente, el tipo de cuerpo, el número de conclusiones del cuerpo, la resistencia térmica del Cuerpo de Cristal, el nivel de Calidad de producción, la operación del equipo en el que.
Todos los datos de origen, además del consumo de energía, la temperatura del sobrecalentamiento de cristales y el grupo de instrumentación, se dan en. El consumo de energía se puede encontrar en la literatura técnica, o al calcular o medir en la placa. La temperatura de sobrecalentamiento del entorno en relación con el medio ambiente es como un producto de poder consumido y rESISTENCIA TÉRMICA CRISTAL-HIJO. El instrumento de operación del equipo se da en condiciones técnicas en el equipo.
Los datos iniciales para calcular la intensidad operativa de las referencias de PLIC XSS 05XL, CSS 10XL, CSS 20XL, XSS 30XL se muestran en la Tabla 5.
Tabla 5. Datos originales
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Fuente |
PLIS TYOBOMINAL |
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Xs 05xl |
Xs 10xl |
Xs 20xl |
Xs 30xl |
|
|
Tecnología fabricación |
||||
|
Número máximo de registros válvulas claras |
||||
|
Número de conversión lógica. Bloques, n clb |
||||
|
El número de entradas / salidas se usan, n B / OUT |
||||
|
Tipo de cáscara |
Vqfp. |
Tqfp. |
PQFP. |
PQFP. |
|
Número de conclusiones del cuerpo |
||||
|
Seguridad de calor Crys-Tall - Case, 0 C / W |
||||
|
Nivel de Pregunta de Fabricación |
Comercial |
|||
|
Operación aparato de grupo |
||||
Para determinar la temperatura de sobrecalentamiento del cristal en relación con la temperatura ambiente, es necesario encontrar poder consumido por cada chip.
En la mayoría de los circuitos integrados de CMOS, casi toda la potencia disipada es dinámica y se determina por la carga y descarga de tanques de carga internos y externos. Cada conclusión en el microcircuito disipa la potencia de acuerdo con su capacidad, que es constante para cada tipo de salida, y la frecuencia a la que cada interruptores de salida puede diferir de la frecuencia del reloj del microcircuito. El poder dinámico general es la cantidad de potencia disipada en cada salida. Por lo tanto, para calcular el poder, debe conocer la cantidad de elementos utilizados en PLIS. En para la familia espartana, los valores de la corriente de consumo actual de la entrada / salida (12mA) con una carga de 50 PF, la tensión de alimentación de 3.3 y la frecuencia máxima de FPGA 80 MHz. Suponiendo que el consumo de energía está determinado por el número de interrupciones / salida de bloques de conmutación (como los consumidores de energía más poderosos), y debido a la falta de datos experimentales sobre el poder de consumo, estimamos la potencia consumida por cada FPGA, dado que el 50% De los bloques de entrada / salida se cambian simultáneamente alguna frecuencia fija (cuando se calcula la frecuencia se seleccionó 5 veces más bajo que el máximo).
La Tabla 6 muestra los valores de la potencia consumida de la plántica y la temperatura de sobrecalentamiento de los cristales en relación con el cuerpo de microcircuito.
Tabla 6. Potencia consumida BYPLLA
|
Xs 05xl |
Xs 10xl |
Xs 20xl |
Xs 30xl |
|
|
Consumado poder, w |
||||
|
Temperatura de sobrecalentamiento de cristal, 0 s |
Calcule los valores de los coeficientes en la ecuación (1):
λ e \u003d (con 1 π t + con 2 π e) π q π l
Los coeficientes π t, c 2, π e, π q, π l se calculan en el ASR. Coeficientes con 1 Encuentre utilizando la aproximación de los valores del coeficiente C 1 dado a la ACR para las plantas de diversos grados de integración.
Los valores del coeficiente C 1 para FPGA se dan en la Tabla 7.
Tabla 7. Valores de coeficiente con 1
|
Número de válvulas en Plis |
Valores de coeficiente con 1 |
|
Hasta 500. |
0,00085 |
|
De 501 a 1000. |
0,0017 |
|
De 2001 a 5000 |
0,0034 |
|
De 5001 a 20,000 |
0,0068 |
Entonces para el número máximo de válvulas FPS CSS 05XL, XSS 10XL, CSS 20XL, XSS 30XL Obtenemos el valor del coeficiente C 1, 0.0034, 0.0048, 0.0068, 0.0078, respectivamente.
