摘要：

廣義上講，信號完整性包括由于布局布線、電氣互連、電源、器件等引起的所有信號質量及延時等等問題。信號完整性問題是一個系統性問題，其主要原因是信號頻率提升導致的信號邊沿變陡，陡峭的上升沿包含更加復雜的高頻信號及其分量，其相互作用下可能導致信號產生嚴重的畸變。PCB板的工藝參數、元器件及在PCB板上的布局、高速信號的布線等等這些問題都可能引起信號完整性問題，導致系統工作不穩定，甚至完全不能正常工作。

我對這塊的認識相對比較簡單，信號完整性問題主要研究兩個方面的問題：信號的幅度(電壓)和信號時序。

信號能以要求的時間、順序、電壓幅度到達接收端時，該電路就有很好的信號完整性。否則，就容易出現信號完整性問題。信號完整性主要表現在振鈴、串擾、反射、延遲、時序錯誤、抖動等幾個方面。

1、振鈴

振鈴是一種出現在信號快速轉換時，附加在高速信號轉換邊緣上，且有一定衰減速度的震蕩失真信號的現象。

2、串擾

串擾在電子學上是指兩條信號線之間的耦合現象。這是因為空間距離近的信號線之間會出現不希望的電感性和電容性耦合從而互相干擾。電容性耦合會引發耦合電流，而電感性耦合則引發耦合電壓。在印刷電路板設計和集成電路設計中，串擾是一個比較棘手的問題。

3、反射

反射是指信號在傳輸線上傳輸時，當高速PCB上傳輸線的特征阻抗與信號的源端阻抗或負載阻抗不匹配時，發生反射，使信號波形出現過沖、下沖和由此導致的振鈴現象。如下圖所示：

過沖（Over shoot）是指信號跳變的第一個峰值（或谷值），它是在電源電平之上或參考地電平之下的額外電壓效應；

下沖（Under shoot）是指信號跳變的下一 個谷值（或峰值）。過大的過沖電壓經常長期性地沖擊會造成器件的損壞，下沖會降低噪聲容限，振鈴增加了信號穩定所需要的時間，從而影響到系統時序。

4、延遲，時序錯誤

信號延遲和時序錯誤是指信號在PCB的導線上以有限的速度傳輸，信號從驅動端發出到達接收端，其間存在一個傳輸延遲。過多的信號延遲或者信號延遲不匹配可能導致時序錯誤和邏輯器件功能混亂。

5、抖動

抖動是指事件的理想定時與實際定時之間的偏差。一般這樣定義抖動：“信號的某特定時刻相對于其理想時間位置上的短期偏離為抖動”。為了理解這個概念，假設我們正在發送一個數字正弦波并在坐標紙上繪制其圖形。每個正方形相當于一個時鐘脈沖；由于垂直線之間的間隔是等距的，因此最后我們可以得到一個完美的周期性時鐘信號。在每個時鐘脈沖上，獲取3個數據點并將各點繪制在坐標紙上。由于它具有周期性，因此我們得到一個精準的正弦波。

            周期性采樣時鐘可讓數字系統進行正確、精準的通信。   

現在，我們假設垂直線之間不是等距的。這樣會使時鐘信號的周期性不那么明顯。當繪制數據時，它們之間的間隔并不相同，因此看起來不正確。

如果時鐘信號發生了抖動，將引起數字波形發生變形。

在上圖中，可以看到時鐘信號電平的切換距離是不均勻的；這就是時鐘的抖動。盡管上圖抖動較為夸張，但是它說明了抖動的時鐘會導致采樣在不均勻的時間間隔上觸發。這種不均勻導致要記錄和復制的波形發生變形。