差分探頭，Differential Probes，是探頭的一種，差分探頭是利用差分放大原理設計出來的示波器探頭。

差分探頭主要是針對浮地系統(tǒng)的測量。

差分探頭可將任意間的兩點浮接信號，轉(zhuǎn)換成對地的信號，以供應示波器、電表、或計算機使用。非常多的電路，尤其是電機電路，含有直流抵補(DC OFFSET) 或交流抵補(AC OFFEST)甚至完全沒有對地回路，此時冒然使用示波器將造成觸電，或損壞示波器，或造成電線走火，此時唯有使用差分探頭才是最好的選擇。

電源系統(tǒng)測試中經(jīng)常要求測量三相供電中的火線與火線，或者火線與零（中）線的相對電壓差，很多用戶直接使用單端探頭測量兩點電壓，導致探頭燒毀的現(xiàn)象時有發(fā)生。這是因為：大多數(shù)示波器的“信號公共線”終端與保護性接地系統(tǒng)相連接，通常稱之為“接地”。這樣做的結(jié)果是：所有施加到示波器上，以及由示波器提供的信號都具有一個公共的連接點。該公用連接點通常是示波器機殼通過使用交流電源設備電源線中的第三根導線地線，將探頭地線連到一個測試點上。如果這時使用單端探頭測量，那么單端探頭的地線與供電線直接相連，后果必然是短路。這種情況下，我們需要差分探頭進行浮地測量。

差分探頭工作原理及用途

差分探頭主要用于觀測差分信號。差分信號是相互參考、而不是以地作為參考點的信號。普通的單端探頭也可以測量差分信號，但得到的信號與實際信號相差很大，有可能出現(xiàn)“地彈”現(xiàn)象。

差分放大原理是指一對信號同時輸入到放大電路中，然后相減，得到原始信號。差分放大器是由兩個參數(shù)特性相同的晶體管用直接耦合方式構(gòu)成的放大器。若兩個輸入端上分別輸入大小相同且相位相同的信號時，輸出為零，從而克服零點漂移。

常見的差分探頭中有一類是針對低壓信號的，在高速的數(shù)字電路中這種差分信號比較常見，這一類差分探頭的測量電壓常見的幅值是±8V，帶寬一般在1GHz以上；另一類是專門針對高壓測量的，測量電壓高達上KV，在開關(guān)電源測量中這種差分信號比較常見，這類差分探頭叫高壓差分探頭，測量電壓一般在KV級別，帶寬在20MHz—100MHz范圍內(nèi)比較常見。

差分探頭3大重要指標：

帶寬 (通用)：所有探頭都有帶寬。探頭的帶寬是指探頭響應導致輸出幅度下降到70.7%(-3 dB)的頻率。在選擇示波器和示波器探頭時，要認識到帶寬在許多方面影響著測量精度。在幅度測量中，隨著正弦波頻率接近帶寬極限，正弦波的幅度會變得日益衰減。在帶寬極限上，正弦波的幅度會作為實際幅度的70.7% 進行測量。因此，為實現(xiàn)最大的幅度測量精度，必需選擇帶寬比計劃測量的最高頻率波形高幾倍的示波器和探頭。這同樣適用于測量波形上升時間和下降時間。波形轉(zhuǎn)換沿(如脈沖和方形波邊沿)是由高頻成分組成的。帶寬極限使這些高頻成分發(fā)生衰減，導致顯示的轉(zhuǎn)換慢于實際轉(zhuǎn)換速度。為精確地測量上升時間和下降時間，使用的測量系統(tǒng)必需使用擁有充足的帶寬，可以保持構(gòu)成波形上升時間和下降時間的高頻率成份。最常見的情況下，使用測量系統(tǒng)的上升時間時，系統(tǒng)的上升時間一般應該比要測量的上升時間快4-5 倍。在開關(guān)電源領域，一般50MHz的帶寬就基本夠用了。

CMRR (共模抑制比)：共模抑制比(CMRR)是指差分探頭在差分測量中抑制兩個測試點共模信號信號的能力。這是差分探頭的關(guān)鍵指標，其公式為：CMRR = |Ad/Ac|。其中：Ad = 差分信號的電壓增益。Ac = 共模信號的電壓增益。在理想情況下，Ad 應該很大，而Ac 則應該等于0，因此CMRR無窮大。在實踐中，10,000:1 的CMRR 已經(jīng)被看作非常好了。這意味著將抑制5 V 的共模輸入信號，使其在輸出上顯示為0.5 毫伏。由于CMRR 隨著頻率提高而下降，因此指定CMRR 的頻率與CMRR 值一樣重要。CMRR對于測量全橋或者半橋電路的上管驅(qū)動波時，顯得尤為重要，這也是高壓差分探頭測量這類信號時的難點。

畸變：畸變是輸入信號預計響應或理想響應的任何幅度偏差。在實踐中，在快速波形轉(zhuǎn)換之間通常會立即發(fā)生畸變，其表現(xiàn)為所謂的“減幅振蕩”。差分探頭的兩個差分輸入線非常長，常見的有50cm左右，如果差分探頭這個指標設計不好，那么測量的信號容易產(chǎn)生畸變。市場上不同廠家的差分探頭測出的結(jié)果可能不同，有的相差甚遠，這個指標就是其中原因之一。

當然差分探頭還有輸入阻抗，輸入電容，精度，衰減系數(shù)等指標，市場上各個廠家差別不大，一般也不會出問題，所以這里就不一一介紹了。

審核編輯 黃宇