Valores de coeficientes π t, c 2, π e, π q, π l, valores de cristales IO y cerramientos, así como valores operativos de IO ChipXSS 05XL, CSS 10XL, CSS 20XL, CSS 30XL se muestra en la Tabla 8.
Tabla 8. Valores operativos de IO PLIS
|
Designación y nombre de coeficientes. |
Valores de coeficientes |
|||
|
Xs 05xl |
Xs 10xl |
Xs 20xl |
Xs 30xl |
|
|
π T. |
0,231 |
0,225 |
0,231 |
0,222 |
|
Con 2 |
0,04 |
0,06 |
0,089 |
0,104 |
|
π MI. |
||||
|
π P. |
||||
|
π l. |
||||
|
La intensidad de los fallos de STREL STALL,λkr \u003d. C 1 π t π q π l * 10 6 1 / h |
0,0007854 |
0,0011 |
0,00157 |
0,0018 |
|
Intensidad de fallas en Corusaλkorp \u003d C 2 π e π q π l * 10 6 1 / hora |
0,445 |
0,52 |
||
|
Falla operativaλe * 10 6 1 / h |
0,2007854 |
0,3011 |
0,44657 |
0,5218 |
Encuentre los valores de los bloques lógicos configurables λ CLB, bloques de bloques / bloques de salida λ w / fuera y lógica de escaneo de fronterasλ jtag para pls xss 05xl, xss 10xl, hss 20xl . Para hacer esto, haga un sistema de ecuaciones lineales:* S 05 XL - IO Cristal, número de bloques lógicos configurables, número de bloques de entrada / salida para FPGA XSS 05XL, respectivamente;
λkr xc s 10 XL, N CLB XC S 10 XL, N B / USTED XS S 10 XL - IO Cristal, número de bloques lógicos configurables, número de bloques de entrada / salida para plit xss 10xl, respectivamente;
Λkr xc s 20 XL, N CLB XC S 20 XL, N B / USTRH XS S 20 XL - IO Cristal, número de bloques lógicos configurables, número de bloques de entrada / salida para plit xss 20xl, respectivamente.
Sustituyendo al sistema de ecuaciones IO Cristales, el número de bloques lógicos configurables y unidades de entrada / salida, obtenemos: 0.00157 * 10 -6 \u003d 400 * λ CLB + 160 * λ и х / out + λ jtag
El sistema de tres ecuaciones lineales con tres incógnitas tiene una sola solución:
λ CLB \u003d 5.16 * 10 -13 1 / H;λ w / out \u003d 7.58 * 10 -12 1 / h; λ. Jtag \u003d 1,498 * 10 -10 1 / hora.
12.1.2. Compruebe los resultados del cálculo.
Para verificar la solución obtenida, calcule el cristal IO de FPGS.Xs s 30 xl λkr xs s 30 xl utilizando valores encontradosλ CLB, λ и х / out, λ jtag.
Por analogía con ecuaciones del sistema.λkr xs s 30 xl 1 es igual a:
Λkr xs s 30 xl 1 \u003d λ bbb \u200b\u200b* n clb xs s 30 xl + λ w / out * n q / xs s 30 xl + λ jtag \u003d
576* 5,16*10 -13 + 192*7,58*10 -12 + 1,498 * 10 -10 \u003d 0.0019 * 10 -6 1 / hora.
El valor del cristal IO obtenido con ASRN es igual a (Tabla 9): 0.0018* 10 -6. El porcentaje de estos valores es: (Λkr xc s 30 xl 1 - λkr xc s 30 xl) * 100% / λkr xc s 30 XL 1 ≈ 5%.
AO de una salida obtenida por la división de IO sobre el número de conclusiones en las carcasas para FPGA XSS 05 XL, XS S 10 XL, XS S 20 XL, XS S 20 XL , igual a 0.002 * 10 -6, 0.00208 * 10 -6, 0.0021 * 10 -6, 0.0021 * 10 -6, respectivamente, es decir, difieren no más del 5%.
