差分探头原理等效电路池田屋实业

什么是差分探头？

当使用示波器等测量信号时，差分探头检测从与传输信号的设备无关的地方产生的常见噪声，例如地面振动，并使用放大器将测量信号转换为这种噪声。设备放大并使测量更容易。

USB、HDMI等通信中，输出侧需要准确检测信号。如果差分探头使用不当，可能会损坏探头或无法获得准确的输出，因此请务必小心。

差分探头通常是由销售示波器的公司销售的，它们具有更好的连接性，因此*好从与示波器相同的公司购买差分探头。

许多通信设备的原型制造和产品测试阶段都会使用差分探头。使用示波器检测 USB 连接、HDMI 连接、DisplayPort 连接、以太网和 SATA 等通信中的噪声，并检查噪声是否影响产品以及影响产品的位置。

许多差分探头价格昂贵，因此在购买之前正确检查它们是否符合您将使用的标准非常重要。

差分探头的结构是两个性能完全相同的有源探头组合在一起。一个有源探头连接到发射被测信号的设备连接部分的正极端子，另一个连接到连接到负极端子。通过测量这两个探头检测到的信号之间的差异，可以检测到常见的噪声。

市场上有许多差分探头，旨在更轻松地使用示波器测量波形。为了更容易地使用示波器测量低压信号，您可以使用放大器对其进行放大，将部分电压传递到地以避免向示波器加载高压信号，或者将信号分成清晰的矩形。创造波浪的方法有很多种。

根据所使用的信号，如果选择适当，差分探头可以清晰地测量噪声。

差分探头是两个有源探头的组合，由于探头**直接连接到半导体电路的输入端，因此输入电容极小，有的在1 pF左右。另一方面，与使用衰减器的无源探头不同，输入电阻约为数十千欧至1兆欧。

因此，在将差分探头连接到高阻抗电路来测量波形时，必须考虑探头的影响来考虑测量结果。在这种情况下，有效的方法是将差分探头的等效电路连接到被测电路并模拟其效果。

对于差分探头，制造商公布的输入电阻和输入电容并联在一个引脚和 GND 之间。同样，输入电阻和输入电容并联在另一侧引脚和GND之间。因此，差分探头两个引脚之间的输入电阻加倍，输入电容减半。请根据该阻抗对被测电路的影响来判断测量结果。

探头用于测量稳定信号。如果没有探头，电路操作将因电缆的电容而改变。这对高频测量有特别强烈的影响。

有源探头在**的输入部分使用半导体元件。有源探头本身的输入电容也非常低，有的输入电容小于 1 pF。

探头的输入电容也会影响波形。无源探头比有源探头具有更大的电容成分，并且在脉冲上升时会出现大量振铃，即波形中的振动。

差分探头适合观察浮动信号，但典型探头对于差分电压和接地电压的耐受电压仅为 30V 至 100V 左右。需要大型高压探头来测量处理高电压的电路（例如商用电源）中的浮点。市场上有差分电压6,000V以上、接地电压2,000V以上规格的产品。

使用高压差分探头进行测量时，两个引脚必须分开足够的距离以防止放电。结果，由于引线的阻抗，在高频范围内出现振铃，并且幅度波动很大。作为对策，使用绞合在一起的两根引线是有效的。

电路中的噪声可大致分为差模噪声和共模噪声。差模噪声是通过电路中的导体传导的噪声。

另一方面，共模噪声是部分信号通过地或外壳返回，并且输入信号和返回信号同相的噪声。共模噪声被认为难以应对，因为噪声的传播方式很复杂。

高压差分探头是测试开关电源工作情况的非常有效的工具。开关稳压器会产生共模噪声，导致接地电压波动数百伏。

如果使用差分探头，应该能够抵消并观察地电压波动，但实际上，不可避免地会在差分输出中加入一些地电压波动。为了减少这种变化的影响，您需要选择具有良好共模抑制比 (CMRR) 的探头。