我們經(jīng)常聽到身邊的硬件工程師們提到關(guān)于信號完整性的話題。那么信號完整性具體是指什么呢?

信號完整性(Signal Integrity：簡稱SI)，指信號線上的信號質(zhì)量，是信號在電路中能以正確時序和電壓做出響應(yīng)的能力。當(dāng)電路中信號能以要求的時序、持續(xù)時間和電壓幅度到達(dá)接收端時，該電路就有很好的信號完整性。信號完整性問題包括誤觸發(fā)、阻尼振蕩、過沖、欠沖等，會造成時鐘間歇振蕩和數(shù)據(jù)出錯。

設(shè)計環(huán)節(jié)中，信號完整性是必不可少的考慮因素，當(dāng)然，在信號測試和調(diào)試環(huán)節(jié)，我們也應(yīng)對信號完整性問題引起重視，否則會引起測量結(jié)果誤差，影響工程師判斷，調(diào)試和改進(jìn)電路的方向。

在基礎(chǔ)的電子信號測量中，我們通常會選用示波器來對信號進(jìn)行測量。因此，如何選擇一款有利于信號完整性測量的示波器尤為重要。(文中主要討論的為數(shù)字示波器)接下來我們主要從幾個大方向介紹了哪些因素會影響信號完整性的測量。

一，帶寬

帶寬是我們對于示波器最直接認(rèn)知的一個指標(biāo)，他指的是當(dāng)頻率提高到某個值，輸入信號幅值剛好被衰減3dB 時所對應(yīng)的頻率點(diǎn)。對于信號完整性測量來說，帶寬越高越好。這句話從某種意義上來講是正確的。
我們知道，任何信號都可以分解成無數(shù)次諧波的疊加。理論上來說，帶寬覆蓋被測信號能量的99.9%，測量的誤差可以小于3%。根據(jù)我們一貫的經(jīng)驗(yàn)，帶寬的要求是被測信號的5倍。但是有這樣一種信號，他的基頻很低，但是卻有快速的上升時間，很有可能會引起振鈴現(xiàn)象，這意味著高次諧波能量占的比重大。這個時候，5倍法不再適用，并且我們無法得知，哪個頻率點(diǎn)我們剛好能覆蓋99.9%的能量。如果選擇的帶寬較低，則意味著這些高頻分量會被漏掉，我們沒法準(zhǔn)確地在示波器上重建信號。

所以，我們在考慮如何選擇示波器時，不僅要考慮帶寬的影響，同時也需要考慮到上升時間的影響。這兩者都是影響信號完整性的重要因素。

二，上升時間

事實(shí)上，上升時間并不僅僅指前文我們提到的信號的上升時間，對于示波器來講，也是具有上升時間這個指標(biāo)的。

我們?yōu)槭裁窗焉仙龝r間拿到和帶寬同等的高度來分析它?試想，兩個具備相同帶寬性能的示波器卻具有不同的上升時間。那么對于我們測量信號而言，選擇哪一個才能更加準(zhǔn)確地測量信號?尤其是在測量一些快沿和高速串行信號等復(fù)雜信號時。

首先我們先明確示波器的上升時間指的是什么。理論上來講，他是示波器放大器的階躍響應(yīng)，反映的是示波器前置放大器的瞬態(tài)響應(yīng)能力?；赗C模型的高斯響應(yīng)我們可以推導(dǎo)出：

上升時間=0.35/帶寬

事實(shí)上，實(shí)際示波器帶寬和上升時間的關(guān)系可能是0.35-0.5.這取決于示波器頻響曲線的形狀，有些示波器使用的是高斯型，有些是四階貝塞爾型，有些是升余弦型。

但在實(shí)際測量中，示波器配合探頭測量信號，這樣，示波器和探頭就組成了一個系統(tǒng)，我們可以得到以下的結(jié)論：

Rise_Time Measure2 = Rise_Time scope2+Rise_Time Probe2+Rise_Time Signal2

示波器和探頭的上升時間越小，越有利于真實(shí)地重建信號，對信號測量的誤差影響越小。

這意味著就算是相同的帶寬，示波器測量信號完整性的能力還可以通過示波器的上升時間來加以區(qū)分。
示波器真實(shí)的上升時間無法通過帶寬來進(jìn)行計算， 最可靠的方法只能是通過一個理想的階躍信號去測量。

三，頻率響應(yīng)

除了考慮上述帶寬和上升時間以外，同時我們也應(yīng)考慮在帶寬內(nèi)，是否具有平坦的響應(yīng)。不平坦的帶內(nèi)響應(yīng)，很有可能會導(dǎo)致信號的失真。所以，我們在示波器具備相同帶寬的同時，我們也可以要求示波器廠商提供示波器的頻響圖，以便考察。如圖為鼎陽SDS3000X示波器的幅頻特性曲線，可以看出，4個通道在帶內(nèi)的曲線都很一致且平滑。