CN111474405A - 一种差分探头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种差分探头，具有一外壳，所述外壳正面外侧设有降压切换开关A、降压切换开关B、降压切换开关C和降压切换开关D，所述外壳的底部设有正向差分信号测量端和反向差分信号测量端，且所述外壳的顶部设有信号输出单端，所述外壳内部设有集成电路板，且集成电路板上集成有降压电路，包括：具有四路输出端的四选一多路开关、十万分之五降压电路、万分之二降压电路、万分之四降压电路和千分之二点五降压电路；四选一多路开关可以通过选择十万分之五降压电路、万分之二降压电路、万分之四降压电路和千分之二点五降压电路其中之一的降压电路进行降压，更加多样化。

Description

一种差分探头
技术领域
本发明涉及一种测量技术领域，具体为一种差分探头。
背景技术
差分探头常用于测量较高的电压，但是高电压会对差分探头内部电路造成不同程度的损坏，且差分信号存在正向电压和反向电压，市场上一般通过差分探头进行测量，目前的差分探头存在如下问题：
差分探头的降压设计没有考虑电气之间的间隙问题，一体化降压电路设计增加了电路的爬电间距，而且容易引起联电效应，电路之间存在联电效应会造成测量数据不准确，且会对电路容易造成烧毁；
差分探头的报警电路，只针对前端电路或者后端电路一部分进行报警电路设计，无法保证差分探头的核心控制电路不受到损坏；
差分探头的控制电路在选择衰减测量量程，需要事先计算选用的衰减测量档位，浪费精力与时间，无法实现自动衰减测量档位的切换，不够智能化；
差分探头能够设置的档位只存在至多2个衰减档位，无法对不同范围的高电压实现一体化测量，需要更换使用不同的差分探头，既使用不方便又浪费了资源。
现有技术已经不能满足现阶段人们的需求，基于现状，急需对现有技术进行改革。
发明内容
本发明的目的在于提供一种差分探头，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明提供如下技术方案一种差分探头，具有一外壳，所述外壳正面外侧设有降压切换开关A、降压切换开关B、降压切换开关C和降压切换开关D；
所述外壳的底部设有正向差分信号测量端和反向差分信号测量端，且所述外壳的顶部设有信号输出单端；
所述外壳内部设有集成电路板，且集成电路板上集成有：
降压电路，包括：具有四路输出端的四选一多路开关、十万分之五降压电路、万分之二降压电路、万分之四降压电路和千分之二点五降压电路；
所述十万分之五降压电路、万分之二降压电路、万分之四降压电路和千分之二点五降压电路分别通过降压切换开关A、降压切换开关B、降压切换开关C和降压切换开关D电连接四选一多路开关，且所述十万分之五降压电路、万分之二降压电路、万分之四降压电路和千分之二点五降压电路电路原理相同，根据所需的降压比例设置不同阻值和容值的电阻与电容搭配，从而降压为不同比例的电压输出；
所述降压电路分为正向降压电路和反向降压电路，且正向降压电路与反向降压电路对称设计；
优选的，所述正向差分信号测量端和反向差分信号测量端分别电连接降压电路的正向降压电路和反向降压电路，分别用于测量差分信号的正向电压和反向电压；
优选的，所述正向降压电路或反向降压电路均由容抗补偿降压电路和高频率调节降压电路组成；
优选的，所述容抗补偿降压电路由十级并联连接的电阻和电容组成，且每一级电容通过并联连接电阻对电阻的容抗进行补偿，对待测的差分信号进行逐级降压；
容抗补偿降压电路具体为独立焊接电路，且该容抗补偿降压电路将并联连接的大电阻与大电容分为十级小电阻并联连接小电容，一方面减小电气之间的间隙，另一方面减小电路的爬电间距，避免联电效应的发生；
优选的，所述高频率调节降压电路包括：固频减压电路和变频降压电路；
优选的，所述固频减压电路包括：由固定阻值的电阻2R13串联连接固定容值的电容2C9组成的第一路固频降压支路、由固定阻值的电阻2R14串联连接固定容值的电容2C10组成的第二路固频降压支路和由固定阻值的电阻2R15组成的第三路固频降压支路；