La diferencia en los valores de la contabilidad de aproximadamente el 5% se determina, probablemente adoptada al calcular los valores aproximados de la capacidad de dispersión, y, como resultado, valores inexactos de los coeficientesπ t, así como la presencia de elementos no contabilizados de FPG, información sobre la cual faltan en la documentación.
El apéndice contiene un bloque de esquema de cálculo y pruebe las intensidades de las fallas de las regiones funcionales de los FPG.
13. Conclusiones
1. Se recomienda mediante el método de evaluación de los nodos funcionales de los circuitos integrados.
2. Te permite contar:
a) Para los esquemas de memoria, dispositivos de almacenamiento de almacenamiento, celdas de memoria, decodificadores, circuitos de control;
b) para microprocesadores y microcontroladores, dispositivos de almacenamiento de IO, registros, ADCS, DAC y, según su base de bloques funcionales;
c) Para circuitos integrados lógicos programables, IO, que se incluyen en ellos bloques de diferentes propósitos funcionales: bloques lógicos configurables, unidades de entrada / salida, celdas de memoria, JTAG y en función de sus bloques funcionales.
3. El método para verificar los valores calculados de los nodos funcionales de IO.
4. La aplicación de la metodología de prueba, los valores calculados de los conjuntos funcionales de los circuitos integrados, mostraron la adecuación del enfoque propuesto para evaluar el IO.
solicitud
Esquema de bloqueo para calcular los fallos de intensidad de los nodos funcionales de FPGA
Literatura
Porter D.C, Finke W.A. Caracterización de la reapilidad Una predicción de IC. PADS-TR-70, P.232.
Manual militar 217F. "Reapilidad de predicción de equipos electrónicos". Departamento de Defensa, Washington, DC 20301.
“Sistema automático El cálculo de la confiabilidad ", desarrollado por el 22CNII del Ministerio de Defensa de la Federación de Rusia con la participación del RENIA" ElectronStistart "y JSC" STANDORELEKTRO ", 2006
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Perspectivas de desarrollo equipo de computadora: B. 11 kN: ref. Manual / editado por yu.m.smirnova. Kn. 7: "Dispositivos de almacenamiento de semiconductores", a.b.akinfiyev, v.i. Miranetsev, GD Sofía, V.V. Titsrkin. - M.: Mayor. Shk. 1989. - 160 p.: Il.
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Xilinx. La lógica programable. Libro de fechas 2008http: www.xilinx.com.
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TMS320VC5416 Procesador de señal digital de punto fijo, Manual de datos, número de literatura SPRS095K.
Firmas de CD-ROM Tecnología de dispositivos integrados.
CD-ROM de Holtec Semiconductor.
prueba
3. Cálculo de la intensidad de falla.
Calcule la intensidad de los fallos para los valores especificados T y T
El subsistema de control incluye bloques conectados de la serie K (Fig.3.1).
Figura 3.1 - Esquema de conexión de bloque electrónico
La intensidad de fallas se calcula por fórmula (3.1).
¿Dónde está la probabilidad estadística del fallo del dispositivo en el intervalo (T, T + DT)
P (t) -deverness trabajo sin problemas dispositivos;
Dt \u003d 3 · 103 horas. El intervalo de observación adoptó anteriormente en el trabajo;
Defino la probabilidad estadística del fallo del dispositivo en un intervalo dado (12.5 · 103h) de la tabla (2.1) y encuentro la intensidad de las fallas;
Siempre que la intensidad de las fallas no cambie durante toda la vida útil del objeto, es decir, L \u003d Const, entonces la operación al fracaso se distribuye a través de la ley exponencial y la probabilidad de que la operación sin problemas del bloque en este caso está determinada por la fórmula (3.2)
Y el bloqueo promedio del bloque al fallo se determina por fórmula (3.3)
La intensidad de las fallas del subsistema LP (T) formado a partir de bloques de K-secuencialmente incluido, encontrando la fórmula (3.4)
Dado que todos los bloques tienen el mismo sistema de falla, definí de acuerdo con la fórmula (3.5)
La probabilidad de que el funcionamiento sin problemas del subsistema determina de acuerdo con la fórmula (3.6)
El tiempo promedio para la falla del subsistema define de manera similar por fórmula (3.3)
Los resultados del cálculo de las dependencias de las probabilidades de la operación sin problemas de un bloque y el subsistema de la operación no haré ninguna en la Tabla 3.2
Tabla 3.2.
