信號完整性（SignalIntegrity,，SI）是指信號在信號線上的質(zhì)量,，即信號在電路中以正確的時序和電壓作出響應(yīng)的能力。如果電路中信號能夠以要求的時序,、持續(xù)時間和電壓幅度到達(dá)接收器,，則可確定該電路具有較好的信號完整性。反之,，當(dāng)信號不能正常響應(yīng)時,，就出現(xiàn)了信號完整性問題。

隨著高速器件的使用和高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計越來越多,，系統(tǒng)數(shù)據(jù)率,、時鐘速率和電路密集度都在不斷地增加。在這種設(shè)計中，系統(tǒng)快斜率瞬變和工作頻率很高,，電纜,、互連、印制板（PCB）和硅片將表現(xiàn)出與低速設(shè)計截然不同的行為,，即出現(xiàn)信號完整性問題,。

信號完整性問題能導(dǎo)致或者直接帶來諸如信號失真，定時錯誤,，不正確的數(shù)據(jù),，地址、控制線和系統(tǒng)誤差等,，甚至使系統(tǒng)崩潰,，這已成為高速產(chǎn)品設(shè)計中非常值得注意的問題。本文首先介紹了PCB信號完整性的問題,，其次闡述了PCB信號完整性的步驟,，介紹了如何確保PCB設(shè)計信號完整性的方法。 信號完整性測試所需工具說明,；校準(zhǔn)信號完整性分析安裝

3,、信號完整性的設(shè)計方法（步驟）掌握信號完整性問題的相關(guān)知識；系統(tǒng)設(shè)計階段采用規(guī)避信號完整性風(fēng)險的設(shè)計方案,，搭建穩(wěn)健的系統(tǒng)框架,；對目標(biāo)電路板上的信號進(jìn)行分類，識別潛在的SI風(fēng)險,，確定SI設(shè)計的總體原則,；在原理圖階段，按照一定的方法對部分問題提前進(jìn)行SI設(shè)計,；PCB布線階段使用仿真工具量化信號的各項性能指標(biāo),，制定詳細(xì)SI設(shè)計規(guī)則；PCB布線結(jié)束后使用仿真工具驗(yàn)證信號電源等網(wǎng)絡(luò)的各項性能指標(biāo),，并適當(dāng)修改,。

4、設(shè)計難點(diǎn)信號質(zhì)量的各項特征：幅度,、噪聲,、邊沿、延時等,。SI設(shè)計的任務(wù)就是識別影響這些特征的因素,。難點(diǎn)1：影響信號質(zhì)量的因素非常多，這些因素有時相互依賴,、相互影響,、交叉在一起，抑制了某一因素可能會導(dǎo)致其他方面因素的惡化，所有需要對各因素反復(fù)權(quán)衡,，做出系統(tǒng)化的綜合考慮,；難點(diǎn)2：有些影響信號傳輸?shù)囊蛩厥强煽氐模行┦遣豢煽氐摹?校準(zhǔn)信號完整性分析安裝信號完整性基本定義是指一個信號在電路中產(chǎn)生相應(yīng)的能力,。

從頻域上看,，判斷是否是高速數(shù)字信號的準(zhǔn)則不僅是信號的基礎(chǔ)頻率，還包括其高次 波影響,。對數(shù)字電路而言,，邊沿的速率是直觀的因素之一。在工程上可以認(rèn)為當(dāng)信號邊沿 時間小于4?6倍的互連傳輸時延時,，應(yīng)考慮信號完整性的行為,。

從時域信號波形來看，我們可以看到后面研究的傳輸線的特征阻抗,、反射,、串?dāng)_及 同步開關(guān)噪聲等問題都是研究數(shù)字信號從0到1和從1到0跳變時的瞬態(tài)行為，其與邊沿 速率相關(guān),。

這是一個2MHz時鐘信號傳輸?shù)碾娐?，?807時鐘驅(qū)動器輸出（D41）,經(jīng)過一段電路 板走線（TL1）后接一個電阻（R113）,再經(jīng)過一段電路板走線（TL2）連到接收端（D40）, 為什么3807的輸出端要串聯(lián)一個33。的電阻呢,？

通過仿真我們可以看到?jīng)]有這個電阻和有這個電阻接收到的信號的差別,。

沒有這個電阻時接收到的信號，如圖1.8所示是有這個電阻時接收到的 信號,?？梢钥吹疆?dāng)沒有這個電阻時信號有很大的過沖和振鈴產(chǎn)生,，串聯(lián)了這個電阻后問題有 很大的好轉(zhuǎn),。

