宽带宽示波器和有源探头的用户向来能够在单端探头和差分探头之间作出挑选。丈量单端信号
(对地参阅电压)，你运用的是单端探头，而丈量差分信号 (正电压对负电压)，你运用的是差分探
头。那么，为什么你不能只买差分探头来丈量差分信号和单端信号呢？实践情况是，你能够这样做，但又存在实实在在的理由使你不能这么做。与单端探头比较，差分探头价格较贵，运用不大便利，带宽也较窄。
新的探头体系结构，如 Agilent 113X 系列的体系结构能够勘探差分信号，也能够勘探单端信号，并且根本上使人们不对立运用差分探头。这些探头是经过可交换的端头来供给这种才能的，而各种可交换的头经过优化，能够点测、刺进插座和焊入探头。这种结构给有源探头的用户提出了新问题：丈量单端信号，究竟该用差分探头仍是该用单端探头？答案是应由功能和可用性两个方面的权衡成果来确认。
只需运用Agilent 1134A型 7 GHz 探头扩大器的简化模型 (图1) 和已测数据以及焊入的差分和单端探头端头 (图 2)，你就能够比较它们的带宽、保真度、可用性、共模按捺特性、可重复性和尺度巨细等方面的不同。这些探头端头的物理连线几许形状相同，所以它们之间的首要功能不同是由差分拓扑结构和单端拓扑结构引起的。探头功能丈量是选用 Agilent E2655A 纠偏/功能验证夹具和 Agilent 8720A 20 GHz 向量网络剖析仪或许 Agilent Infiniium DCA (数字通信剖析仪)采样示波器进行的。
图 1 差分探头和单端探头的简化模型的首要差异在于，差分探头的地线电感是与扩大器输入端串联的，而不是与探头的“地”串联的。
图 2 单端探头端头和差分焊点埋入探头端头的扩大图标明单端探头既简略又尺度很小。
如前所述，单端探头的带宽一般比差分式探头宽。那么，这种不同是由物理学的某些根本规律决议的，仍是完成差分体系结构这一实践情况构成的？为了讨论这个问题，请看差分探头和单端探头的连线寄生参数的简化模型（图 1）。差分探头和单端探头的几许形状相同导致它们的电感和电容值也相同。宽、扁的导体(探头片)能够下降单端探头的 LG (接地电感)值,但不显着。要注意的是，差分探头的两个输入端都有一个结尾电阻器，而单端探头只在信号输入端有一个结尾电阻器，地线中则没有电阻器 (在实践探头中为一个0Ω的电阻器)。这些电阻器是恰当按捺输入连线的LS和CS引起的谐振所必需的 (参阅文献 1)。
对单端探头模型的剖析标明晰电感器和%&&&&&%器的价值和 LG 的重要作用。在高频段，接地电感会在被测设备地和探头地之间发生一个电压，然后削减衰减器/扩大器输入端的信号强度。假如你能下降 LG，探头的带宽就能够增大。
要削减接地电感，就要缩短地线或许加粗地线。极限条件下，抱负的地线是短而宽的平面导体，或许是围住信号线的圆柱体(构成同轴探头连线)。这些抱负的地线关于实践的勘探来说一般都是不切实践的，并且还会大大下降单端探头的可用性。把单端探头约束在一个无法用于实践丈量的同轴夹具中也是不实践的。
对用差分信号 (VCM=0, VP=VM) 驱动的差分探头模型的剖析标明，由于正信号连线和负信号连线的固有对称性，这两根连线之间存在着一个净信号值为零的平面。人们能够把这个“有用的”地平面看作是与被测设备接地平面和探头扩大器地线衔接的。考虑到这个有用的接地平面，你就能够剖析半个电路的模型，在这一模型中，地平面上方的信号环路面积大约是整个环路的一半，因此，具有单端探头模型电感的一半。对这半个电路模型的剖析标明其带宽宽得多了。此外，这个有用地平面是抱负的地线，而又不阻碍探头的可用性。
