信号完整性是指在高速数字电路设计中，保证信号在传输过程中保持其完整性的能力，即确保信号的稳定、准确和及时的接收。信号完整性分析的目的在于确保电路中所传输的所有信号都能正确地被接收，信号之间不会相互干扰，从而不降低接收信号的质量，同时保证信号不会损坏电路中的任何元件，并且信号不会对电磁频谱造成污染。
高速设计的关键在于边沿时间，通常当驱动器的上升/下降时间小于传输网络的4到6倍时，该网络将呈现高速或分布式网络的行为。信号完整性领域是介于数字设计和模拟电路理论之间的一门学科。信号完整性的研究能够帮助设计者优化互联结构的性能，同时控制成本，因此它是高速数字设计的重要组成部分。
信号完整性分析通常涉及以下几个方面：
1. 信号质量：信号质量的评估包括了信号的噪声容限、信号的反射、信号的串扰、信号的码间干扰（ISI）以及同步切换噪声（SSN）等问题。
2. 传输线理论和模型：传输线理论解释了信号在线路上传播时的行为，包括反射、传输线特性阻抗、以及信号传输时的电磁效应等。模型化方法是分析和解决信号完整性问题的必要手段，包括传输线模型、端接方案和拓扑结构等。
3. 器件模型：包括晶体管级模型和IBIS模型等，用于模拟和预测实际电路中的器件行为。
4. 管理信号质量：端接方案是用于提高信号完整性的技术之一，通过适当地在传输线的末端加入电阻等元件以减少信号反射。此外，拓扑结构对信号完整性也有显著影响。
5. 高速电路设计分析技术：包括电源完整性分析和高速PCB设计与仿真分析，这些都是保证信号在高速条件下稳定传输的关键技术。
信号完整性分析中的实用技术手段包括：
- 使用正确的端接技术：端接技术可以减少反射，从而提升信号质量。
- 理解并控制信号传输中的串扰效应：串扰是高速电路设计中常见的问题，需要合理设计走线以最小化干扰。
- 应用传输线模型：传输线模型可以帮助预测和分析信号在传输过程中的表现。
- 采取有效的布局布线策略：布线时应考虑信号的完整性问题，如避免过长的走线、减少分支走线等。
信号完整性问题处理不当会造成多种后果，包括但不限于系统性能下降、误码率增加、电磁干扰增加、电源平面波动等。因此，在设计高速电路时，信号完整性分析是一项不可或缺的工作。
在高速电路设计中，边沿速率（即信号上升和下降时间的快慢）是决定信号完整性问题发生的临界因素之一。边沿速率的提高会带来更高的传输线行为和电源/地平面波动等高速问题。高速设计中的传输行为是按照集总参数模型还是分布式参数模型，取决于边沿速率与传输网络长度的比例。
信号完整性分析及设计是一项涉及电子工程多个方面的复杂工作，需要综合运用信号理论、传输线模型、器件物理特性以及高速电路设计技术，才能有效地解决高速电路设计中的信号完整性问题，提高电路的整体性能和可靠性。
