在示波器測量系統中，高壓差分探頭作為信號傳輸的關鍵鏈路，承擔著將待測信號完整可靠接入示波器的重要功能，是實現精準測量分析的基礎組件。

高壓差分探頭屬于有源探頭范疇，具備兩個輸入端口（正相端與反相端）及獨立接地端的獨特結構。其工作原理是通過 50Ω 單端電纜將輸出信號傳輸至示波器通道，輸出信號幅值與兩輸入端的電壓差值呈線性比例關系。這種探頭主要應用于動力工程、電子通信、航空航天等領域的計量儀器，特別適合觀測以相互參考為基準（而非以地為參考）的差分信號。

從技術原理來看，高壓差分探頭基于差分放大機制工作。其核心由兩個參數特性一致的晶體管以直接耦合方式構成差分放大器，當兩個輸入端接入等幅同相的信號時，輸出端會相互抵消為零，這種設計能有效抑制零點漂移，保障信號測量的穩定性。

在實際使用調節過程中，需重點關注以下操作要點：

一、垂直靈敏度的優化設置

調節示波器垂直檔位時，應確保波形在屏幕上占據約 6 格的顯示高度，同時避免超出屏幕范圍。之所以采用這一設置，是因為垂直檔位越小，示波器 ADC 的采樣精度越高，能顯著提升電壓測量的準確性。建議采用 "逐檔微調" 方式，從較大檔位開始逐步降低，直至波形顯示達到最佳狀態。

二、信號傳輸線的規范使用

1. 雙絞傳輸技術

測量時應采用輸入線雙絞的連接方式，這種布線方法可有效減小環路面積，降低空間磁場的感應干擾。在電磁輻射較強的環境中，雙絞傳輸能大幅減少噪聲拾取，實驗數據表明可使共模噪聲抑制比提升 30dB 以上，是保障高頻信號測量精度的關鍵措施。

1. 避免使用延長線

嚴禁在探頭與被測電路間接入延長線。延長線的寄生電容會使輸入電容等效增大，導致高頻信號產生反射現象。實測顯示，接入 1 米延長線會使探頭帶寬從 1GHz 驟降至 300MHz 以下，嚴重影響高頻信號的測量完整性。

三、接地系統的優化處理

• 接地環路電感應控制在 1nH/cm 以內，建議使用彈簧接地夾替代傳統鱷魚夾，可將接地電感從 50nH 降至 5nH 以下
• 被測點與探頭接地端的距離需≤3cm，過長的接地路徑會引入額外的共模干擾
• 多通道同步測量時，各探頭接地端需保持等電位連接，避免接地電位差導致的測量誤差

四、特殊場景應對策略

1. 高壓浮地測量

當測量電壓超過 1000V 時，需選用額定電壓符合 CAT III 1500V 標準的專用探頭，并確保接地端可靠連接保護地。

1. 高頻開關信號測量

對于上升時間 < 5ns 的信號，需啟用探頭的高頻補償功能，通過調節探頭上的補償電容（典型值 5-50pF），使幅頻響應在全頻段保持 ±1dB 的平坦度。

正確掌握高壓差分探頭的使用調節技巧，能顯著提升開關電源、電機驅動等高壓電路的測量精度。

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審核編輯 黃宇