优选的，所述变频降压电路包括：由可调容值的电容2C5串联连接固定阻值的电阻2R9组成的第一路变频降压支路、由可调容值的电容2C6串联连接固定阻值的电阻2R10组成的第二路变频降压支路和由可调电阻2R21串联连接固定阻值的电阻2R19组成的第三路变频降压支路；通过高频率调节降压电路对电压固频减压和变频降压进一步降低电压，在降压过程中，通过分别调整电容2C5、2C6和可调电阻2R21的容值和阻值，实现后续电路的可适用电压；
所述四选一多路开关的第一路输出端电连接十万分之五降压电路，且该降压电路通过多路电子开关电连接VGA，且单片机通过控制VGA分别实现×2000衰减档位或×200衰减档位输出电压至次级放大器，所述VGA针对×2000衰减档位或×200衰减档位的放大倍数分别为1.25倍和12.5倍，所述次级放大器的固定放大倍数为8倍，且实现的输出端的电压为3.5V。
所述四选一多路开关的第二路输出端电连接万分之二降压电路，且该降压电路通过多路电子开关电连接VGA，且单片机通过控制VGA分别实现×500衰减档位或×50衰减档位输出电压至次级放大器，所述VGA针对×500衰减档位或×50衰减档位的放大倍数分别为1.25倍和12.5倍，所述次级放大器的固定放大倍数为8倍，且实现的输出端的电压为3V。
所述四选一多路开关的第三路输出端电连接万分之四降压电路，且该降压电路通过多路电子开关电连接VGA，且单片机通过控制VGA分别实现×250衰减档位或×25衰减档位输出电压至次级放大器，所述VGA针对×250衰减档位或×25衰减档位的放大倍数分别为1.25倍和12.5倍，所述次级放大器的固定放大倍数为8倍，且实现的输出端的电压为3V。
所述四选一多路开关的第四路输出端电连接千分之二点五降压电路，且该降压电路通过多路电子开关电连接VGA，且单片机通过控制VGA分别实现×100衰减档位或×10衰减档位输出电压至次级放大器，所述VGA针对×100衰减档位或×10衰减档位的放大倍数分别为2倍和20倍，所述次级放大器的固定放大倍数为2倍，且实现的输出端的电压为7V。
所述集成电路板上还集成有报警电路，所述报警电路包括：前置报警电路和后置报警电路；
所述前置报警电路包括：正向电压报警电路和反向电压报警电路；
优选的，所述正向电压报警电路和反向电压报警电路分别电连接降压电路的正向降压电路和反向降压电路；
优选的，所述正向电压报警电路由正向放大电路和正向电压比较电路组成，所述反向电压报警电路由反向放大电路和反向电压比较电路组成；
优选的，所述正向放大电路的PWM1控制端与反向放大电路的PWM2控制端均电连接单片机的控制引脚；
优选的，所述正向放大电路输出端分别并联连接正向电压比较电路和反向电压比较电路，且正向电压比较电路的正向引脚OUT+输入端电连接Buffer(缓冲器)的OUT+输出引脚，且反向电压比较电路的反向引脚OUT-输入端电连接Buffer的OUT-输出引脚；
优选的，所述Buffer通过一差分运算放大器电连接单片机的控制引脚，且所述单片机的控制引脚还电连接有LED和蜂鸣器；
优选的，所述Buffer的OUT+引脚输出端和OUT-引脚输出端具有一电压基准点，单片机通过正向电压比较电路和反向电压比较电路判断该基准点的正向电压或者反向电压的高低来控制LED和蜂鸣器报警。
所述后置报警电路由放大电路和比较电路组成；
优选的，所述正向放大电路或反向放大电路均设有一运算放大器，该运算放大器的PWM3控制端电连接单片机的控制引脚；
优选的，所述正向电压比较电路或反向电压比较电路均具有一窗口比较器，该窗口比较器输入端电连接运算放大器的同向输出端；
优选的，所述窗口比较器的正向引脚OUT输入端电连接控制转换电路的输出端；
所述单片机通过PWM3控制引脚控制运算放大器调节窗口比较器的输入端电压，由于窗口比较器的可允许电压波动范围在+7V到-7V之间，当OUT引脚输入端的电压超过+7V或-7V时，说明控制转换电路的输出端电压过高，则单片机给LED或蜂鸣器发送命令，LED灯亮起，且蜂鸣器发出嗡嗡的蜂鸣声进行报警。
