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從高壓線電壓，嵌入式的電源到音頻設(shè)計(jì)和串行信號(hào)通信，無不可見差分丈量的身影，差分丈量給用戶提供了實(shí)實(shí)在在的便當(dāng)，去對(duì)付那些細(xì)小，信噪比不高的難纏信號(hào)，而這經(jīng)過普通的單端對(duì)地測(cè)試無法企及。

每個(gè)電子工程系一年級(jí)的學(xué)生都知道一個(gè)事實(shí)：兩點(diǎn)之間的電壓等于他們各自對(duì)地電壓的差值。假如我們把萬用表的兩支表筆放在一顆5號(hào)電池的兩頭我們也能得到正確的讀數(shù)，即便這時(shí)候萬用表是浮地的，沒有絕對(duì)電壓的參閱點(diǎn)。可是，關(guān)于示波器，狀況就變的有些雜亂了，由于示波器的設(shè)計(jì)往往是基于單端對(duì)地的方式，必須有一個(gè)地平面作為參閱輸入。一切的丈量通道都共享同一個(gè)地平面，也便是BNC端口的屏蔽殼，所以示波器一般來說都是丈量對(duì)地電壓。

這聽起來在功能上沒有很重大的差別，但卻會(huì)帶來非常不同的成果。最值得注意的，也是需要萬分當(dāng)心的便是關(guān)于功率電路，單端丈量很簡(jiǎn)略一個(gè)忽略造成對(duì)地短路。原本，在操作時(shí)把單端探頭與被測(cè)試設(shè)備的外殼銜接，經(jīng)過電源線終究接地，這是一種相對(duì)安全的方式，由于它建立了一條阻抗相對(duì)較低的到地回路，避免了高壓大電流從人體流經(jīng)到地。可是關(guān)于電路丈量自身來說，帶來的成果往往會(huì)有毛刺攪擾，比如系統(tǒng)過載導(dǎo)致的尖峰電流信號(hào)等等。甚至有時(shí)候你還沒開始測(cè)試呢，正負(fù)極的鱷魚夾一個(gè)不當(dāng)心碰到一同，就造成了系統(tǒng)短路燒毀。

那么有什么解決方案呢？怎么樣安全地丈量這樣的電路信號(hào)呢？答案是要堵截到地回路，用兩只示波器表筆別離點(diǎn)測(cè)信號(hào)的兩頭，兩支表筆的地線相連可是不接入電路，這樣就能保證被測(cè)點(diǎn)沒有到地回路。

也許最簡(jiǎn)略的辦法便是在標(biāo)準(zhǔn)示波器上憑借數(shù)學(xué)相減運(yùn)算來模仿差分丈量。具體來說便是用一對(duì)輸入通道，別離接單端探頭，把它們的地線相連，并且遠(yuǎn)離被測(cè)件，一起用兩根探頭別離勘探被測(cè)元件的兩頭，再提醒一次特別注意不要短路。之后把兩個(gè)通道測(cè)得的波形在示波器中進(jìn)行減法運(yùn)算，得到一組差分波形，這能夠叫做“偽差分丈量”。

請(qǐng)注意，這種測(cè)試辦法一個(gè)直接的代價(jià)是多占用一個(gè)通道，還有一個(gè)問題是電壓丈量的差錯(cuò)在這個(gè)辦法中是累加性的，也便是說用兩個(gè)探頭，固有的差錯(cuò)簡(jiǎn)直翻倍。

所以，即便在傳統(tǒng)設(shè)備中，兩個(gè)單端探頭偽差分的測(cè)試辦法也不可取，人們大多會(huì)選擇一種更高雅（一起也更昂貴）的方式來做浮地丈量：購買差分探頭。實(shí)在的差分輸入結(jié)構(gòu)能夠很好地抑制一起疊加在被測(cè)件兩頭的加性攪擾。這筆錢值得花，尤其是丈量一些靈敏的電路時(shí)，電源和電機(jī)等等構(gòu)成的噪聲攪擾較大。即便有可觀的共模攪擾，VSIG依然很好地還原了信號(hào)。

有源差分探頭跟他們的同胞兄弟單端探頭相比，具有無與倫比的性能優(yōu)勢(shì)。它們的共模抑制比很高而輸入容性阻抗很低。這有助于減小測(cè)試給電路帶來的額定負(fù)載，以及噪聲的影響，從而得到愈加實(shí)在的信號(hào)。現(xiàn)在你知道差分探頭有多么好用了，可古怪為什么他們?cè)谑静ㄆ髡闪恐胁荒敲措S處可見呢？為什么它們常常是不得已的選擇？

答案清楚明了，太貴了。差分探頭增加了研制和生產(chǎn)的本錢投入，有時(shí)候幾支差分探頭的價(jià)格抵得上一臺(tái)示波器主機(jī)了。

運(yùn)用差分丈量除了出于安全的考慮，你還能夠在一些單端探頭不起作用的時(shí)候把重要信息挖掘出來。典型的運(yùn)用便是丈量浮地點(diǎn)的特性，這些點(diǎn)對(duì)地環(huán)噪聲非常敏感，這時(shí)單端丈量由于共模噪聲的存在變得毫無用武之地。

我們來看一個(gè)嵌入式的DC/DC功率電路。快速的一瞥，我們還不能非常明確大功率電感是接地的還是浮地的。從這個(gè)圖上來看，電感電流遭到好幾個(gè)因素的影響，頗為雜亂，具體來說便是Vin,Vout和負(fù)載的靜態(tài)直流電流。這是一個(gè)很值得展現(xiàn)差分丈量的電路。

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