当一个单端信号源驱动差分探头时，人们能够选用叠加原理来确认整个呼应特性。在该模型中，你能够经过使 VCM=VP=VM 来施加单端信号。关于叠加的第一项，你要堵截 VCM，而关于第二项，你要堵截 VP 和 VM。第一项便是对单端信号的差分重量的呼应，所以该呼应与前面的剖析相同。第二项是对单端信号共模重量的呼应，所以，探头的共模按捺特性决议这一呼应。
假如探头具有杰出的共模按捺特性，则对单端信号的总呼应便是对单端信号的差分重量的呼应。假如探头的共模按捺特性不够好，则其成果就会以差分信号和单端信号丈量值之差的方式表现出来。图 3 中的赤色曲线和绿色曲线标明这两种呼应之间实践上没有不同。
图 3 示出了勘探一个单端信号的差分探头 (绿色) 和勘探一个单端信号的单端探头 (蓝色)的已测频率呼应曲线。两种探头用的都是 7GHz 探头扩大器。探头的带宽界说为探头输出除以探头输入所得的值再下降 3 dB 的频率。很显然，差分探头端头的带宽比单端探头宽得多 (7.8 GHz 对 5.4 GHz)。两种探头因其连线都运用了恰当的阻尼电阻器而具有杰出的频率平整度。
图 3 差分探头和单端探头频率呼应曲线标明差分探头的呼应曲线更宽、更平整。
图 4a 示出了差分探头的对大约 100 ps上升时间输入阶跃的已测时域呼应曲线。图 4b 示出了单端探头的对大约 100 ps上升时间输入阶跃的已测时域呼应曲线。在这两幅图中，红线是探头的输出，而绿线是探头的输入。要注意的是，这两幅图没有示出探头的阶跃呼应，但却标明晰两种探头对 100 ps阶跃的盯梢有多好。丈量阶跃呼应特性，要求输入是抱负的、上升时间十分快的阶跃。在这种情况下，差分探头的上升时间要比单端探头快。这两种探头对 100 ps阶跃的盯梢都十分好。
图 4 在差分扩大器 (a) 和单端扩大器 (b) 对 100 ps上升时间电压阶跃的呼应曲线 (红线) 之间几乎没有不同，可是，差分扩大器的呼应没有过冲现象，并在 75 ps之内便进入了稍窄的差错带。
共模按捺特性对差分探头和单端探头来说都是一个问题。关于差分探头而言，在正负两个探头
输入端加上同一个信号，不该发生任何输出；而关于单端探头而言，在信号输入端和接地输入端加上同一个信号也不该发生任何输出。若输出为零，则所加信号的共模按捺便是无穷大。
差分探头模型和单端探头模型都示了探头衰减器/扩大器地线到“大地”地线之间有一个电阻器和一个电感器 (图 1)。这两个元件构成了由探头电缆屏蔽层和大地地线组成的传输线（或“天线”）所产出的阻抗的简化模型。这一外部形式阻抗是很重要的，由于当你给单端探头加一个共模信号时，LG 值就与这一外部形式阻抗一同组成了一个分压器。此分压器对抵达扩大器的地线信号起衰减作用。由于扩大器的信号和地线输入信号遭到的衰减各不相同，在扩大器的输入端上就呈现了一个净信号，然后使扩大器有输出信号。地线电感越大，共模按捺才能越低，所以当运用单端探头时，坚持地线尽量短是很重要的。相同重要的是要注意这个外部形式信号对内部形式信号没有直接的影响，后者是同轴电缆内部正常的探头输出信号。可是，反射的外部形式信号的确会影响探头扩大器的地线信号，因此直接影响内部形式信号。
当你给差分探头加上一个共模信号时，衰减器/扩大器的正负两个输入端都有同一个信号。所发生的仅有输出信号是该扩大器按捺特性的函数，它与连线电感无关。