什么是信號完整性

信號完整性(Signal Integrity)可以泛指信號電壓、電流在互連結(jié)構(gòu)傳輸過程中的信號質(zhì) 量問題,，包括噪聲,、干擾及由其造成的時序影響等。

什么時候需要考慮信號完整性問題呢,？

一般來說,，傳統(tǒng)的電路學(xué)理論適用于信號互連的電路尺寸遠(yuǎn)小于傳輸信號中設(shè)計者所關(guān) 心的比較高頻率所對應(yīng)波長的電路結(jié)構(gòu)分析。此時,，信號的互連等效于一階電路元件,，被稱為 集總元件(Lumped Elements):反之，當(dāng)信號互連的電路尺寸接近傳輸信號中設(shè)計者所關(guān)心 的比較高頻率所對應(yīng)的波長時,，由于互連路徑上不同位置的電壓或電流的大小與相位均可能不 同,，信號的互連等效于多階電路元件，因而被稱為分布式元件(Distributed Elements)。在數(shù) 字世界中,，邊沿速率幾乎完全決定了信號中的比較大的頻率成分,，通常從工程經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為當(dāng)信號 邊沿時間小于4?6倍的互連傳輸時延時，信號互連路徑會被當(dāng)作分布參數(shù)模型處理,，并需要 考慮信號完整性的行為,。

實(shí)世界里的數(shù)字信號并不只是0或1的表現(xiàn)，一定會存在從0到1或從1到0的跳變 過程,。 100條估計信號完整性效應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)法則,；

眼圖測試

眼圖測試是常用的測試手段，特別是對于有規(guī)范要求的接口,，比如 E1/T1,、USB、10/100BASE-T,，還有光接口等,。這些標(biāo)準(zhǔn)接口信號的眼圖測試，主要是用帶 MASK(模板)的示波器,，包括通用示波器,，采樣示波器或者信號分析儀，這些示波器內(nèi)置的時鐘提取功能,，可以顯示眼圖,，對于沒有 MASK 的示波器，可以使用外接時鐘進(jìn)行觸發(fā),。使用眼圖測試功能,，需要注意測試波形的數(shù)量，特別是對于判斷接口眼圖是否符合規(guī)范時,，數(shù)量過少,，波形的抖動比較小，也許有一下違規(guī)的情況,，比如波形進(jìn)入 MASK 的某部部分,，就可能采集不到，出現(xiàn)誤判為通過,，數(shù)量太多,，會導(dǎo)致整個測試時間過長，效率不高,，通常情況下,，測試波形數(shù)量不少于 2000，在 3000 左右為適宜,。 硬件測試技術(shù)及信號完整性分析,；校準(zhǔn)信號完整性分析安裝

克勞德實(shí)驗(yàn)室提供信號完整性測試解決方案,；校準(zhǔn)信號完整性分析安裝

信號完整性分析指的是在高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計中，分析信號在傳輸路徑中受到的干擾和失真的程度,，以確保信號能夠正確傳輸并被正確地解碼,。信號完整性分析通常包括以下方面：

1.時域分析：通過分析信號在傳輸路徑中的時域響應(yīng)，包括上升時間,、瞬態(tài)響應(yīng)等,，來評估信號完整性。

2.頻域分析：通過分析信號在傳輸路徑中的頻率響應(yīng),，包括截止頻率,、帶寬等，來評估信號完整性,。

3.時鐘分析：時鐘信號在高速數(shù)字系統(tǒng)中起著極為重要的作用,，因此，在信號完整性分析中也需要對時鐘信號進(jìn)行分析,。

4.信號干擾分析：分析在信號傳輸路徑中可能出現(xiàn)的各種干擾,，如串?dāng)_、輻射干擾等,，以評估信號完整性,。通過對信號完整性進(jìn)行分析，可以幫助設(shè)計人員在系統(tǒng)設(shè)計的早期發(fā)現(xiàn)和解決信號干擾和失真的問題,，提高系統(tǒng)的可靠性和性能,。

通過對信號完整性進(jìn)行分析，可以幫助設(shè)計人員在系統(tǒng)設(shè)計的早期發(fā)現(xiàn)和解決信號干擾和失真的問題,，提高系統(tǒng)的可靠性和性能 校準(zhǔn)信號完整性分析安裝