Construico una gráfica de dependencias y
Figura 3.1 - Horario de la dependencia y.
Para cualquier distribución de la falla operativa, la probabilidad de que el funcionamiento sin problemas de un subsistema que consiste en bloques conectados a la serie K se asocia con probabilidades de la operación sin problemas de estos bloques por la fórmula (3.7)
Si los bloques son igualmente confiables, entonces la probabilidad de operación sin problemas del subsistema define por fórmula (3.8)
Calculo la probabilidad de que el funcionamiento sin problemas del subsistema durante una ocasionalmente igual a las fórmulas (3.6) y (3.8) y comparar los resultados:
Los resultados del cálculo en ambas fórmulas son las mismas.
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Los datos iniciales para el cálculo se muestran en la Tabla 2.1 Tabla 2.1: el número de compuestos que siguieron al área de Pinsk Zhabinka y la cantidad de automóviles como parte del mes indicador 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4.5 4, 6 5,1 5, 5 5.8 4.8 4.7 4.1 3 ...
Parte 1.
Introducción
El desarrollo de equipos modernos se caracteriza por un aumento significativo en su complejidad. La complicación causa un aumento en la garantía de la puntualidad y la corrección de la resolución de problemas.
El problema de la confiabilidad se originó en los años 50 cuando comenzó el proceso de rápida complicación de los sistemas, y los nuevos objetos comenzaron a ponerse en vigor. En este momento, las primeras publicaciones que definen los conceptos y las definiciones relacionadas con la confiabilidad se crearon [1] y fueron creados por el método para evaluar y calcular la confiabilidad de los dispositivos por métodos probabilísticos estadísticos.
La investigación del comportamiento del equipo (objeto) durante la operación y la evaluación de su calidad determina su fiabilidad. El término "explotación" proviene de la palabra francesa "explotación", lo que significa recibir el beneficio o beneficio de cualquier cosa.
Confiabilidad: la propiedad del objeto realiza las funciones especificadas, manteniendo los valores del rendimiento operativo instalado en los límites especificados.
Para cuantificar la confiabilidad del objeto y para la planificación de la operación, se utilizan características especiales: indicadores de confiabilidad. Nos permiten evaluar la confiabilidad del objeto o sus elementos en diversas condiciones y en diferentes etapas de operación.
En más detalle, los indicadores de confiabilidad se pueden encontrar en GOST 16503-70 - "Productos industriales. Nomenclatura y características de los principales indicadores de fiabilidad"., GOST 18322-73 - "Sistemas de mantenimiento y reparación de tecnología. Términos y definiciones. ", GOST 13377-75 -" Fiabilidad en la técnica. Términos y definiciones ".
Definiciones
Fiabilidad - Propiedad [Siguiente (s)] Objeto [en adelante - (OB)] Realice las funciones requeridas, manteniendo su rendimiento operativo durante un período de tiempo específico.
La confiabilidad es integral, combinando el concepto de capacidad de trabajo, confiabilidad, durabilidad, mantenibilidad y seguridad.
Actuación - Es un estado de aproximadamente el cual es capaz de realizar sus funciones.
Dualabilidad - Para mantener su rendimiento durante un cierto tiempo. Un evento que interrumpe el rendimiento de OB se llama negativa. La autofacturación se llama un fallo.
Durabilidad - Es necesario mantener su desempeño antes del estado final, cuando su explotación se vuelva imposible para las razones técnicas y económicas, las condiciones de seguridad o la necesidad de revisión.
Mantenimiento - Determina la adaptabilidad de la advertencia y la detección de fallas y fallas y elimínelos a través de reparaciones y mantenimiento.
Sacudibilidad - Es necesario mantener continuamente su rendimiento durante y después del almacenamiento y mantenimiento.
Principales indicadores de fiabilidad
Los principales indicadores de calidad de la confiabilidad son la probabilidad de operación sin problemas, la intensidad de las fallas y la operación promedio al fracaso.