后置报警电路与前置报警电路相互独立工作，前置报警电路需要分别对正向和反向的差分信号电压分别进行检测，而后置报警电路只针对单端输出端的电压进行检测；前置报警电路设置于降压电路之后，会根据后续电路所承受的电压通过正向电压比较电路与反向电压比较电路进行比较后，通过Buffer输出端具有的电压基准点判断电压大小后，单片机给LED或蜂鸣器发送命令，LED灯亮起且蜂鸣器发出嗡嗡的蜂鸣声进行报警，后置报警电路并联连接于控制转换电路的输出端，有效的对后续电路进行测量报警；前置报警电路和后置报警电路既相互独立工作，又能够同时测量电路报警，给差分探头的前端电路和后端电路提供了充分的保障。
所述集成电路板还集成有控制转换电路，包括：buffer(缓冲器)、ADC采样电路、差分运算放大器、差分保护电路、VGA(可变增益放大器)、VGA增益电路、次级放大器和带宽偏置电路；
优选的，所述buffer的两路输入端分别电连接降压电路的正向降压电路和反向降压电路的输出端；且buffer具有正向电压OUT引脚输出端和反向电压OUT引脚输出端；其中，所述正向电压OUT引脚输出端通过加载差分保护电路电连接差分运算放大器的一路输入端；所述反向电压OUT引脚输出端通过电压保护电阻电连接差分运算放大器的另一路输入端；由于buffer的阻抗特别大，通过buffer将正向电压和反向电压过度输出，有效的增强了电压的驱动能力；
优选的，所述差分保护电路由四个相同流向输出的二极管串联组成，保持正向电压输出到差分运算放大器过程中的稳定性；
优选的，所述差分运算放大器的输出端电连接VGA，且所述差分运算放大器将两路电压输入转换为一路电压输出到VGA；
优选的，VGA的控制引脚端电连接VGA增益电路，该增益电路具有一运算放大器，且该运算放大器的一路输入端电连接单片机的GPIO1控制引脚；单片机通过控制VGA增益电路增加其运算放大器的放大倍数，防止噪声信号对运算放大器的干扰；
优选的，所述VGA输出端电连接次级放大器，该次级放大器的正向输入端电连接带宽偏置电路，所述带宽偏执电路用于调整次级放大器放大信号后的偏移和带宽，由于用户所需要的带宽不同，且在示波器中为了便于观察信号的偏移幅度，将带宽偏移电路设置于转换电路的输出端调整输出信号的波形幅度；
优选的，所述buffer的输出端电连接检测衰减电压的ADC采样电路；
所述ADC采样电路由调整电路和模拟数字转换器组成；
优选的，所述调整电路具有一放大器，该放大器正向输入端与反向输入端并联连接于buffer的正向电压OUT引脚输出端和反向电压OUT引脚输出端；所述调整电路输出端通过模拟数字转换器电连接单片机；
优选的，所述调整电路将buffer输出的电压过度调整后传送给模拟数字转换器采集，所述模拟数字转换器将检测到的降压电路降压后的衰减电压数据传送给单片机，所述单片机根据ADC采样电路采集到的衰减电压值自动控制VGA对电压量程档位切换，不在需要手动切换档位，更加智能化的控制VGA自动变化量程测量buffer的输出端电压。
控制转换电路通过buffer将正向电压和反向电压过度输出，有效的增强了电压的驱动能力，通过差分保护电路保持正向电压输出到差分运算放大器过程中的稳定性，且通过带宽偏执电路用于调整次级放大器放大信号后的偏移和带宽，通过单片机控制VGA自动根据ADC采集的电压量程档位切换，更加快捷，更加智能化，有效的避免了对衰减测量档位读数不注意引起的测量错误现象。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2(a)为本发明降压电路的容抗补偿降压电路的电路图；
图2(b)为本发明降压电路的高频率调节降压电路的电路图；
图3为本发明前置报警电路的电路图；
图4为本发明后置报警电路的电路图；
图5为本发明控制转换电路的电路图；
图6为本发明次级放大器的电路图；
图7为本发明结构示意图。
其中：
