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(shè)計(jì)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(diǎn)浮接信號，轉(zhuǎn)換成對地的信號，以供應(yīng)示波器、電表、或計(jì)算機(jī)使用。非常多的電路，尤其是電機(jī)電路，含有直流抵補(bǔ)(DC OFFSET) 或交流抵補(bǔ)(AC OFFEST)甚至完全沒有對地回路，此時(shí)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(shí)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(diǎn)電壓，導(dǎo)致探頭燒毀的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。這是因?yàn)椋捍蠖鄶?shù)示波器的“信號公共線”終端與保護(hù)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(gè)公共的連接點(diǎn)。該公用連接點(diǎn)通常是示波器機(jī)殼通過使用交流電源設(shè)備電源線中的第三根導(dǎo)線地線，將探頭地線連到一個(gè)測試點(diǎn)上。如果這時(shí)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(jìn)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(diǎn)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(shí)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(shí)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(gè)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(gè)輸入端上分別輸入大小相同且相位相同的信號時(shí)，輸出為零，從而克服零點(diǎn)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(dá)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(biāo)：

帶寬 (通用)：所有探頭都有帶寬。探頭的帶寬是指探頭響應(yīng)導(dǎo)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(shí)，要認(rèn)識(shí)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(huì)變得日益衰減。在帶寬極限上，正弦波的幅度會(huì)作為實(shí)際幅度的70.7% 進(jìn)行測量。因此，為實(shí)現(xiàn)最大的幅度測量精度，必需選擇帶寬比計(jì)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(shí)間和下降時(shí)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(dǎo)致顯示的轉(zhuǎn)換慢于實(shí)際轉(zhuǎn)換速度。為精確地測量上升時(shí)間和下降時(shí)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(shí)間和下降時(shí)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(shí)間時(shí)，系統(tǒng)的上升時(shí)間一般應(yīng)該比要測量的上升時(shí)間快4-5 倍。在開關(guān)電源領(lǐng)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(gè)測試點(diǎn)共模信號信號的能力。這是差分探頭的關(guān)鍵指標(biāo)，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(yīng)該很大，而Ac 則應(yīng)該等于0，因此CMRR無窮大。在實(shí)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(dòng)波時(shí)，顯得尤為重要，這也是高壓差分探頭測量這類信號時(shí)的難點(diǎn)。

畸變：畸變是輸入信號預(yù)計(jì)響應(yīng)或理想響應(yīng)的任何幅度偏差。在實(shí)踐中，在快速波形轉(zhuǎn)換之間通常會(huì)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(gè)差分輸入線非常長，常見的有50cm左右，如果差分探頭這個(gè)指標(biāo)設(shè)計(jì)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(yuǎn)，這個(gè)指標(biāo)就是其中原因之一。

當(dāng)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(biāo)，市場上各個(gè)廠家差別不大，一般也不會(huì)出問題，所以這里就不一一介紹了。

審核編輯 黃宇