Galvaaninen kytkeytyminen

Galvaanisesti kytkeytyvät eli johtuvat häiriöt ovat sähköisten häiriöiden tyyppi, jossa häiriö kytkeytyy piirin fyysisiä reittejä kuten johtimia pitkin.

Eromuotoiset ja yhteismuotoiset häiriöt

Johtuvat häiriöt voidaan jakaa kytkeytymistavan mukaan eromuotoisiin (engl. differential mode) ja yhteismuotoisiin (engl. common mode) häiriöihin.

Eromuotoiset häiriöt

Eromuotoinen häiriö kytkeytyy piiriin samalla lailla kuin piirin hyötysignaalikin samoja fyysisiä reittejä pitkin. Eromuotoinen häiriö voidaan mitata johtimien välisenä virtana tai jännitteenä. Häiriölähde voi olla esimerkiksi PC-tietokoneen hakkuriteholähde, joka muuntaessaan verkkojännitteen tietokoneelle sopivaksi kehittää nopeita transienttipiikkejä, jotka johtuvat muunnetun jännitteen mukana häiriten sähköä käyttäviä tietokoneen osia.

Yhteismuotoiset häiriöt

Yhteismuotoinen häiriö kytkeytyy piiriin siten, että sillä on ainakin yksi kytkeytymistie joka ei ole signaalitie. Yhteismuotoinen häiriö voidaan mitata samanvaiheisena virtana tai jännitteenä signaalijohtimien ja maan välillä. Yhteismuotoinen häiriö etenee signaalijohtimissa samanvaiheisena eikä suoraan aiheuta johtimiin jännite-eroa, joten se ei yleensä ole välttämättä haitallinen. Käytännön johtimet eivät kuitenkaan ole täysin ideaalisia, joten häiriö voi muuttua eromuotoiseksi esimerkiksi epäsymmetrian tai ylimääräisten kytkeytymisteiden vaikutuksesta. Yhteismuotoista häiriötä voidaan vaimentaa kasvattamalla kytkentätien impedanssia.

Yleisimmät syyt

Yleisimmin galvaaninen kytkeytyminen tapahtuu yhteisen maadoituksen tai tehonsyötön kautta. Myös sähkö- ja magneettikenttien aiheuttamien häiriöiden lopullinen muoto on yleensä johtuva häiriö. Varsinkin maadoitus aiheuttaa usein ongelmia, kun monta laitetta tai piiriä on kytketty samaan maahan. Koska maajohtimella on aina impedanssia, yhteistä maata käyttävien laitteiden ja piirien virrat vaikuttavat toisiinsa.

Häiriöiden vähentäminen

Eromuotoisia häiriöitä voidaan estää suotimilla, mikäli häiriötaajuus on eri taajuudella kuin hyötysignaali. Toinen tapa on käyttää galvaanista erotusta, jossa johtava yhteys katkaistaan esimerkiksi muuntajan avulla. Sähköturvallisuuden kannalta tehty suojaerotus ei kuitenkaan estä häiriöiden siirtymistä esimerkiksi kapasitiivisesti. Pitkät johdot vastaanottavat häiriöitä helpoimmin, joten on hyödyllistä käyttää mahdollisimman lyhyitä johtoja. Maadoitusta tehtäessä on merkittävää valita mahdollisimman häiriötön maataso ja välttää yhdistämästä useiden eri piirien maadoituksia johtuvien häiriöiden estämiseksi. Yhteismuotoisia häiriöitä voi estää esimerkiksi liittämällä jokaiseen johtimeen ferriitti, jolloin häiriösignaali voidaan suodattaa vaikuttamatta hyötysignaalin kulkuun. Korkeataajuista häiriövirtaa voidaan vähentää tehonsiirron johtimissa käyttämällä kuristinta, jossa virran meno- ja paluujohtimet on käämitty saman sydämen ympärille. Kuristimessa eromuotoisen virran magneettivuot kumoavat toisensa, joten induktanssi on pieni. Yhteismuotoisten virtojen magneettivuot sen sijaan vahvistavat toisiaan, jolloin induktanssi, ja siten myös impedanssi, on suurempi. On myös kehitetty kuristimia, joiden rakenne sallii osan magneettivuosta vuotaa ulkopuolelle. Tällöin voidaan suodattaa myös eromuotoisia häiriöitä.