Probabilidad de trabajo sin problemas
P (t) representa la probabilidad de que dentro del período de tiempo especificado T., la negativa no surge. Este indicador está determinado por la relación de la cantidad de elementos sobre, los problemas que se desarrollan libremente hasta el momento del tiempo T. A la cantidad total de elementos sobre vibraciones en el momento inicial.
Intensidad de fracaso l (t) - Este es el número de fallas. N (t) Elementos del tiempo por unidad, asignado al número promedio de elementos. Nuevo Testamento. Sobre el trabajo en el momento D.t.:
l (t) \u003d n (t) / (nt * d t)
dónde
D.
t. - un corte de tiempo especificado.
por ejemplo: 1000 elementos sobre 500 horas. Durante este tiempo, se negaron 2 elementos. Por eso l (t) \u003d n (t) / (nt * d t) \u003d 2 / (1000 * 500) \u003d 4 * 10 -6
1 / h, es decir, En 1 hora, puede rechazar el 4º elemento de un millón.
Los indicadores de la intensidad de las fallas de los componentes se toman sobre la base de los datos de referencia [1, 6, 8]. Por ejemplo, se da la intensidad de las fallas. l (t) Algunos elementos.
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Nombre del elemento |
Intensidad de falla, * 10 -5, 1 / h |
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Resistores |
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Condentes |
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Transformadores |
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Bobinas de inductividad |
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Dispositivos de conmutación |
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Soldadura combinada |
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Cables, cables |
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Motor electrico |
Fiabilidad de cómo los sistemas se caracterizan por el flujo de falla. L.numéricamente igual a la suma de la intensidad de las fallas de los dispositivos individuales: L \u003d Ål i La fórmula calcula el flujo de fallas y dispositivos individuales sobre la consistencia, a su vez, desde varios nodos y elementos caracterizados por su intensidad de falla. La fórmula es válida para calcular el flujo de falla de flujo de NORTE. Los elementos en el caso, cuando la negativa de cualquiera de ellos conduce al fracaso de todo el sistema en su conjunto. Dicha conexión de elementos se llama lógicamente secuencial o principal. Además, existe una conexión lógicamente paralela de los elementos cuando la salida de su estructura no conduce a la falla del sistema en su conjunto. Constabilidad de la probabilidad de trabajo sin problemas P (t) y flujo de falla L. Determinado: P (t) \u003d exp (- d t) , es obvio que 0 Operación media antes de la negativa A. - Esta es una expectativa matemática de la labor de OB a la primera rechazo: A \u003d 1 / L \u003d 1 / (Ål i) , o, por lo tanto: L \u003d 1 / a El tiempo de operación sin problemas es igual al valor inverso de la intensidad de fallas. por ejemplo : Elemento Technology proporciona la intensidad promedio de fallas. l i \u003d 1 * 10 -5 1 / h . Cuando se usa en aproximadamente N \u003d 1 * 10 4 Detalles elementales de intensidad de fallas totales l. oh \u003d N * l i \u003d 10 -1 1 / h . Luego el tiempo promedio de trabajo sin problemas en A \u003d 1 / l o \u003d 10 h. Si cumple con OB basado en 4 circuitos integrados grandes (BIS), entonces el tiempo promedio de trabajo sin problemas aumentará en N / 4 \u003d 2500 veces y será de 25,000 horas o 34 meses o aproximadamente 3 años. Cálculo de la fiabilidad.
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Intensidad de fallas Se llama la relación de la cantidad de no muestras del equipo por unidad de tiempo al número promedio de muestras, trabajando en un período de tiempo determinado, siempre que las muestras rechazadas no sean restauradas y no se reemplacen con el bien.
Esta característica está indicada. Según la definición.
donde n (t) es el número de muestras rechazadas en el intervalo de tiempo de A; - intervalo de tiempo, 
- el número promedio de muestras de trabajo en el intervalo; N i es el número de muestras de trabajo al principio del intervalo, n i +1 es el número de muestras de trabajo al final del intervalo.
La expresión (1.20) es una definición estadística de intensidad de falla. Para una representación probabilística de esta característica, establecemos la relación entre la intensidad del fracaso, la probabilidad de operación sin problemas y la frecuencia de las fallas.
