半导体工艺的前进，使芯片的集成规划越来越大，芯片的时钟频率越来越高，导致信号的上升/下降时间变短。当时钟频率超越50 MHz时，PCB的信号走线有必要以传输线考虑。
1 信号完好性概述
信号完好性是指信号在电路中以正确的时序和电压做出呼应的才能。反之，假如信号在电路中不能以正确的时序和电压电平做出呼应，就意味着呈现了信号完好性问题。反射和串扰是导致信号完好性问题的比较遍及的要素[1]。
反射是传输线上的回波。假如传输线上阻抗不接连，就会引起信号的反射。反射信号重量的巨细首要由反射系数决议[2]。反射系数的核算如式(1)：
其间，Z0是传输线的特征阻抗，Zt是导致不接连的阻抗。
传输线的特征阻抗Z0界说为传输线上恣意点处电压与电流的比值。在PCB规划中，传输线首要考虑微带线和带状线两种。因而，在核算特征阻抗时应该依据相应的传输线类型去近似核算[3]。微带线的特征阻抗核算公式如式(2)：
其间，W(mm)为导体宽度，T(mm)为导体厚度，H(mm)为介电体厚度，εr为电路板资料的介电常数。
串扰是指当信号在传输线上传达时，因为电磁场的彼此耦合而在相邻信号线上发生的不希望噪声电压搅扰信号，即不同传输线之间的能量耦合。如图1所示。
串扰是互容Cm和互感Lm联合效果的成果。一般界说被搅扰传输线挨近驱动器一端的串扰为近端串扰（也称后向串扰），被搅扰传输线远离驱动器一端的串扰为远端串扰（也称前向串扰）[4]。
互感即理性耦合，是由已驱动的传输线上电流改变发生的磁场在没有被驱动的传输线上引起感应电压然后导致的电磁搅扰。互感Lm的幅值可以通过式(4)核算：
2 信号完好性的处理方法
2.1 反射的处理方法
传输线上的反射会对数字体系的功能形成严峻的负面影响。因而，有必要采纳有用方法对反射进行按捺。依据反射发生的原因，实质上有三种方法可以减小反射的影响：(1)下降体系频率；(2)缩短PCB走线；(3)在传输线两头别离端接一个与传输线特征阻抗相匹配的阻抗，以消除反射。相比之下，只要第三种方法是比较合理的。
选用阻抗匹配的方法首要有两个战略：(1)在负载端进行匹配，即并联端接匹配；(2)在信号源端进行匹配，即串联端接匹配。从体系规划视点看，应优先挑选战略(1)，因为它在信号能量回来源端之前就消除了反射，即消除一次反射，可以减小噪声、电磁搅扰（EMI）以及射频搅扰（RFI）。战略(2)完成比较简单，在实践中也得到广泛应用[7]。
2.2 串扰的处理方法
串扰是由多种要素归纳效果的成果。在PCB规划中彻底消除串扰是不可能的，只能采纳有用方法最大极限地按捺它，只要把串扰按捺在噪声答应范围内既可。通过对串扰发生的原因剖析，在PCB规划时可以采纳以下方法按捺串扰：在空间足够大的情况下，可以尽量添加布线之间的间隔；尽量削减相邻网络之间布线的平行长度；相邻两层之间布线应该采纳笔直布线，以削减相邻层间串扰；可以在两线之间刺进地线，或许选用布地线屏蔽要害的信号线[8，9]。
3 信号完好性仿真成果剖析
3.1 本体系硬件结构
本体系选用三星S3C6410处理器，主频高达667 MHz，PCB规划选用8层结构。首要选用两片32 MHz的DDR SDRAM，一片128 MHz的NAND FLASH，一片32 MHz的NOR FALSH，网卡接口，CAMERA标准接口和其他一些外围接口。S3C6410处理器和其他芯片都是高集成度芯片，布线宽度选用3 mil～4 mil。
3.2 仿真环境和模型
现在业界首要有三大公司的EDA东西可进行信号完好性仿真剖析，即Cadence的SpecctraQuest、Mentor公司的Hyperlynx和Ansoft公司的SIwave[10]。因为整个体系的PCB是使用Cadence东西进行规划的，因而，本文挑选SpecctraQuest作为仿真剖析的软件。
用于板级仿真的器材模型首要有spice和IBIS。IBIS作为行为级模型，它的仿真精度通过实践验证彻底满意仿真剖析所需求的精度。因而，本体系的仿真模型选用IBIS模型。
3.3 仿真成果剖析
3.3.1 反射仿真剖析
在本体系中，从S3C6410到DDR SDRAM的差分时钟信号SCLK和SCLKN的频率高达133 MHz，是一个非常要害的信号，网路拓扑如图2所示。
通过仿真剖析得知，在没有进行阻抗匹配时，信号质量很差。图3显现了差分信号波形。由图3可以看出差分对接纳端的差模信号波形严峻失真。因而，需求进行阻抗匹配，选用单电阻跨接匹配方法。通过考虑整个差分网络拓扑，使用公式(1)、(2)和(3)，最终折算匹配阻抗值大约为470 Ω。通过单电阻跨接匹配后的差分信号波形如图4所示。由图4可见，通过阻抗匹配后的差模信号具有很好的信号完好性。图5显现了实测的时钟信号波形。
3.3.2 串扰仿真剖析
本体系的视频信号也是一个要害信号，对噪声更灵敏。因而，需求把视频信号网络XDACOUT_0的相邻网络(XEINT0_KPROW0_GPN0和XM0RNB)对它的串扰噪声进行按捺。
图6是没有进行布线改进的串扰拓扑模型。通过给XEINT0_KPROW0_GPN0和XM0RNB网络发高电平脉冲，监测XDACOUT_0网络的信号波形，此刻XDACOUT_0网络的串扰噪声波形如图7所示，串扰噪声达到了219.735 mV，这是难以承受的。
因而有必要采纳相关串扰按捺方法来改进布线，依据板子布线空间的实践情况，通过添加XDACOUT_0与相邻网络之间的距离，削减平行走线的长度，在网络XDACOUT_0和XM0RNB之间布地线进行屏蔽。通过以上方法进行改进布线后，提取的拓扑如图8所示。改进后的串扰噪声波形如图9所示。由图可知，串扰噪声只要5.5481 mV，得到了很好的按捺，满意了规划要求。图10显现了实测的视频信号波形。
本文通过介绍信号完好性理论，对串扰和反射的成因进行讨论。使用Cadence公司的软件SpecctraQuest，以根据ARM11架构的S3C6410为主处理器嵌入式体系为载体进行信号完好性仿真剖析。处理了DDR SDRAM的差分时钟信号的反射问题和视频信号的串扰问题。本嵌入式体系通过实践调试后的时钟信号和视频信号满意规划要求，体系可以安稳作业。因而，在高速电路规划中，使用信号完好性理论进行仿真剖析，关于辅导工程实践具有重要的含义。