在勘探一个叠加在共模噪声上的单端信号时，究竟是单端探头仍是差分探头具有更好共模按捺特性呢？答案取决于单端探头的地线电感和差分探头扩大器的共模按捺特性。就本例的差分探头和单端探头而言，图 5 标明晰差分探头的共模按捺功能要比单端探头大许多。因此，在存在很大的共模噪音时，用差分探头来丈量更为准确。这是差分探头与单端探头之间很典型的差异，除非单端探头的接地衔接的电感十分小，而这一点在实践实践中是很难做到的。值得注意的是，这儿所剖析的单端探头的共模按捺特性与大都单端探头相同好，乃至更好，由于这儿用的探头地线很短。图 5 所示的共模呼应特性为：差分共模呼应 = 20 log(VOC/VIC)，式中VIC 是正负两个输入端上的一起电压，VOC 是加上 VIC 后探头的输出电压。单端共模呼应 = 20 log(VOC/VIC),式中 VIC 是信号输入端和接地输入端上所施加的一起电压，而 VOC 是加上 V%&&&&&% 后探头的输出电压。
图 5 虽然差分探头和单端探头都具有某种共模按捺才能，但差分探头 (赤色) 的功能则要好得多，它在 5 GHz 时的最小共模按捺大于 20dB。另一方面，单端探头 (蓝色) 在 2.5 GHz 时的共模按捺只有约 7dB。
可重复性
高频探头存在的一个问题便是其丈量的可重复性。在抱负的情况下，探头、电缆和操作的手三者的方位不该引起探头丈量成果的改变。但不幸的是，这些要素常常影响丈量成果，究其原因，一般是外部形式阻抗发生了改变。外部形式阻抗比探头模型所示的更为杂乱，这是由于探头、手和电缆三者的方位对无屏蔽的传输线（或天线）都会发生很大的影响。
对外部形式阻抗发生改变的单端探头模型的剖析标明，这种外部形式阻抗改变会使呼应特性发生改变。此外，由于外部形式阻抗也是共模呼应特性的一个因子，所以这一阻抗的改变会使共模按捺特性发生改变。地线的电感越大，呼应特性就越差。
对外部形式阻抗发生改变的差分探头模型的剖析标明，这种外部形式阻抗改变对呼应特性几乎没有影响。扩大器的共模按捺会使呈现在探头扩大器地线上的任何信号遭到衰减，然后大大地下降由探头、手和电缆三者的方位构成的改变。
在图 3 中，差分探头的呼应曲线比单端探头要滑润。单端探头的呼应特性的崎岖大大都是由于外部形式阻抗的改变引起的，当这些阻抗变球能够衰减和停止外部形式信号，并减小外部形式阻抗的改变，然后略为减小探头、手和电缆三者方位发生的影响。
在差分探头和单端探头之间的比较或许会使你以为：无论是勘探差分信号仍是单端信号，差分式探头的功能都更好。因此要问，为什么还要运用单端探头呢？单端探头在许多情况下仍然能够获得令人满意的丈量成果，并且它选用不大杂乱的结尾网络，因此价格低、体积小。小的探头可在狭隘的区域内进行勘探，并可用多个探头衔接十分近的多个测试点。从这点来看，具有一个既可进行差分勘探又可进行单端勘探的勘探系统似乎是最好的。
在电子工业中，许多信号传输大多已从单端拓扑结构转向差分拓扑结构，以缓解地线信号颤动、串音和 EMI 等问题。差分勘探是丈量设备在这一新领域内发挥作用所不可或缺的。差分探头对单端信号的丈量作用之所以要比单端探头好，乃是由于在差分探头信号连线间的有用接地平面比大都单端探头器的可用(非同轴的)地线更抱负。新一代的差分探头运用便利，功能先进，经济实惠，既可勘探差分信号又可勘探单端信号，功能价格比很好。