Sustituya una expresión para N (t) de fórmulas (1.11) y (1.12) a la expresión (1.20). Entonces obtengamos:
.
Teniendo en cuenta la expresión (1.3) y el hecho de que n cf \u003d n 0 - n (t), encontraremos:
.
Aspirando a cero y se mueve al límite, obtenemos:
. (1.21)
Expresión integradora (1.21), obtenemos:
Dado que, sobre la base de la expresión (1.21) obtendremos:
. (1.24)
Expresiones (1.22) - (1.24) Establezca la relación entre la probabilidad de operación sin problemas, la frecuencia de las fallas y la intensidad de las fallas.
La expresión (1.23) puede ser una definición probabilística de intensidad de falla.
La intensidad de las fallas como característica cuantitativa de la confiabilidad tiene una serie de ventajas. Es una función del tiempo y le permite establecer visualmente las áreas características del equipo. Esto puede permitirse aumentar significativamente la confiabilidad del equipo. De hecho, si se conoce el tiempo de trabajo (T 1) y el final del tiempo de trabajo (T 2), entonces es razonable establecer la hora de entrenar el equipo antes de que comience.
la depredación y su recurso antes de la reparación. Esto le permite reducir la cantidad de fallas durante la operación, es decir, En última instancia, conduce a aumentar la confiabilidad del equipo.
La intensidad de fallas como característica cuantitativa de la confiabilidad tiene la misma desventaja que la frecuencia de las fallas: le permite simplemente caracterizar simplemente la confiabilidad del equipo solo antes de la primera falla. Por lo tanto, es una característica conveniente de la confiabilidad de los sistemas de uso de una sola vez y, en particular, los elementos más simples.
De acuerdo con una característica conocida, el resto de las características cuantitativas de la confiabilidad se definen simplemente.
Las propiedades especificadas de la intensidad de fallas permiten que se considere la característica cuantitativa principal de la confiabilidad de los elementos más simples de la electrónica.
Hay indicadores probabilísticos (matemáticos) y estadísticos de fiabilidad. Los indicadores matemáticos de la confiabilidad se derivan de las funciones teóricas de la distribución de las probabilidades de fallas. Los indicadores de confiabilidad estadística se determinan por formas experimentales al probar objetos basados \u200b\u200ben el funcionamiento de datos estadísticos del equipo.
La confiabilidad es una función de muchos factores, la mayoría de los cuales son aleatorios. Está claro que existe una gran cantidad de criterios para evaluar la confiabilidad del objeto.
El criterio de confiabilidad es un signo que se evalúa por la confiabilidad del objeto.
Los criterios y las características de confiabilidad son probabilistas, ya que los factores que afectan al objeto son aleatorios y requieren una evaluación estadística.
Las características de confiabilidad cuantitativa pueden ser:
probabilidad de trabajo sin problemas;
el tiempo promedio de la operación sin problemas;
intensidad del fracaso;
Frecuencia de fracaso;
Varios factores de confiabilidad.
1. La probabilidad de trabajo sin problemas.
Sirve como uno de los principales indicadores al calcular la confiabilidad.
La probabilidad de que el funcionamiento sin problemas del objeto se denomina probabilidad de que guarde sus parámetros dentro de los límites especificados durante un cierto período de tiempo bajo ciertas condiciones de operación.
En el futuro, creemos que la explotación del objeto se produce continuamente, la duración del funcionamiento del objeto se expresa en unidades de tiempo T y la operación comenzó en el momento T \u003d 0.
Denote por P (t) la probabilidad de operación sin problemas del objeto en el período de tiempo. La probabilidad considerada como la función del borde superior del segmento del tiempo también se denomina función de confiabilidad.
Clasificación probabilística: P (T) \u003d 1 - Q (t), donde q (t) es la probabilidad de rechazo.
Desde el horario es obvio que:
1. p (t) - Función no ganadora del tiempo;
2. 0 ≤ P (t) ≤ 1;
3. p (0) \u003d 1; P (∞) \u003d 0.
En la práctica, a veces una característica más conveniente es la probabilidad de trabajo de objetos defectuosos o una posibilidad de rechazo:
Q (t) \u003d 1 - p (t).
