从本质上看，差分探头在测试点或信号源和示波器之间建立了一条物理和电连接。根据测量需求，这一连接可能会非常简单，如使用一条长一点的导线；也可能会非常复杂，如使用有源差分探头。
差分探头是指利用差分放大原理设计出来的示波器探头。
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。养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。
下图为基本差分放大器电路图，该图未显示偏置参数。如图所示，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。
遵守所有终端评级
使用正确的接地程序
正确连接和断开探头
避免暴露的电路
在处理探头时避免射频灼伤
不要在没有保护盖的情况下使用测量设备
不要在潮湿的环境中使用测量设备
不要在爆炸性的空气中使用测量设备
不要在可能有问题时使用测量设备
保持探头表面清洁干燥
不要把探头浸入液体中
共模抑制比(CMRR)是指差分探头在差分测量中抑制两个测试点共用的任何信号的能力。这是差分探头和放大器的一个关键指标，其公式为：CMRR=|Ad/Ac|
其中：
Ad=差分信号的电压增益
Ac=共模信号的电压增益
在理想情况下，Ad应该很大，而Ac则应该等于0，因此CMRR无穷大。在实践中，10,000:1的CMRR已经被看作非常好了。这意味着将抑制5V的共模输入信号，使其在输出上显示为0.5毫伏。这种抑制对存在噪声时测量差分信号非常重要。
由于CMRR随着频率提高而下降，因此指定CMRR的频率与CMRR值一样重要。在高频上CMRR高的差分探头要好于在低频上相同CMRR的差分探头。