半導體工藝的進步，使芯片的集成規(guī)模越來越大，芯片的時鐘頻率越來越高，導致信號的上升/下降時間變短。當時鐘頻率超過50 MHz時，PCB的信號走線必須以傳輸線考慮。

　　1 信號完整性概述

　　信號完整性是指信號在電路中以正確的時序和電壓做出響應(yīng)的能力。反之，如果信號在電路中不能以正確的時序和電壓電平做出響應(yīng)，就意味著出現(xiàn)了信號完整性問題。反射和串擾是導致信號完整性問題的比較普遍的因素［1］。

　　反射是傳輸線上的回波。如果傳輸線上阻抗不連續(xù)，就會引起信號的反射。反射信號分量的大小主要由反射系數(shù)決定［2］。反射系數(shù)的計算如式（1）：

　　其中，Z0是傳輸線的特征阻抗，Zt是導致不連續(xù)的阻抗。

　　傳輸線的特征阻抗Z0定義為傳輸線上任意點處電壓與電流的比值。在PCB設(shè)計中，傳輸線主要考慮微帶線和帶狀線兩種。因此，在計算特征阻抗時應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)的傳輸線類型去近似計算［3］。微帶線的特征阻抗計算公式如式（2）：

　　其中，W（mm）為導體寬度，T（mm）為導體厚度，H（mm）為介電體厚度，εr為電路板材料的介電常數(shù)。

　　串擾是指當信號在傳輸線上傳播時，由于電磁場的相互耦合而在相鄰信號線上產(chǎn)生的不期望噪聲電壓干擾信號，即不同傳輸線之間的能量耦合。如圖1所示。

　　串擾是互容Cm和互感Lm聯(lián)合作用的結(jié)果。通常定義被干擾傳輸線接近驅(qū)動器一端的串擾為近端串擾（也稱后向串擾），被干擾傳輸線遠離驅(qū)動器一端的串擾為遠端串擾（也稱前向串擾）。

　　互感即感性耦合，是由已驅(qū)動的傳輸線上電流變化產(chǎn)生的磁場在沒有被驅(qū)動的傳輸線上引起感應(yīng)電壓從而導致的電磁干擾。互感Lm的幅值可以通過式（4）計算：

　　2 信號完整性的解決辦法

　　2.1 反射的解決措施

　　傳輸線上的反射會對數(shù)字系統(tǒng)的性能造成嚴重的負面影響。因此，必須采取有效措施對反射進行抑制。根據(jù)反射產(chǎn)生的原因，本質(zhì)上有三種辦法可以減小反射的影響：（1）降低系統(tǒng)頻率；（2）縮短PCB走線；（3）在傳輸線兩端分別端接一個與傳輸線特征阻抗相匹配的阻抗，以消除反射。相比之下，只有第三種方法是比較合理的。

　　采用阻抗匹配的辦法主要有兩個策略：（1）在負載端進行匹配，即并聯(lián)端接匹配；（2）在信號源端進行匹配，即串聯(lián)端接匹配。從系統(tǒng)設(shè)計角度看，應(yīng)優(yōu)先選擇策略（1），因為它在信號能量返回源端之前就消除了反射，即消除一次反射，可以減小噪聲、電磁干擾（EMI）以及射頻干擾（RFI）。策略（2）實現(xiàn)比較簡單，在實踐中也得到廣泛應(yīng)用［7］。

　　2.2 串擾的解決措施

　　串擾是由多種因素綜合作用的結(jié)果。在PCB設(shè)計中完全消除串擾是不可能的，只能采取有效措施最大限度地抑制它，只要把串擾抑制在噪聲允許范圍內(nèi)既可。通過對串擾產(chǎn)生的原因分析，在PCB設(shè)計時可以采取以下措施抑制串擾：在空間足夠大的情況下，可以盡量增加布線之間的距離；盡量減少相鄰網(wǎng)絡(luò)之間布線的平行長度；相鄰兩層之間布線應(yīng)該采取垂直布線，以減少相鄰層間串擾；可以在兩線之間插入地線，或者采用布地線屏蔽關(guān)鍵的信號線［8，9］。