Característica estadística de la probabilidad de fallas: q * (t) \u003d n (t) / n
2. Fallas de frecuencia
La frecuencia de las fallas se llama la relación de la cantidad de objetos rechazados a su número total antes del inicio de la prueba, siempre que los objetos fallidos no estén reparados y no se reemplacen con otros nuevos, es decir,
a * (t) \u003d n (t) / (nΔt)
donde A * (t) es la frecuencia de las fallas;
N (t) - el número de instalaciones de instalaciones en el intervalo de tiempo de T - T / 2 a T + T / 2;
Δt - intervalo de tiempo;
N - El número de objetos involucrados en la prueba.
La frecuencia de las fallas es la densidad de la distribución del tiempo de trabajo a su falla. Definición probabilística de la frecuencia de falla A (t) \u003d -p (t) o a (t) \u003d q (t).
Por lo tanto, entre la frecuencia de las fallas, la probabilidad de operación sin problemas y la probabilidad de fallas en cualquier ley de distribución del tiempo de falla, existe una dependencia inequívoca: q (t) \u003d ∫ a (t) DT.
El fracaso se interpreta en la teoría de la confiabilidad como un evento aleatorio. La teoría se basa en la interpretación estadística de la probabilidad. Los elementos y los sistemas formados se consideran como objetos de masa que pertenecen a un agregado general y trabajan en condiciones estadísticamente homogéneas. Cuando hablan sobre el objeto, en esencia, en la parte inferior del objeto que toma del agregado general, una muestra representativa de esta totalidad, y con frecuencia toda la población general.
Para las instalaciones de masas, se puede obtener una estimación estadística de la probabilidad de operación sin problemas P (t) que se puede obtener al procesar los resultados de la prueba para la confiabilidad de las muestras suficientemente grandes. El método para calcular la evaluación depende del plan de prueba.
Deje que las pruebas de muestra de los objetos n se llevaran a cabo sin reemplazo y recuperación a la falla del último objeto. Destinadores La duración del tiempo antes del fallo de cada uno de los objetos T 1, ..., t n. Luego Evaluación estadística:
P * (t) \u003d 1 - 1 / n ση (t-t)
donde η es la función singular de la hevisida.
Para la probabilidad de operación sin problemas en un segmento determinado, la estimación es conveniente para p * (t) \u003d / n,
donde n (t) es el número de objetos que se negaron a T.
La frecuencia de fallas determinadas por la sustitución de los productos de referencia no de producto a veces se denomina frecuencia promedio de fallas y se denota Ω (t).
3. Intensidad de las fallas.
La intensidad de las fallas λ (t) se llama la relación de la cantidad de objetos fallidos por unidad de tiempo en el número promedio de objetos que operan en este período de tiempo, siempre que los objetos fallidos no sean restaurados y no se reemplacen con el bien: λ (t) \u003d n (t) /
donde N CF \u003d / 2 es el número promedio de objetos que operaban en el rango de tiempo Δt;
N i es el número de productos que operaron al comienzo del intervalo Δt;
N i + 1 es el número de objetos que operaban al final del intervalo de tiempo Δt.
Las pruebas de recursos y las observaciones sobre muestras grandes de objetos muestran que, en la mayoría de los casos, la intensidad de las fallas varía en el tiempo no monotónico.
Desde la curva de la relación de las fallas a tiempo, se puede ver que todo el período de operación del objeto puede dividirse condicionalmente en 3 períodos.
I - TO PERIODO PERMANENTE.
Las fallas de rendimiento generalmente son el resultado de la presencia de defectos y elementos defectuosos, cuya confiabilidad es significativamente más baja que el nivel requerido. Con un aumento en el número de elementos en el producto, incluso con el control más estricto, no es posible excluir completamente la posibilidad de ingresar elementos que tengan ciertos defectos ocultos. Además, también se puede negar errores en el montaje e instalación para que se niegue durante este período, así como el rendimiento insuficiente de la instalación por parte del personal de servicio.
La naturaleza física de tales fallas es de naturaleza aleatoria y difiere de fracasos repentinos del período normal de funcionamiento, el hecho de que las negativas no pueden tener lugar al elevado, sino con cargas menores ("queman elementos defectuosos").
