随着人类对高速数据处理与运算的需求，电脑技术的进步一日千里。而电脑的架构，除了IC晶片制程的尺度越来越小，各元件彼此间的互连密度也越来越密集，操作频率更是越来越高，在频率提高的同时，计时(timing) 精度也必须越来越精确。目前数字信号的操作频率虽然只有数百个MHz，但是由于它的上升与下降时间很短(数百ps) ，因此频率范围往往到达数个GHz。也就是说，一个完整的数字信号，除了本身的频率外，其高次谐波分量也必须考虑。而一个印刷电路板不论是封装或是主机板，其几何结构与电路的谐振频率也差不多位于这一个范围。不当的电源供应系统设计会导致电源品质的恶化，甚至造成系统无法正常操作。

此外，由于元件的密度越来越高，数量越来越多，降低每个元件的功耗是当务之急。因此，低操作电压与小振幅(swing)是普遍的设计趋势。然而，操作电压越低，也表示它越容易受到杂波的影响。这些杂波来源很广，如信号的耦合或串扰，相邻两信号之间的相互干扰(Inter-Symbol Interference, ISI)，电磁辐射(EMI/EMC)等。但是，影响最大的是电源的杂波，特别是当数个信号同时开关时所产生的同时切换杂波(simultaneous switching noise, SSN)。

以上是电源完整性方面最突出的两个问题。通常，整个电源供应系统除了包含电路系统外，也包括了由电源面与接地面所形成的电磁场系统。电力(Vcc)从电源供应器输入后，经过电路通孔（via）到达电源面与接地面，再通过其他通孔接到壳体或外包装上，最后再由电源岛与接地岛(power/ground island)通过接合线(wire-bonding)或倒装晶片渗透到IC晶片内部。其中，为了获得高频电力传输，可以加旁路电容(by-pass capacitor)；而为了使电源稳定，可以加去耦电容。这个电源供应系统的谐振频率已进入微波范围，高频杂波容易被储存在某些特定谐振频率上，造成电源品质降低。

电源完整性与信号完整性有密切的关系。稳定而无杂波的电源供应是良好信号品质的基石，而良好的信号品质也能降低杂波的产生，两者相辅相成。更进一步说，电源完整性会影响计时的偏移量(timing skew)。良好的电源供应除了提供阻抗值稳定的电源外，还应该有效的降低电源杂波对计时的影响。

电源品质的好坏直接影响信号品质。好的电源必须具备电压稳定与快速供电的能力。所谓电压稳定是指所提供的电压波动很小。除了对时间的波动很小外，对不同位置的波动也很小。至于快速供电的能力主要是指当I/O buffer切换时，电源的供应可以迅速弥补消耗，也就是电路上等效电感的效应很小。问题可以分成两类，一是电源供应阻抗，也就是目标阻抗(target impedance)；另一个是电压面与接地面(PWR/GND planes)所形成的谐振腔。

1、电源传输阻抗

所谓电源传输阻抗是指在电源传输时所遇到的等效阻抗。一般情况下，电源供应都是直流，但是当I/O buffer快速切换时，电源内除了直流成分也有交流成分。而交流成分的频率很高且范围很广，因此必须考虑阻抗匹配与谐振问题。电源传输阻抗值越小，不匹配导致的反射效应越小，也就是电源内杂波越小，品质也越好。基本上，从图1可以看出，整个电力传输是电感性(主要来自于via及PWR/GND inductance)，阻抗值会随着频率而变大。

2、电压面与电源面的谐振

一旦某个谐振频率在操作时被激发，表示某个电压面与电源面之间形成一个谐振腔。这个谐振腔会累积杂波能量，导致电源供应波动，也就是当元件汲取电压的瞬间是忽高忽低，造成输出信号不稳定甚至无法操作。这个现象在多个I/O buffer同时切换时会更加恶化。然而这些杂波是如何进入谐振腔，一般来说，可以有几个途径。一是I/O buffer切换时，流经电源面与接地面的撬棍（crowbar）电流；另一种是信号在基准面上的回传电流或信号电流流经via上的辐射杂波。然而，进入谐振腔必须要相位相同才能持续累积，所以同时切换输出(SSO)时的撬棍电流是杂波的主要来源。

在PCB的电压面与电源面的设计上，谐振频率与品质因数是比较重要的参数。首先，谐振特性不仅会发生在电压面与接地面之间，而且电压面与电压面，接地面与接地面也会形成谐振腔。也就是只要有两个金属面之间就可以储存电磁能，形成谐振。另外在多层的PCB结构中，层与层之间的耦合亦增加问题的复杂性。此外，PCB上的via、电容、电感及电阻等元件也会改变整个谐振特性。