Signaali terviklikkus on kogum parameetreid, mis kirjeldab elektrisignaali kvaliteeti. Digitaalelektroonikas esitatakse kahendväärtuste voogu pinge (või elektrivoolu) diskreetsete väärtustena. Fundamentaalselt on digitaalsignaal aga analoogsignaal, mistõttu mõjutavad ka seda erinevad efektid nagu müra, moonutus ja kadu. Väikeste kauguste ja madalate bitikiiruste korral võimaldavad isegi lihtsad elektrijuhid piisavat signaalikvaliteeti. Kõrgete bitikiiruste, pikemate kauguste ja ebasobivate elektrijuhtide korral võib aga elektrisignaali kvaliteet langeda punktini, kus seda tõlgendatakse vastuvõtval poolel ebakorrektselt põhjustades vigu või katkestusi. Signaali terviklikkus on oluline kõikidel elektroonika disaini tasemetel - integraallülituste sisemistel ühendustel, elektroonikakomponendi pakendi ühendusel trükkplaadiga, trükkplaadil olevatel viikudel ning süsteemidevahelistel ühendustel. Kuigi nende tasemete skaala ja disainimeetodid erinevad üksteisest, on neis esinevad signaali tervikklikusega seotud probleemid ühised.

Põhilisi probleeme signaali terviklikkusega põhjustavad ülekostvus, toiteallika müra, signaali moonutus ja kadu ning lülitustest tingitud ostsillatsioon. Kõrgsageduslikes kontekstides esineb ka signaalipeegeldusi.

Simuleerimine
-------------

Elektroonika disaini tööprotsessi käigus on võimalik hinnata loodud seadme signaali terviklikkust kasutades simulatsioone. Kasutades elektriahela simulatsiooni tarkvara (LTspice, Multisim jms), või simulatsiooni võimekusega trükkplaadi disaini tarkvara (Altium, EAGLE jms) on võimalik leida mitmeid signaali terviklikkust mõjutavaid parameetreid sh signaalide ülekostet, viikude impedantsi ning sagedusvastet ja diferentsiaalpaaride ajanihet.

Simuleerimise eeliseks on see, et vigade leidmiseks ja parandamiseks ei pea olema disain lõpetatud või toodetud, see aitab vältida kulukaid vigu ja tootmisprotsessidest tekkivaid ooteaegu. Puuduseks on aga vajadus kasutada spetsiaalset tarkvara, mis vajavad täpsete tulemuste jaoks palju informatsiooni.

Simuleeritud silmdiagramm, mis kujutab DDR3 SDRAM signaali lainekuju

Testimine
---------

Signaali terviklikkust saab testida kasutades ostsilloskoopi, võrguanalüsaatorit või teisi samalaadseid mõõteseadmeid. Tuhandete signaalilülituste mõõtmise korral saab koostada silmdiagrammi. Selle abil on võimalik välja lugeda mitmeid signaali parameetreid, mis kirjeldavad müra, moonutust ja ajastustäpsust. Signaali kandva viigu kõrvalasuvaid viike mõõtes on võimalik hinnata ülekostuvust.

Riistvaralise testimise eeliseks on kindel reaaleluline tulemus, mis võib erineda simulatsiooni omadest seni arvestamata jäänud omaduste või informatsiooni tõttu. Puuduseks on aga vigade parandamise ja muudatuste keerukus ning vajadus piisavalt võimekatele mõõteseadmetele. Kõrgsageduslike signaalide analüüsimiseks sobivad mõõteseadmed võivad aga väga kallid olla.

Ostsilloskoobiga mõõdetud silmdiagramm, 1.25 Gbit/s signaal, 12000 mõõtetulemust

Viited
------

1. 1 2  
"What is Signal Integrity?". *altium.com*. Altium Ltd. 1. oktoober 2021. Vaadatud 25. märtsil 2023.
2. ↑  
"The Basics of Signal Integrity Testing". *cadence.com*. Cadence Design Systems. 2021. Vaadatud 26. märtsil 2023.