高压单端探头设计时，地线处理方法的研究

在电子测试测量领域，高压单端探头（如图1所示）作为测量高压信号的关键工具，核心在于保证信号完整性的情况下，将高压信号衰减至测量设备可接受的安全电压范围内。这要求探头不仅具备坚固的绝缘外壳，还要有性能良好的衰减电路来实现信号的大比例衰减。此外地线处理也至关重要，这即关系到测试人员的安全，又影响着探头自身的稳定性与信号传输的完整性。

本文旨在讲述高压单端探头设计中地线的处理方法，从电磁感应、寄生参数、接地阻抗和实际应用建议等四个方面进行分析。

（1）电磁感应

地线越长，形成的环路面积就越大，磁通量变化率也随之越大，更容易感应周围的电磁场，产生共模干扰电压，导致共模干扰更严重，造成对测量数据的干扰。例如，若地线长 20cm，在 100MHz 的电磁场中可能引入数十毫伏的干扰，导致低压信号（如几伏）的测量误差远超过 10%。当测试人员有低压测试的需求时，会导致测量结果与真实值的差异明显增大，引发较大的测量误差。

（2）寄生参数

导线本身会存在分布电感（约 1μH/cm），地线较长时，分布电感 L 会与探头电容 C 形成 LC 谐振回路，导致高频信号加剧衰减，测量带宽下降，同时信号边缘也会出现过冲或振铃现象，如方波测量时会出现顶部振荡的现象。

（3）接地阻抗

地线的直流电阻和交流阻抗随频率升高而增大。当信号频率较高时，长地线的感抗可能会达到数十欧姆，这会导致接地端的电位不稳，从而形成 “地弹” 噪声，使得信号在接地端产生反射，造成波形畸变，影响最终的测量结果。

（4）实际应用建议

我们可以通过加入接地弹簧来直接缩减实际物理长度，用弹簧代替传统导线，将地线的物理长度压缩至 1mm 以内（如示波器探头标配的接地弹簧），这样会大幅降低寄生电感；同时也可以将线分为两部分，间接的减小地线长度，减小环路面积、降低电感和阻抗，从而减少共模干扰、提升谐振频率。然而两部分之间的组装点有可能引入额外的接触阻抗，对接地效果产生影响，在组装环节，要保证各部件达成稳固可靠的电气连接，若连接出现松动、虚接等状况，将会使得地线阻抗出现异常波动，造成接地性能不稳定，影响整个系统的信号传输质量以及运行稳定性。

综上所述，高压单端探头的地线处理是兼顾安全性与准确性的关键。从电磁干扰抑制到寄生参数优化，从接地阻抗控制到短路径设计，都需要要在理论与实践中进行平衡，经过全面思考进行合理的地线处理。

审核编辑 黄宇