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從高壓線電壓，嵌入式的電源到音頻設(shè)計和串行信號通信，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)，去對付那些細(xì)小，信噪比不高的難纏信號，而這經(jīng)過普通的單端對地測試無法企及。

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

這聽起來在功能上沒有很重大的差別，但卻會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，單端丈量很簡略一個忽略造成對地短路。原本，在操作時把單端探頭與被測試設(shè)備的外殼銜接，經(jīng)過電源線終究接地，這是一種相對安全的方式，由于它建立了一條阻抗相對較低的到地回路，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，帶來的成果往往會有毛刺攪擾，比如系統(tǒng)過載導(dǎo)致的尖峰電流信號等等。甚至有時候你還沒開始測試呢，正負(fù)極的鱷魚夾一個不當(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呢？答案是要堵截到地回路，用兩只示波器表筆別離點(diǎn)測信號的兩頭，兩支表筆的地線相連可是不接入電路，這樣就能保證被測點(diǎn)沒有到地回路。

也許最簡略的辦法便是在標(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)離被測件，一起用兩根探頭別離勘探被測元件的兩頭，再提醒一次特別注意不要短路。之后把兩個通道測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”。

請注意，這種測試辦法一個直接的代價是多占用一個通道，還有一個問題是電壓丈量的差錯在這個辦法中是累加性的，也便是說用兩個探頭，固有的差錯簡直翻倍。

所以，即便在傳統(tǒng)設(shè)備中，兩個單端探頭偽差分的測試辦法也不可取，人們大多會選擇一種更高雅（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，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。

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。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。現(xiàn)在你知道差分探頭有多么好用了，可古怪為什么他們在示波器丈量中不那么隨處可見呢？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，有時候幾支差分探頭的價格抵得上一臺示波器主機(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)對地環(huán)噪聲非常敏感，這時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。從這個圖上來看，電感電流遭到好幾個因素的影響，頗為雜亂，具體來說便是Vin,Vout和負(fù)載的靜態(tài)直流電流。這是一個很值得展現(xiàn)差分丈量的電路。

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