差分探頭主要用于觀測差分信號。差分信號是相互參考、而不是以地作為參考點的信號。普通的單端探頭也可以測量差分信號，但得到的信號與實際信號相差很大，有可能出現“地彈”現象。此外，電源系統測試中經常要求測量兩火或火零之間的相對壓差，很多用戶直接使用單端探頭測量導致探頭儀器被燒毀。這是因為達到或疏示波器的信號公共線與保護性地線相連接地。這樣做的結果是所有加到示波器上，以及由示波器提供的信號都具有一個公共連接點。該公共連接點通常是示波器機殼通過使用交流電源設備電源線中的第三根導線地線，將探頭地線連到一個測試點上，如果這時使用單端探頭測量，那么單端探頭的地線與供電線直接相連，后果必然是短路。這種情況下，我們需要進行浮地測量。
差分探頭的三大重要指標：
1.帶寬：探頭的帶寬是指探頭響應導致輸出幅度下降到70.7%(-3dB)的頻率。在幅度測量中，隨著正弦波頻率接近帶寬極限，正弦波的幅度會衰減的越來越厲害。為實現大的幅度測量精度，必須選擇帶寬比被測波形頻率高幾倍的示波器和探頭。這種情況同樣適用于測量波形的上升和下降時間。波形轉換沿是由高頻成分組成，帶寬極限使這些高頻成分發生衰減，導致顯示的轉換慢于實際轉換速度。為精準地測量上升時間和下降時間，探頭和測試設備也必須擁有充足的帶寬以保持構成波形上升和下降時間的高頻成分。
2.CMRR(共模抑制比)：共模抑制比是指差分探頭在差分測量中抑制兩個測試點共模信號干擾的能力。其公式為CMRR=|Ad/Ac|。其中Ad為差分信號的電壓增益，Ac為共模信號的電壓增益。在理想情況下，Ad應該很大而Ac應該等于0，因此CMRR無窮大。在實際情況中，10000:1的CMRR已經是非常好的了。由于CMRR隨著頻率提高而下降，因此注意CMRR的頻率限制與CMRR值一樣重要。
3.畸變：畸變是輸入信號預計響應或理想響應的任何幅度偏差。在實踐中快速波形轉換之間通常會發生畸變，其表現為減幅振蕩。差分探頭的差分輸入線很長，如果這個指標不好，那么測量的信號就容易產生畸變。
