示波器探头的种类很多，其中高压差分探头在开关电源应用中十分广泛，然而市场上差分探头生产厂家也不少，性能指标各不相同，造成测出的波形也不尽相同，工程师无法看到正确波形。

使用任何示波器探头时，您需要连接到电路上的两个点来测量它们之间的电压差。 对于单端探头，其中一个点必须是“地”，该点主要通过示波器连接到大地。但是，单端探头的问题之一是，当承载信号的导线拾取电背景噪声时，可能会遇到噪声或接地反弹问题。

当使用任何探头时，需要将两个探针输入连接到一个电路，以测量它们之间的电压差。

示波器探头单端测量是指输入信号与地之间的电压差。对于单端探头，其中一个点必须“接地”。差值被输入到示波器的输入。单端输入可能会受到噪声或地面反弹问题，因为携带信号的导线拾取了电子背景噪声。

下面我們讲述高压差分探头的主要指标和相关使用技巧。

什么是差分探头?

差分探头(Differential Probes)是示波器探头的一种，差分探头是利用差分放大原理计出来的示波器探头。

差分信号是什么意思？

了解差分探头，也要了解什么是差分信号。差分传输是一种信号传输的技术，区别于传统的一根信号线一根地线的做法，差分传输在这两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相同，相位相反。

在这两根线上的传输的信号就是差分信号。差分信号是互相参考，而不是参考接地的信号。

差分信号的优点

• 首先，差分信号具有很强的抗干扰能力。当噪声出现时，由于噪声是等值且同时作用在两个信号线上，所以噪声对两个信号的影响是一样的。此时两个信号之间的差值和没有干扰时的差值是一样的，所以差分信号能保持原信号的逻辑值，这就是说的它的抗干扰能力。
• 其次，差分信号能有效抑制电磁干扰（EMI）。这是因为两根线靠得很近，信号幅值相等，所以与地线的耦合电磁场的幅值也相等，但信号极性相反，这就像两个相同大小但方向相反的矢量，他们会相互抵消，这就是为什么差分信号能有效抑制电磁干扰。
• 再者，差分信号的时序定位准确。接收端以两根线上的信号幅值之差发生正负跳变的点，作为判断逻辑0/1跳变的点的。这就是为什么我们说差分信号的时序定位准确。

差分信号的缺点

• 首先，它需要两根线，这可能会使布线变得复杂。
• 其次，差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的两根线。

差分探头的主要指标

探头带宽

探头带宽是指探头响应导致输出幅度下降到70.7%(-3 dB)的频率。在选择示波器和示波器探头时，要认识到带宽在许多方面影响着测量精度。在幅度测量中，随着正弦波频率接近带宽极限，正弦波的幅度会变得日益衰减。在带宽极限上，正弦波的幅度会作为实际幅度的70.7% 进行测量。因此，为实现*大的幅度测量精度，必需选择带宽比计划测量的*高频率波形高几倍的示波器和探头。这同样适用于测量波形上升时间和下降时间。波形转换沿(如脉冲和方形波边沿)是由高频成分组成的。带宽极限使这些高频成分发生衰减，导致显示的转换慢于实际转换速度。为**地测量上升时间和下降时间，使用的测量系统必需使用拥有充足的带宽，可以保持构成波形上升时间和下降时间的高频率成份。*常见的情况下，使用测量系统的上升时间时，系统的上升时间一般应该比要测量的上升时间快4-5 倍。在开关电源领域，一般50MHz的带宽就基本够用了。

CMRR (共模抑制比)

CMRR共模抑制比是什么意思?

共模抑制比(Common Mode Rejection Ratio，简写CMRR，符号为Kcmr，单位是分贝db)是指差分探头在差分测量中抑制两个测试点共模信号信号的能力。共模抑制比是差分增益(Ad)和共模增益(Ac)的功率比。它意味着在差动探头的输出中会出现多少共模信号。这是差分探头的关键指标。

CMRR共模抑制比公式

其中：Ad?=?差分信号的电压增益。Ac?=?共模信号的电压增益。

在理想情况下，Ad?应该很大，而Ac?则应该等于0，因此CMRR无穷大。在实践中，10,000:1?的CMRR已经被看作非常好了。这意味着将抑制5V的共模输入信号，使其在输出上显示为0.5毫伏。由于CMRR随着频率提高而下降，因此指定CMRR的频率与CMRR值一样重要。CMRR对于测量全桥或者半桥电路的上管驱动波时，显得尤为重要，这也是高压差分探头测量这类信号时的难点。

60Hz 时 80 dB CMRR 是什么意思? 這也就是10000:1的Vout/Vin振幅比，这意味着两个引线共同的1000V, 60hz正弦波共模噪声将减少到100 mV (=1000V * 1/10,000)转移到示波器。

畸变是输入信号预计响应或理想响应的任何幅度偏差。在实践中，在快速波形转换之间通常会立即发生畸变，其表现为所谓的“减幅振荡”。差分探头的两个差分输入线非常长，常见的有50cm左右，如果差分探头这个指标设计不好，那么测量的信号容易产生畸变。市场上不同厂家的差分探头测出的结果可能不同，有的相差甚远，这个指标就是其中原因之一。