差動プローブとは？原理や特徴をわかりやすく解説！

2026年1月21日更新

この記事を書いた人

「FREE AID」編集部：長谷川

大手メーカー「コマツ」、「オムロン」などで7年間、アナログ回路エンジニアとして設計・評価業務に従事。
ECU、PLCなどのエレキ開発経験を多数持つほか、機械商社での就労経験も有する。
株式会社アイズ運営の機電系フリーランスエンジニア求人情報「FREEAID」専属ライターとして、
機電分野の知識と実務経験を活かし、専門性の高い記事執筆を行っている。

差動プローブとは？

差動プローブとは、2点間の電圧差だけを測定するために使われる、オシロスコープのプローブの一種です。一般的なプローブとは異なり、プローブのマイナスにGND以外の電圧を接続できるのが特徴です。この特性により、高電圧回路やフローティング回路の2点間電圧を安全に観測できるため、インバータやスイッチング電源の動作確認などの用途で用いられます。

差動プローブの特徴

続いて、差動プローブの特徴をより詳しく解説します。

2点間の電圧を測定できる

一般的なプローブでは、マイナス端子は必ずGNDに接続する前提で設計されています。そのため、測定対象の回路に高い電圧がかかっている場合や、回路全体がフローティングしている場合には、誤って接続すると大きなトラブルにつながることがあります。

差動プローブでは、マイナス側がGNDと電気的に絶縁されているので、プラス側とマイナス側の電位差だけを測定できます。この構造により、測定対象のどの2点間であっても安全に電圧を確認できるようになります。その結果、インバータ回路やスイッチング電源、モーター駆動回路といった、従来は測定が難しかった回路でも安心して測定できるようになります。

コモンモードノイズを除去できる

差動プローブの大きな特長のひとつが、コモンモードノイズを除去できる点です。コモンモードノイズとは、測定している2点の両方に同時に重畳しているノイズ成分のことを指します。スイッチング電源やインバータ回路では、このようなノイズが発生しやすく、測定波形を大きく乱す原因になります。

差動プローブでは、プラス側とマイナス側の電圧差だけを取り出す仕組みになっているため、両方に同時に乗ったノイズ成分は互いに打ち消され、実際に観測したい信号成分だけが波形として表示されます。このように、差動測定によってコモンモードノイズが除去されるため、差動プローブを使えばスイッチング電源やインバータ回路でも正確な波形観測が可能になります。なお、この性能は「同相除去比（CMRR）」と呼ばれ、差動プローブの性能を評価するうえで重要な指標となっています。

正確な波形測定が行える

差動プローブは、入力インピーダンスが高く、回路への影響が少ない設計になっています。また、ノイズ除去性能にも優れているため、波形の歪みが起こりにくいという特長があります。そのため、スイッチング電源の立ち上がり波形や、MOSFETのドレイン・ソース間電圧、PWM信号のエッジ部分など、わずかな変化を正確に観測したい場面で特に有効です。通常のプローブではノイズに埋もれてしまうような微細な変化も、差動プローブであれば明瞭に確認できます。

高電圧測定に適している

差動プローブは内部に高耐圧設計と絶縁構造が施されており、高耐圧タイプの製品では数百ボルトから数千ボルトに及ぶ電圧を安全に測定できます。内部には高耐圧抵抗や絶縁回路が組み込まれており、測定者やオシロスコープ本体を高電圧から保護する構造になっています。

このため、商用電源回路やインバータ回路など、通常のGND基準プローブでは感電や短絡の危険がある測定においても、適切な耐圧仕様の差動プローブを用いることで、安全性を確保した波形観測が可能になります。

差動プローブの原理

最後に、差動プローブの原理について解説します。差動プローブは、2つの入力端子に加わる電圧の「差」だけを取り出す仕組みで動作しています。内部には差動アンプと呼ばれる回路が組み込まれており、プラス側とマイナス側の電圧をそれぞれ取り込み、その差分のみを増幅して出力します。

このとき、両方の入力に共通して乗っている電圧成分は互いに打ち消されます。たとえば、測定対象の回路にスイッチングノイズや外来ノイズが重畳していたとしても、両端に同じノイズが乗っていれば差分はゼロとなり、結果としてノイズの影響を受けにくくなります。

この仕組みは「差動測定」あるいは「同相除去」と呼ばれ、差動プローブの中核となる技術となります。特にノイズの多い電源回路やインバータ回路では、この原理によって安定した波形観測が可能になります。また、差動プローブは内部で入力信号を電気的に絶縁しているため、測定対象が大地電位から浮いていても問題ありません。これにより、通常のプローブでは危険を伴う高電圧回路でも安全に測定できるようになっています。

まとめ

差動プローブは、2点間の電圧差を安全かつ正確に測定するための重要な測定器です。差動測定という原理によってノイズを抑え、高電圧回路やフローティング回路でも安定した波形観測が可能になります。電源回路、インバータ、モーター制御などを扱う場合には、差動プローブの有無が測定の安全性と精度を大きく左右します。正確な評価を行うためにも、用途に応じた差動プローブの導入を検討するとよいでしょう。

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