数字系统信号完整性相关的见解和原因、特点、影响和解决方案资料

　　信号完整性描述

　　根据定义，“完整性”是指“完整和无损害的”。 同样，一个具有良好的完整性的数字信号有干净、快速的上升沿；稳定和有效的逻辑电平；准确的时间位置和没有任何的瞬态跳变。

　　对于系统开发者而言，不断发展的技术，使得系统开发、生产和维护完整、无损害信号的数字系统越来越困难。

　　本文的目的是提供引一些有关在数字系统信号完整性相关的见解，并说明其原因，特点，影响和解决方案。

　　数字技术和信息时代

　　二十多年前出现的个人电脑和蜂窝电话技术，已经从技术创新逐渐演变为生活必需品。对于他们，总的发展趋势保持不变：要求更多的功能和服务，需要更多的带宽。第一代个人电脑，用户会为建立一个简单的电子表格而感到振奋。但到了现在，他们的需求详细的图形、高品质的音频，以及快速的流视频。此外，手机也不再仅仅只是满足人们的交谈需求。

　　我们周围的世界现在越来越多的依赖于信息快速、可靠的传递。术语“信息时代”是用来形容这个新的相互交织、相互依存，以数据为基础的时代。

　　半导体技术上持续的突破，已经在PC总线架构，网络基础设施，数字无线通信得到广泛的应用。在个人电脑，特别是在服务器处理器的速度已经升级到 GHz 的范围内，同时内存的吞吐量和内部总线速度也随之上升。

　　高速的数据传输技术支持更为强大的计算机应用，如 3D 游戏和电脑辅助设计程序。先进的三维图像需要大量的数据在 CPU、内存、显卡中进行传输。

　　计算机技术只是带宽信息时代的一个方面的。数字通信设备设计工程师（尤其是那些大力发展固网和移动网的基础设施）正逐步采用 40 G 的光、电数据传输技术。与此同时，在数字高清视频技术领域，正在设计下一代传输高清晰、互动视频的设备。

　　众多技术正在推动数据传输率进步。新兴的串行总线正在打破并行总线构架的瓶颈。在一些情况下，故意增加系统时钟抖动以减少意外辐射。更小、更密集的电路板，采用球栅阵列封装和埋孔设计，这些都已成为IC芯片供应商寻求最大限度地提高密度并尽量减少路径长度新的方式。

　　逐渐增长的带宽为数字系统设计带来的挑战

　　今天的数字带宽的“竞赛”需要有创新思维。现在的总线周期比20年前要快一千多倍。曾经在毫秒时间内发生的数据交互，现在要以纳秒来衡量。为了实现这一改进，信号边沿的速度比以往任何时候要快 100 倍以上。

　　然而，电路板的技术由于某些物理现实的限制，未能跟上信号带宽的发展。芯片见得传输时间大致没有发生变化。虽然几何尺寸缩小，电路板仍需要足够的空间容纳 IC 器件，连接器，无源元件，当然，还有总线本身。空间意味着距离，距离意味着延迟-这就是高速信号的最重要的挑战之一。