1、外壳；2、信号输出单端；3、降压切换开关A；4、降压切换开关B；5、降压切换开关C；6、降压切换开关D；7、正向差分信号测量端；8、反向差分信号测量端；9、集成电路板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1，本发明提供一可选实施例：一种差分探头，具有一外壳，所述外壳正面外侧设有降压切换开关A、降压切换开关B、降压切换开关C和降压切换开关D；
所述外壳的底部设有正向差分信号测量端和反向差分信号测量端，且所述外壳的顶部设有信号输出单端；所述外壳内部设有集成电路板；且集成电路板上集成有：降压电路，降压电路包括：具有四路输出端的四选一多路开关、十万分之五降压电路、万分之二降压电路、万分之四降压电路和千分之二点五降压电路，十万分之五降压电路、万分之二降压电路、万分之四降压电路和千分之二点五降压电路分别通过降压切换开关A、降压切换开关B、降压切换开关C和降压切换开关D电连接四选一多路开关，使用降压切换开关A、降压切换开关B、降压切换开关C和降压切换开关D分别对应控制十万分之五降压电路、万分之二降压电路、万分之四降压电路和千分之二点五降压电路实现不同比例的降压输出；
参考图2，本发明提供另一可选实施例，阐述降压电路的具体实施方式：
由于电压存在正电压和负电压，所以降压电路也包括正向降压电路和反向降压电路，本实施例只对正向降压电路进行阐述说明，反向降压电路与正向降压电路在电路设计时对称设计；
当待测差分信号检测出高频率的大电压时，首先通过由十级并联连接的电阻和电容组成的容抗补偿降压电路对大电压进行降压，该容抗补偿降压电路之所以将目前市场上并联连接的大电阻与大电容设计成为十级小电阻并联连接小电容，因为采用十级小电阻并联连接小电容，每一级电容均可以通过并联连接电阻对电阻的容抗进行补偿，对待测的差分信号进行逐级降压，一方面便于细微的调节容值和阻值，使得降压的倍数更加精确，另一方面便于调节正向降压电路与反向降压电路之间的距离，能够减小电气之间的间隙，减小电路的爬电间距，避免联电效应的发生；
对于几千伏的大电压，由于需要得到零点几伏的小电压，容抗补偿降压电路不足以将大电压快速降压为小电压，通过固频减压电路包括的第一路固频降压支路、第二路固频降压支路和第三路固频降压支路继续对大电压进行降压，并且配合变频降压电路通过第一路变频降压支路、第二路变频降压支路和第三路变频降压支路进一步降低电压，在降压过程中，通过分别调整电容2C5、2C6和可调电阻2R21的容值和阻值，实现后续电路的可适用电压。
具体测量时，将正向差分信号测量端和反向差分信号测量端分别连接待测信号的正向电压和反向电压，根据电压的大小通过四选一多路开关的降压切换开关A、降压切换开关B、降压切换开关C和降压切换开关D选择十万分之五降压电路、万分之二降压电路、万分之四降压电路和千分之二点五降压电路其中的一路降压电路进行降压；
参考图6和图7，四选一多路开关的第一路输出端电连接十万分之五降压电路，且该降压电路通过多路电子开关电连接VGA，且单片机通过控制VGA分别实现×2000衰减档位或×200衰减档位输出电压至次级放大器，所述VGA针对×2000衰减档位或×200衰减档位的放大倍数分别为1.25倍和12.5倍，所述次级放大器的固定放大倍数为8倍，且实现的输出端的电压为3.5V，针对7000V的高电压，经过衰减倍数为十万分之五的降压电路降压后得到0.35V电压，单片机通过控制VGA设置×2000衰减档位，所以首先通过VGA对0.35V电压放大1.25倍得到0.4375V电压，且通过次级放大器对0.4375V电压放大8倍后得到输出端所需的3.5V电压；同理，针对700V的高电压，经过衰减倍数为十万分之五的降压电路降压后得到0.035V电压，单片机通过控制VGA设置×200衰减档位，所以首先通过VGA对0.035V电压放大12.5倍得到0.4375V电压，通过次级放大器对0.4375V电压放大8倍后得到输出端所需的3.5V电压
