信號(hào)完整性可以分為狹義和廣義，狹義信號(hào)完整性主要關(guān)注傳輸線上的信號(hào)質(zhì)量，廣義信號(hào)完整性則既包括了俠義信號(hào)完整性，也包含電源完整性以及電磁干擾等相關(guān)的內(nèi)容。

從狹義上來(lái)說(shuō)通常我們需要考慮信號(hào)完整性的信號(hào)，也就是常說(shuō)的高速信號(hào)。因此在判斷一個(gè)信號(hào)是否會(huì)遇到SI相關(guān)問(wèn)題的時(shí)候，首先是要確定這個(gè)信號(hào)算不算高速信號(hào)。

針對(duì)高速信號(hào)的定義，網(wǎng)上有多種不同的說(shuō)法。比如：

頻率大于50MHZ的信號(hào)；

需要考慮趨膚效應(yīng)帶來(lái)的影響時(shí)的信號(hào)；

邊沿時(shí)間小于100PS的信號(hào)；

上升時(shí)間小于6倍信號(hào)的傳輸延時(shí)；

這些說(shuō)法都有一定的道理，相對(duì)而言最合理的應(yīng)該是上升時(shí)間小于6倍信號(hào)傳輸延時(shí)。這里面信號(hào)的上升時(shí)間可以通過(guò)IBIS模型或是數(shù)據(jù)手冊(cè)獲?。ㄍǔＰ盘?hào)的上升時(shí)間取電平幅度值從10%上升到90%的時(shí)間范圍，在IBIS模型中給出的上升時(shí)間取的是電平幅度變化值的20~80%）。而傳輸延時(shí)則可以按照總長(zhǎng)度除信號(hào)傳播速度進(jìn)行計(jì)算，傳輸速度簡(jiǎn)易近似值約為6mil/ps。

為此我們?cè)谶@里設(shè)計(jì)了兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)，利用最常見(jiàn)的阻抗不匹配產(chǎn)生反射，并查看反射造成的影響來(lái)驗(yàn)證這條經(jīng)驗(yàn)公式。

01 實(shí)驗(yàn)1：同等的邊沿時(shí)間，不同的傳輸距離 第一組實(shí)驗(yàn)中，信號(hào)的邊沿時(shí)間都是100ps，傳輸長(zhǎng)度分別是60mil和600mil，根據(jù)傳輸速度進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)長(zhǎng)度為60mil，傳輸延時(shí)是10ps，10（傳輸延時(shí)）*6<100（信號(hào)邊沿時(shí)間），因此不構(gòu)成高速信號(hào)的條件。當(dāng)長(zhǎng)度為600mil，傳輸延時(shí)是100ps，100（傳輸延時(shí)）*6>100（信號(hào)邊沿時(shí)間），此時(shí)構(gòu)成高速信號(hào)的條件。

分別放置A和B兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)波形。可以明顯的看到，當(dāng)不用作為高速信號(hào)考慮的時(shí)候（波形A），阻抗帶來(lái)的影響沒(méi)有表現(xiàn)出來(lái)。而滿足高速信號(hào)的條件后，測(cè)試的阻抗問(wèn)題會(huì)帶來(lái)明顯的影響（波形B）。

02

實(shí)驗(yàn)二:同等傳輸距離，不同的信號(hào)邊沿時(shí)間

第二組實(shí)驗(yàn)我們將走線的長(zhǎng)度同樣調(diào)整為600mil（傳輸延時(shí)約100PS），不同之處在于，作為對(duì)比的C和D兩個(gè)信號(hào)的邊沿上升時(shí)間分別為100ps與1000ps。同樣根據(jù)我們的計(jì)算公式，對(duì)于C信號(hào)：100*6>100，滿足高速信號(hào)的定義。對(duì)于D信號(hào)：100*6<1000，不滿足高速信號(hào)的定義。

對(duì)于結(jié)果也是在預(yù)料之中，滿足高速信號(hào)定義的，阻抗不匹配帶來(lái)明顯反射。不滿足高速信號(hào)定義的，信號(hào)受到的影響很小。

03 實(shí)驗(yàn)總結(jié)

當(dāng)一個(gè)信號(hào)不滿足高速信號(hào)的定義時(shí)，很多引起信號(hào)質(zhì)量問(wèn)題的因素都可以忽略。這也是為什么在早期的電路中沒(méi)有信號(hào)完整性這個(gè)概念，早期的器件由于生產(chǎn)工藝等多種原因，決定了信號(hào)的邊沿上升時(shí)間緩慢，達(dá)不到需要考慮傳輸線效應(yīng)的地步。

而判斷是否屬于高速信號(hào)，使用的是邊沿時(shí)間，而不是更為大家接受的頻率。這是因?yàn)楦哳l不一定等于高速，同樣，低頻信號(hào)也不能完全忽略它不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)完整性的問(wèn)題。比如一個(gè)30MHZ的信號(hào)，如果其上升沿非常陡峭，達(dá)到了我們關(guān)于高速信號(hào)的定義，一樣需要注意其信號(hào)完整性的問(wèn)題。

之所以一再?gòu)?qiáng)調(diào)邊沿時(shí)間，是由于信號(hào)中的低頻分量主要影響信號(hào)的幅度，而高頻分量影響邊沿。一個(gè)信號(hào)的邊沿越陡峭，其含有的高頻分量也就越多。