纯粹的逻辑设计已不够用，如今的系统速度还有一些其它影响必须理解并考虑，但很多工程师却不习惯于这样思维。过去的数字设计师把精力主要放在信号之间的时序问题上，现在则必须考虑器件内部及之间的信号参数问题，这些因素综合起来导致信号完整性问题大幅度增加，使排除故障的工作比以前更难。
多数数字故障排除工作的第一道防线是逻辑分析仪，这种通用仪器使用户能以多种格式存储、触发和观察数字信号。连接到被测系统的探针把数据送到逻辑分析仪多个不同的通道，然后通过逻辑分析仪按时序显示可及时看到数字脉冲串及其相关位置。状态显示格式以被测电路时钟信号决定的时序来观察数据，借助于反汇编程序和处理器软件支持包能进一步对这些结果进行说明，逻辑分析仪可用低级二进制方式表示高级指令。
逻辑分析仪有着很高通道数、深存储记忆和高级触发，可从众多测试点上获得数字信息，然后连续显示信息。产生的时序图清楚且便于理解，易于与预先设计的数据进行比较，在二进制水平确定系统工作是否正常。这些时序图通常是寻找危及信号完整性问题的出发点。
但不是每个逻辑分析仪都适合现代快速串行总线数据速率下的信号完整性分析，它必须具备一些先进的性能才能满足这些要求，包括8GHz采集速率(125ps 时序分辨率)、成千个可配置通道、256M以上存储深度、无转接器高密度压缩探针等等。除了这些硬件特性之外，目前高端逻辑分析仪还带有高级分析软件包，帮助用户从获得的二进制数据上得到高级代码并做出解释，后一种特性在分析信息打包串行数据时是不可缺少的。
很多数字问题通过观察缺陷数字信号的模拟波形显示可以更好地理解，虽然问题以数字脉冲位置发生错误的形式出现，但原因可能与模拟特性有关。在小幅值信号转化为错误逻辑状态或当上升时间缓慢而引起脉冲时序转变时，这些模拟变化就会变成数字故障。
数字存储示波器(DSO)可以捕捉每个数字周期的细节部分，直至一个脉冲或边沿。DSO能抓到其它工具无法得到的一次性事件，特别是在高速信号环境下，DSO是发现诸如瞬变和抖动等问题的最佳工具。
与逻辑分析仪一样，示波器如果要用于信号完整性测量，则必须满足严格的性能指标。现在的高级示波器在全采样速率下多个采集通道上带宽高达6GHz，记录长度高达32M，另外还具有低电容移动探针以及多种自动化、分析和一致性测量软件，可以满足要求。
逻辑分析仪和DSO是两种强大的信号完整性故障排除工具，随着整合技术的最新进展，将这两种工具合在一起使其功能又得到增强。