所述四选一多路开关的第二路输出端电连接万分之二降压电路，且该降压电路通过多路电子开关电连接VGA，且单片机通过控制VGA分别实现×500衰减档位或×50衰减档位输出电压至次级放大器，所述VGA针对×500衰减档位或×50衰减档位的放大倍数分别为1.25倍和12.5倍，所述次级放大器的固定放大倍数为8倍，且实现的输出端的电压为3V；针对1500V的大电压，经过万分之二的降压电路降压后得到0.3V电压，单片机通过控制VGA设置×500衰减档位，所以首先通过VGA对0.3V电压放大1.25倍得到0.375V电压，且通过次级放大器对0.375V电压放大8倍后得到输出端所需的3V电压；同理，针对150V的大电压，经过万分之二的降压电路降压后得到0.03V电压，单片机通过控制VGA设置×50衰减档位，所以首先通过VGA对0.03V电压放大12.5倍得到0.375V电压，通过次级放大器对0.375V电压放大8倍后得到输出端所需的3V电压。
所述四选一多路开关的第三路输出端电连接万分之四降压电路，且该降压电路通过多路电子开关电连接VGA，且单片机通过控制VGA分别实现×250衰减档位或×25衰减档位输出电压至次级放大器，所述VGA针对×250衰减档位或×25衰减档位的放大倍数分别为1.25倍和12.5倍，所述次级放大器的固定放大倍数为8倍，且实现的输出端的电压为3V，针对750V的大电压，经过万分之四的降压电路降压后得到0.3V电压，单片机通过控制VGA设置×250衰减档位，所以首先通过VGA对0.3V电压放大1.25倍得到0.375V电压，且通过次级放大器对0.375V电压放大8倍后得到输出端所需的3V电压；同理，针对75V的电压，经过万分之四的降压电路降压后得到0.03V电压，单片机通过控制VGA设置×25衰减档位，所以首先通过VGA对0.03V电压放大12.5倍得到0.375V电压，通过次级放大器对0.375V电压放大8倍后得到输出端所需的3V电压。
所述四选一多路开关的第四路输出端电连接千分之二点五降压电路，且该降压电路通过多路电子开关电连接VGA，且单片机通过控制VGA分别实现×100衰减档位或×10衰减档位输出电压至次级放大器，所述VGA针对×100衰减档位或×10衰减档位的放大倍数分别为2倍和20倍，所述次级放大器的固定放大倍数为2倍，且实现的输出端的电压为7V，针对700V的大电压，经过衰减倍数为千分之二点五的降压电路降压后得到1.75V电压，单片机通过控制VGA设置×100衰减档位，所以首先通过VGA对1.75V电压放大2倍得到3.5V电压，且通过次级放大器对3.5V电压放大2倍后得到输出端所需的7V电压；同理，针对70V的电压，经过衰减倍数为千分之二点五的降压电路降压后得到0.175V电压，单片机通过控制VGA设置×10衰减档位，所以首先通过VGA对0.175V电压放大20倍得到3.5V电压，通过次级放大器对3.5V电压放大2倍后得到输出端所需的7V电压。
参考图5，本发明提供另一可选实施例，阐述控制转换电路的具体实施方式：
待测的差分信号电压经过降压电路降压后得到的电压很小，通过控制转换电路将小电压进行放大，再通过自动切换档位设置VGA的衰减档位，测量输出电压，最终得到的输出电压×衰减倍数＝输入端的待测差分信号电压，由于待测的差分信号一般为大电压，不容易测量，所以需要先经过降压电路进行降压到很小的电压，再通过控制转换电路进行转换放大，转换放大后的电压需要与VGA设置的相应衰减倍数的衰减后的电压相同，有利于实现快速精准测量。
例如待测量的差分信号的正向电压为1500V，选择四选一多路开关的第二路输出端电连接万分之二降压电路，经过降压电路降压后到达buffer的OUT输出端的输出电压为0.3V，单片机通过控制VGA分别实现×500衰减档位和×50衰减档位输出电压至次级放大器，通过控制转换电路将该电压转换放大，使得转换放大后的电压刚好等于通过单片机控制VGA将衰减倍数设为×500档位的电压量程时的3V电压，VGA针对×500衰减档位和×50衰减档位的放大倍数分别为1.25倍和12.5倍，所述次级放大器的固定放大倍数为8倍，实现的输出端的电压为3V，得到的输出3V电压乘以500倍刚好也等于待测量的差分信号的1500V电压；
