差分探头是一种有源探头，有两个输入端，一个正极，一个负极以及一个单独的地线；它驱动一个单端50-Ω电缆将其输出传输到示波器通道。输出信号与出现在两个输入端电压之间的差值成比例。差分探头互为参考，而不是对地电压，并且观测存在大的直流偏移时的小信号，或其它常用模式的信号，如电源传输线噪声。
差分放大原理是指一对信号同时输入到放大电路中，然后相减，得到原始信号。差分放大器是由两个参数特性相同的晶体管用直接耦合方式构成的放大器。若两个输入端上分别输入大小相同且相位相同的信号时，输出为零，从而克服零点漂移。
基本差分放大器电路图，未显示偏置参数。Q1、Q2为参数相同的三极管。信号从Q1、Q2的基极同时输入，由集电极输出。得到的信号就是差分放大后的信号。
差分信号和普通的单端信号走线相比的优势体现在哪：
1.时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。
2.抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被大程度抵消。
3.能有效抑制EMI，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。
