私たちは電力増幅器を使って信号を増幅したり、信号を検出する必要があるときに、高圧プローブと高圧差分プローブというテスト測定装置を使うかもしれませんが、高圧プローブと高圧差分プローブにはどんな違いがあるか知っていますか。

一、高圧プローブ及び差動プローブの基本概念

1.高圧プローブ：シングルエンド高圧信号の「降圧コンバータ」

高圧プローブの設計目標は、高振幅のシングルエンド信号、すなわち信号「一端が被測定点、他端がグランド（GND）」のシーンを測定することである。その核心原理は精密な分圧ネットワーク（通常は高圧抵抗、容量から構成され、「抵抗容量分圧」を実現して広帯域特性を保証する）を通じて、数千ボルト乃至数万ボルトの高圧信号を、固定比率（例えば100：1、1000：1）でオシロスコープが耐えられる低電圧信号に減衰し、通常はオシロスコープ入力レンジ、例えば5 V、10 Vを超えない、（減衰器のようなモード）。

例えば、1000:1の高圧プローブバー10 kVの測定信号を10 Vに減衰してオシロスコープに入力することができ、オシロスコープは再び「プローブ減衰比設定」を用いて元の信号振幅を逆方向に計算することができる。その本質は「単端対地測定」であり、共通に参照点として依存しなければならず、測定されたのは「信号の地上に対する電位差」である。

2.差動プローブ：浮動信号の「コモンモード抑制器」

差動プローブの設計目標は、2つの非接地ノード間の電位差（差動信号）を測定することであり、特に「公共地なし」または「地上電位不安定」のシーン（すなわち「フローティング測定」）に適している。その核心原理は2組の対称な信号コンディショニングチャンネルを通じて、それぞれ2つの被測定点（「＋端」と「−端」と呼ばれる）の信号を収集し、更に内部演算増幅器を通じて2つの信号に対して「減算」を行い、最終的に「＋端電位−端電位」の差分信号を出力する。

さらに重要なのは、差動プローブが備えるコモンモード抑制比（CMRR の）――「＋端と−端が同時に存在する共通干渉信号（コモンモードしんごう）」を使用して、有用な差分信号のみを抽出します。例えば、モータ駆動回路における「上下ブリッジアーム間の電圧」を測定する場合、両信号とも100 Vのコモンモード干渉しかし、差動プローブはこの干渉を除去し、両者の間の5 Vの真の電位差を正確に測定することができる。その本質は「両端非対地測定」であり、共通に依存せず、測定されたのは「2点間の相対電位差」である

二、高圧プローブと差動プローブの違い

1.役割が異なる

高圧プローブバー主に電力系統における高圧電源、リレー、スイッチなどの機器の電圧信号の測定に用いられる。差動プローブは、信号干渉、ノイズ、コモンモード信号などの信号伝送中の2つの点間の電位差を測定するために使用されます。

2.測定範囲が異なる

高圧プローブバー通常は直流または交流高圧電源の測定とメンテナンスに使用され、測定範囲は通常数百ボルトから数千ボルトである。一方、差動プローブは一般的に信号測定に用いられ、その測定範囲は一般的に数十ミリボルトから数百ボルトの間である。

3.精度が異なる

高圧プローブバーの測定精度は低く、一般的には1%〜2%程度である。一方、差動プローブはより高い測定精度を有し、通常0.1%〜0.2%に達することができる。

三、高圧プローブと差動プローブの長所と短所

高圧プローブバーの利点は、使用範囲が広く、高い安全性と信頼性を持っていることです。欠点は測定精度が低く、信号精度に対する要求が高い場合には適用されないことである。

差分プローブの利点は、測定精度が高く、信号解析に高い応用価値があることである。欠点は高価で一般的な測定作業には適さないことです

高圧プローブバー差分プローブと差分プローブはいずれもセンサ分野で重要な測定ツールであり、それぞれ異なる試験場に適している。使用する際には、実際のニーズに応じて適切なプローブを選択する必要があります。

四、選択ミスと注意事項

実際の応用では、両者の機能を混同することによる測定誤差や設備の損傷は極めて一般的であり、以下の誤差を回避する必要がある：

1.誤差1：高圧プローブで差動信号を測定する

高圧にするとプローブバーの「地」はフローティングノードに接続され、「測定端」は別のフローティングノードに接続され、両者の差圧を測定できるように見えるが、高圧プローブバーコモンモード抑制能力がないと、2つのノード上のコモンモード干渉（例えば地力変位差）を直接測定結果に計上し、データの深刻な歪みを招く、さらに危険なのは、2つのノードのコモンモード電圧がプローブバーの絶縁電圧、おそらく破壊プローブバー内部が絶縁され、オシロスコープが焼失する。

2.誤り2：差動プローブを用いた超高圧シングルエンド信号の測定

差分プローブの「差分電圧範囲」は通常、高電圧プローブ（差分プローブの最大差分電圧は1000 Vしかなく、高電圧プローブは10 kVに達することができる）よりはるかに低く、超高圧シングルエンド信号（例えば5 kV対地電圧）を測定するために使用すると、差分プローブの「＋エンド」に5 kV、「−エンド」を加えて接地することに相当し、その差分電圧（5 kV）は極限をはるかに超え、プローブ内部の演算増幅器や分離回路を直接損傷する。

3.注意事項：隔離と安全

高圧プローブバー「プローブ先端とオシロスコープ地の隔離電圧」を確認し、測定電圧が隔離値を超えて感電や設備の損傷を招くことを避ける必要がある、

差動プローブは「コモンモード電圧範囲」を確認し、2つの測定ノードの対地電圧（コモンモード電圧）がプローブのコモンモード耐圧限界を超えないことを確保する必要がある、

いずれのプローブを使用しても、「プローブを先に接続し、被測定信号を後に接続し、被測定信号を先に切断し、プローブを後に解体する」という操作フローに従い、瞬時サージによる設備の損傷を回避する必要がある