具体的，针对1500V的大电压，经过万分之二的降压电路降压后得到0.3V电压，buffer输出的0.3V的电压被ADC采集到，ADC将采集的0.3V的电压传送给单片机，单片机根据ADC采集的0.3V的电压值自动控制VGA选择×500衰减档位，通过单片机控制VGA对0.3V电压放大1.25倍得到0.375V电压，且通过次级放大器对0.375V电压放大8倍后得到输出端所需的3V电压；同理，针对150V的大电压，经过万分之二的降压电路降压后得到0.03V电压，buffer输出的0.3V的电压被ADC采集到，ADC将采集的0.3V的电压传送给单片机，单片机根据ADC采集的0.3V的电压值自动控制VGA选择×50衰减档位，通过单片机控制VGA对0.03V电压放大12.5倍得到0.375V电压，通过次级放大器对0.375V电压放大8倍后得到输出端所需的3V电压。
参考图3和图4，本发明提供另一可选实施例，阐述报警电路的具体实施方式：
对于差分探头的前端电路，使用前置报警电路进行报警，由于Buffer的OUT+引脚输出端和OUT-引脚输出端具有一电压基准点，单片机可以通过正向电压比较电路和反向电压比较电路判断该基准点的正向电压或者反向电压的高低来控制LED和蜂鸣器报警，当前置报警电路中的正向电压比较电路或反向电压比较电路检测到的正向电压或反向电压超过单片机设定的额定电压，则单片机给LED或蜂鸣器发送命令，LED灯亮起且蜂鸣器发出嗡嗡的蜂鸣声进行报警；
例如，若正向差分信号测量端1待测量的差分信号的正向电压为7000V的大电压，该大电压经过降压电路降压后，到达Buffer的OUT输出端的输出电压为3.3V，此时单片机会通过正向电压比较电路与后续所能承受的电压进行比较，且单片机根据Buffer后续电路的工作电压而设置有一定的额定电压，若该额定电压小于3.3V，则说明Buffer的OUT输出端的输出电压过大，由于电压过大会损坏后续电路，则单片机控制LED和蜂鸣器进行报警，从而实现了提醒用户该测量电压过大，对差分探头会造成一定程度的损坏，需要重新选择测量量程适当的差分探头进行测量时使用；若单片机根据Buffer后续电路的工作电压而设置的额定电压比3.3V高，则3.3V的电压不会对后续电路造成损坏，则单片机将不再给LED和蜂鸣器发送报警命令。
对于差分探头的后端电路，通过后置报警电路进行报警，单片机通过PWM3控制引脚控制运算放大器调节窗口比较器的输入端电压，由于窗口比较器的可允许电压波动范围在+7V到-7V之间，当OUT引脚输入端的电压超过+7V或-7V时，说明控制转换电路的输出端电压过高，则单片机给LED或蜂鸣器发送命令，LED灯亮起，且蜂鸣器发出嗡嗡的蜂鸣声进行报警；
例如，若待测量的差分信号的正向电压为500V，经过降压电路降压、控制转换电路电压放大后，且控制转换电路设置的×10的衰减档位得到的控制转换电路的OUT输出端的输出电压为50V，该电压远远大于7V，则单片机控制LED和蜂鸣器进行报警；若控制转换电路设置的×100的衰减档位得到的控制转换电路的OUT输出端的输出电压为5V，该电压在+7V到-7V之间，则后置报警电路不会报警。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种差分探头，具有一外壳(1)，且所述外壳(1)内部设有集成电路板(9)，其特征在于：
所述外壳(1)正面外侧设有降压切换开关A(3)、降压切换开关B(4)、降压切换开关C(5)和降压切换开关D(6)；
所述外壳(1)的底部设有正向差分信号测量端(7)和反向差分信号测量端(8)，且所述外壳(1)的顶部设有信号输出单端(2)；
所述集成电路板(9)上集成有：
降压电路，包括：具有四路输出端的四选一多路开关、十万分之五降压电路、万分之二降压电路、万分之四降压电路和千分之二点五降压电路；
报警电路，包括：前置报警电路和后置报警电路；
