今日的电源规划人员和测验工程师都在尽力寻觅十分小的渐进改进计划，来进步功率转化功率，或下降规划中的损耗。这要求可以精确评价和丈量十分小的功用进步。
几乎在功率转化器的每个部分都存在损耗源，要害区域一般包含开关半导体、磁性元件和整流器。即便功用只改进了几个百分点，乃至是不到百分之一，或许也会具有严重的含义。而为了精确评价和丈量这么小的功用进步，反常精确的丈量至关重要。
大多数示波器都带有10X衰减无源探头，由于这种探头适宜在各式各样的运用中进行丈量。这些探头的额外带宽一般为DC ~ 500 MHz，一般可以丈量高达几百伏的电压。当然运用通用探头进行功率丈量也是可以的，但与这些专为功率运用规划的探头比较，其不或许供给所需的精度，来推进改进功率转化功用。
信号灵敏度
咱们看一下通用探头存在短板的实例。在电源规划和丈量中，一个常见的应战是把噪声与纹波电压离隔。在本例中，咱们要运用通用10X探头勘探3.3 V电源。问题在于， 10X探头没有供给满足的灵敏度，触发波形中存在的周期噪声。这些探头十分适宜许多通用电子丈量，由于它们进步了示波器的电压规模，供给了相对较高的带宽。
可是，为了丈量几十毫伏的小信号， 1:1 (1X)探头会是更好的挑选，由于它导致的信号衰减不大，不会把信号向下推进到示波器的噪底。惋惜的是，这种灵敏度优势被它的带宽下风抵消了，其带宽一般只要15 MHz左右。假如这种带宽对丈量不行，那么最好运用无源2X探头。
事实证明，在这种运用中，2X探头是正确的挑选。看一下图1中的波形。黄色轨道是10X探头，它调整到每格10 mV的最低笔直设置;蓝色波形是2X探头。可以把2X探头调理到每格2 mV的最低笔直设置。由于电源输出会发生3 mV纹波的信号，因而很明显，10X衰减的探头不太适宜这种丈量。
图1. 运用2X探头(蓝色轨道)和10X探头(黄色轨道)丈量3.3 V电源。
差分丈量
上面评论的纹波丈量，仅仅电源规划和调试中可以安全高效地运用单端(参阅地电平)探头的许多运用中的一种。但许多功用转化丈量要在起浮环境中完结，这些运用中是不能参阅地电平的。
图2指明晰没有绑到接地，要求差分丈量技能的多种常见的功率转化丈量：
1. MOSFET上的漏极到源极电压(VDS)
2. 续流二极管上的二极管电压
3. 电感和变压器电压
4. 未接地的电阻器中的电压降
图2. 推/拉功率转化器上的部分差分丈量点。
可以通过多种办法履行差分丈量，包含：
· 运用两只单端探头，核算电压差
· 运用带有专门规划的起浮输入的示波器
· 挑选与丈量最匹配的差分探头
运用两只单端探头
一种常用技能是运用两只单端探头，每只探头的地线接地，并在被测元件的两边顶级，如图3所示。然后把示波器设置成显现通道1和通道2之差。这有时称为 “A-B”，它运用示波器中的数学运算来显现两条通道的电压差。在需求进行差分丈量，但没有适宜的测验设备时，工程师有时会运用这种技能。
图3. 运用两只单端探头进行准差分丈量。
这种办法有几个问题。只要在探头和示波器通道十分匹配时(包含增益、偏置、推迟和频响)，这种办法才会得到很好的丈量成果。该办法不能供给十分好的共模按捺(铲除两个输入共有信号的任何AC部分或DC部分)。此外，假如两个信号没有正确定标，或许会呈现示波器输入过载的状况，得到过错丈量成果。
运用起浮输入
咱们也可以运用“起浮”示波器。这些示波器的每条输入通道在电气上与机箱接地阻隔，然后示波器运用电池供电。示波器机箱到接地的寄生电容也十分低。起浮示波器的这些阻隔特色，可以运用一只绝缘的无源探头来进行差分丈量。这些仪器十分便利，运用简洁，作用好。可是，差分电压探头的%&&&&&%较低，要求高度平衡。
匹配的差分探头
为取得最好的丈量精度，运用技能指标与丈量使命相匹配的差分探头一般是最佳的挑选。差分探头是有源器材。它们在探头顶级有一个专门规划的差分放大器，只丈量通过两个测验点的电压，而不论任一测验点和接地之间的电位是多少，这就大大简化了勘探使命，消除了某些或许的差错来历。别的，由于它们只丈量差分电压，因而它们还可以疏忽并铲除或许存在的共模AC摆幅或DC偏置电压。
由于被测器材(DUT)不同部分的丈量或许有着彻底不同的要求，因而有必要审慎地挑选探头。在图4所示的实例中，手边的使命是丈量被测电源MOSFET开关器材的开机损耗、关机损耗以及传导损耗。图4是带有丈量点TP1和TP2的MOSFET的简化示意图。
图4. 带有多个测验点的MOSFET的简化示意图。
被测器材是一种“通用”电源，规划为从国际各国的AC线路(或“市电”)电压供电。仅此一项，就给工程师的测验要求及测验设备提出了多项要求：
· 这种器材的额外输入电压一般在80 VAC ~ 250 VAC或更宽。为表征全球各种输入电压下的功用，不只要履行一项丈量，还要在多种输入电压下履行一系列丈量。这适用于被测验的每个功用参数。开关特色(及相应损耗)估计在每个输入电压上都不同，或许不会以线性办法改变。这不只进步了要履行的丈量总数，还需求在丈量之间完成可重复性。
· 由于输入供电电压高达250 VAC，开关MOSFET中漏极和源极之间的电压估计会到达354 V或更高。勘探解决计划必需具有满足的通用性，来丈量这些电压以及在某些测验中还要可以丈量低得多的电压。
被测电源的开关速率为250 kHz。依据丈量带宽常用的5倍规律，这相当于要求1.25 MHz的丈量带宽。但这是实践国际信号速度的简化版，由于开关器材的实践上升时间估计会超越它一个量级。相同，或许还要调查尖峰、瞬态信号和其他噪声。假如要丈量上升时间为几十纳秒的信号，那么探头的上升时间应在几纳秒。为在这个运用实例中精确地进行丈量，丈量体系的带宽应在350 MHz或更高。
小结
挑选最好的探头与运用关系密切，因而有必要了解运用的丈量要求，保证探头与作业彻底习惯。对许多功率电子丈量来说，差分探头是一个清晰的挑选，特别是没有参阅地电平的丈量。对参阅地电平的丈量，单端探头是一个很好的挑选，但留意不要运用10X探头，避免过度衰减小信号。对低压信号，如纹波，最好运用1X探头或2X探头。
