在许多不同的应用中，工程师经常面临验证、调试或分析数字信号行为的挑战。 数字信号是由一系列具有高频正弦分量的模拟信号所叠加而成，并形成具有区分数字值的边缘。 测量这些信号的挑战是，如果没有仔细地理解和考虑测量的各个方面而进行较为简单的测量，则提供的结果可能不正确。
本文讨论了在典型数字子系统中测量高频数字信号的基本原理，以及如何获得最佳、最可靠的结果来分析系统的信号完整性。
假设
由于完全理解数字系统知识量需要大量的知识，本文假设您熟悉以下概念：数字信号、阻抗匹配、传输线、数字信号端接和示波器。 此外，假定所有互连(电缆)都具有50Ω特性阻抗。
测量数字系统信号完整性的基础知识
为了介绍测量数字系统信号完整性的概念，我们将评估一个基本的数字信号测量，如同示波器是系统的一部分一样。 这意味着数字线路的输出通过附件直接连接到示波器：
图1：示波器与数字仪器的数字输出串联。 两个仪器通过VHDCI转SMB接线盒相连接。 这种常见情况可用于验证附件端子输出端的信号完整性。
在本例中，示波器位于传输线的末端，这意味着信号与示波器端接。 示波器如果采用1MΩ端接，则意味着方波信号将完全反射回发射器。如果使用50Ω端接，将不存在任何反射信号，同时示波器感测到的电压减半。 这种电压降是由于当交流信号通过50Ω特性阻抗电缆到达发射器处的50Ω源阻抗时，会形成50Ω的分压器电路。
图2：图1装置的示意图。
得到的测量结果将准确显示待测件(UUT)所接收到的传输线末端数字信号。下面是各种不同的探测应用场景。
使用并行连接的示波器测量数字信号完整性
一个更复杂的场景是在示波器没有端接信号时尝试测量数字信号的完整性。在这种场景中，由数字仪器生成方波输入到待测件中，我们希望示波器探针与数据传输并行连接，以便在信号通过传输线介质传播时查看信号：
图3：系统上示波器探针测量简图。探针并联连接，以便在信号通过传输线时观察数字系统。
在这种情况测量数字信号时，需要考虑两个主要因素：手持式探针对电路的影响和位置。 在并联配置下使用探针测量数字信号时，应仔细分析和理解探针连接到电路后输入阻抗、电容和电感的变化。 例如，具有高输入电容的无源探针可能会滤除信号中的较高频率分量(舍入误差、减慢边缘过渡)，导致信号失真。 如果探针会大幅增大电容且导致信号失真，则可以考虑使用有源探针。 此外，接地线会使电路电感增大，这也可能导致信号的边缘过渡较为缓慢。 理想的接地线很短，应尽可能连接到靠近探测信号的地方，以尽量避免电感回路的产生。
确定此装置中探测数字信号的位置时，有几点基础知识可以帮助您了解如何获取最佳结果以及装置如何根据传输线中的探针位置进行更改：