所述前置报警电路包括：正向电压报警电路和反向电压报警电路；
所述后置报警电路由放大电路和比较电路组成；
控制转换电路，包括：buffer、ADC采样电路、差分运算放大器、差分保护电路、VGA、VGA增益电路、次级放大器和带宽偏置电路；
所述buffer的输出端电连接检测衰减电压的ADC采样电路；
所述ADC采样电路由调整电路和模拟数字转换器组成；
所述差分保护电路由四个相同流向输出的二极管串联组成，保持正向电压输出到差分运算放大器过程中的稳定性；
所述差分运算放大器将两路电压输入转换为一路电压输出到VGA；
所述调整电路将buffer输出的电压过度调整后传送给模拟数字转换器采集，所述模拟数字转换器将检测到的降压电路降压后的衰减电压数据传送给单片机，单片机根据ADC采样电路采集到的衰减电压值自动控制VGA对电压量程档位切换。
2.根据权利要求1所述的一种差分探头，其特征在于：所述四选一多路开关的第一路输出端电连接十万分之五降压电路；
所述四选一多路开关的第二路输出端电连接万分之二降压电路；
所述四选一多路开关的第三路输出端电连接万分之四降压电路；
所述四选一多路开关的第四路输出端电连接千分之二点五降压电路。
3.根据权利要求1所述的一种差分探头，其特征在于：所述降压电路均由容抗补偿降压电路和高频率调节降压电路组成；
所述容抗补偿降压电路由十级并联连接的电阻和电容组成，且每一级电容通过并联连接电阻对电阻的容抗进行补偿，对待测的差分信号进行逐级降压。
4.根据权利要求3所述的一种差分探头，其特征在于：所述高频率调节降压电路包括：固频减压电路和变频降压电路；
所述固频减压电路包括：由固定阻值的电阻2R13串联连接固定容值的电容2C9组成的第一路固频降压支路、由固定阻值的电阻2R14串联连接固定容值的电容2C10组成的第二路固频降压支路和由固定阻值的电阻2R15组成的第三路固频降压支路；
所述变频降压电路包括：由可调容值的电容2C5串联连接固定阻值的电阻2R9组成的第一路变频降压支路、由可调容值的电容2C6串联连接固定阻值的电阻2R10组成的第二路变频降压支路和由可调电阻2R21串联连接固定阻值的电阻2R19组成的第三路变频降压支路。
5.根据权利要求1所述的一种差分探头，其特征在于：
所述正向电压报警电路和反向电压报警电路分别电连接降压电路的正向降压电路和反向降压电路；且，
所述正向电压报警电路由正向放大电路和正向电压比较电路组成，所述反向电压报警电路由反向放大电路和反向电压比较电路组成。
6.根据权利要求5所述的一种差分探头，其特征在于：
所述正向放大电路或反向放大电路均设有一运算放大器，该运算放大器的PWM3控制端电连接单片机的控制引脚；且，
所述正向电压比较电路或反向电压比较电路均具有一窗口比较器，该窗口比较器输入端电连接运算放大器的同向输出端。
7.根据权利要求1所述的一种差分探头，其特征在于：所述buffer具有正向电压OUT引脚输出端和反向电压OUT引脚输出端；其中，
所述正向电压OUT引脚输出端通过加载差分保护电路电连接差分运算放大器的一路输入端；
所述反向电压OUT引脚输出端通过电压保护电阻电连接差分运算放大器的另一路输入端。
8.根据权利要求1所述的一种差分探头，其特征在于：所述VGA增益电路具有一运算放大器；且，
该运算放大器的一路输入端电连接单片机的GPIO1控制引脚，通过单片机控制VGA增益电路增加运算放大器的放大倍数。
9.根据权利要求1所述的一种差分探头，其特征在于：所述VGA输出端电连接次级放大器，该次级放大器的正向输入端电连接用于调整次级放大器放大信号后的偏移和带宽的带宽偏置电路。
10.根据权利要求1所述的一种差分探头，其特征在于：所述调整电路具有一放大器，该放大器的正向输入端与反向输入端并联连接于buffer的正向电压OUT引脚输出端和反向电压OUT引脚输出端；且，
所述调整电路输出端通过模拟数字转换器电连接单片机。
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