Una disminución en el valor de la intensidad de la falla del objeto en general, con el valor constante de este parámetro para cada uno de los elementos por separado, se explica precisamente por la "quema" de enlaces débiles y su reemplazo es el más confiable. La curva más fría en esta área, mejor: los elementos menos defectuosos permanecerán en el producto en poco tiempo.
Para aumentar la confiabilidad del objeto, dada la posibilidad de fallas permanentes, necesita:
realizar un rechazo más estricto de los elementos;
realizar pruebas del objeto en los modos cercanos a la operación y use solo los elementos que han pasado pruebas durante el ensamblaje;
Mejorar la calidad del ensamblaje y la instalación.
El tiempo promedio de la batería se determina al probar. Para casos particularmente importantes, es necesario aumentar el período de desarrollo varias veces en comparación con el promedio.
II - Tiempo - Operación normal
Este período se caracteriza por el hecho de que las fallas de los auriculares ya han terminado, y aún no han llegado los fallos asociados con el desgaste. Este período se caracteriza por fracasos extremadamente repentinos de los elementos normales, el trabajo sobre el rechazo de los cuales es muy grande.
La preservación del nivel de fallas en esta etapa se caracteriza por el hecho de que el elemento de rechazo se reemplaza por el mismo, con la misma probabilidad de fallo, y no la mejor, como sucedió durante la precisión.
El rechazo y la pre-funcionamiento en los elementos que se reemplazan por la negativa, tienen aún mayor importancia para esta etapa.
El diseñador tiene las mayores posibilidades para resolver esta tarea. A menudo, cambiar el diseño o facilitar los modos de operación de solo uno o dos elementos proporciona un fuerte aumento en la confiabilidad de todo el objeto. La segunda forma es mejorar la calidad de la producción e incluso la limpieza de la producción y la operación.
III - 1 - Wear
El período de operación normal termina cuando comienzan a ocurrir fallas de uso. Viene el tercer período en la vida del producto: el período de desgaste.
La probabilidad de fallas debidas al desgaste con el enfoque de la vida útil aumenta.
Desde un punto de vista probabilístico, la falla del sistema en este período de tiempo Δt \u003d t 2 - t 1 se define como la probabilidad de falla:
∫A (T) \u003d Q 2 (T) - Q 1 (T)
La intensidad de las fallas es la probabilidad condicional que en el período de tiempo ΔT se producirá una negativa, siempre que no haya ocurrido λ (t) \u003d / [ΔTP (T)]
Λ (t) \u003d lim / [Δtp (t)] \u003d / \u003d q "(t) / p (t) \u003d -p" (t) / p (t)
Dado a (t) \u003d -p "(t), luego λ (t) \u003d a (t) / p (t).
Estas expresiones establecen la relación entre la probabilidad de operación sin problemas, la frecuencia y la intensidad de las fallas. Si A (T) es una función que no gana, entonces la relación es verdadera:
Ω (t) ≥ λ (t) ≥ a (t).
4. Tiempo medio de trabajo sin problemas.
El tiempo promedio de trabajo sin problemas se llama tiempo de espera matemático de operación sin problemas.
Definición probabilística: el tiempo promedio de la operación sin problemas es igual al área bajo la curva de la probabilidad de operación sin problemas.
Definición estadística: t * \u003d Σθ i / n 0
donde θ i es el momento de la operación del objeto I-TH al fracaso;
N 0 - El número inicial de objetos.
Obviamente, el parámetro T * no puede caracterizar de manera total y satisfactoriamente la confiabilidad de los sistemas a largo plazo, ya que es una característica de la confiabilidad solo a la primera falla. Por lo tanto, la confiabilidad de los sistemas a largo plazo se caracteriza por un tiempo promedio entre dos fallas adyacentes o en la falla de T CP:
t cf \u003d σθ i / n \u003d 1 / Ω (t),
donde n es el número de fallas para T;
θ I - El tiempo de funcionamiento del objeto entre (I - 1) -M y Fallas I-M.
El dibujo sobre el fracaso es el valor promedio del tiempo entre fallas adyacentes, sujeto a la restauración del elemento fallido.
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