從根本上來(lái)說(shuō)，示波器是一種測(cè)量電壓（在Y軸上）與時(shí)間（在X軸上）關(guān)系的儀器，且所有的電壓測(cè)量都是在兩點(diǎn)之間進(jìn)行的。在設(shè)計(jì)示波器時(shí)，大多數(shù)設(shè)計(jì)者都期望這兩點(diǎn)中的一點(diǎn)能夠牢固地接地。因此，示波器的探頭參考引線會(huì)電氣連接到BNC輸入的外殼，進(jìn)而連接到機(jī)箱，最終通過(guò)電源引線接地。

然而，這種設(shè)計(jì)卻帶來(lái)了示波器用戶經(jīng)常遇到的問(wèn)題：許多電壓測(cè)量值并不以接地為參考。差分電壓和浮動(dòng)電壓在實(shí)際應(yīng)用中無(wú)處不在，這給用戶帶來(lái)了不小的困擾。

當(dāng)電壓不直接參考地時(shí)，我們稱之為“浮動(dòng)電壓”。同樣地，當(dāng)在兩點(diǎn)之間測(cè)量電壓，且這兩點(diǎn)都不是接地的，我們稱之為“差分電壓”。此外，信號(hào)通常通過(guò)兩條線路進(jìn)行差分傳輸，一條線路傳輸?shù)男盘?hào)與另一條線路相反，這樣的設(shè)計(jì)可以使接收器有效地抑制任何共模噪聲。

例如，CAN總線的差分信號(hào)就是CAN高電平和CAN低電平之間的差異，這種差分傳輸方式可以很好地抑制共模噪聲。除此之外，開(kāi)關(guān)模式電源、三相電源、電流感應(yīng)電阻器以及生物信號(hào)等也都可能遇到浮動(dòng)或差分信號(hào)的問(wèn)題。如果在此類信號(hào)測(cè)量中錯(cuò)誤地引入了接地引線，輕者可能導(dǎo)致信號(hào)失真，重者甚至可能損壞被測(cè)器件。

針對(duì)浮動(dòng)測(cè)量的問(wèn)題，有幾種可能的解決方案。但直接斷開(kāi)電源插頭處的接地線并不可取，因?yàn)檫@會(huì)使機(jī)箱和所有BNC輸入都失去接地保護(hù)，增加觸電的風(fēng)險(xiǎn)。

一種更安全且常用的方法是使用兩個(gè)探頭進(jìn)行偽差分測(cè)量。具體來(lái)說(shuō)，就是使用兩個(gè)探頭分別測(cè)量?jī)蓚€(gè)點(diǎn)，然后反轉(zhuǎn)一個(gè)通道的信號(hào)，并通過(guò)數(shù)學(xué)方法從一個(gè)通道中減去另一個(gè)通道的信號(hào)。這樣，我們就可以只顯示差分信號(hào)，同時(shí)確保測(cè)量的安全性。然而，這種方法也存在一些限制，比如需要兩個(gè)通道和一個(gè)數(shù)學(xué)通道來(lái)產(chǎn)生一條跡線，而且探針之間的任何不平衡都可能導(dǎo)致通道之間的偏斜和低共模抑制比（CMRR）。

因此，對(duì)于需要高精度和高安全性的測(cè)量場(chǎng)景，更優(yōu)雅的解決方案是使用有源差分電壓探頭。這種探頭具有真差分測(cè)量、高CMRR以及每次測(cè)量只需一個(gè)示波器通道等優(yōu)點(diǎn)。它可以有效地解決浮動(dòng)電壓和差分電壓的測(cè)量問(wèn)題，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和安全性。