スペクトラム拡散クロック（SSC: Spread Spectrum Clock）は、電子機器のEMC（電磁両立性）対策として有効な技術の一つです。デジタル回路の高速化に伴い、クロック信号とその高調波が大きなEMI（電磁妨害）の原因となるため、これを低減するために利用されます。
スペクトラム拡散クロックの仕組み
通常のクロック信号は、単一の周波数にエネルギーが集中しています。そのため、その周波数とその高調波において、強い電磁波が発生し、他の機器に影響を与えたり、EMI規制値を超えてしまったりする可能性があります。
スペクトラム拡散クロックは、このクロックの周波数を意図的にわずかに変動させることで、エネルギーを広い周波数帯域に拡散させます。これにより、特定の周波数に集中するエネルギーのピークが下がり、EMIのピーク値を効果的に抑制することができます。
EMC対策への応用
スペクトラム拡散クロックは、特に以下の点でEMC対策に貢献します。
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EMIの低減: 特定の周波数におけるノイズエネルギーのピークを抑えることで、電磁放射を低減します。これにより、シールド材の削減や、回路設計の簡素化が可能になります。
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ジッターと変調: 周波数変調の方式や変調率を適切に選択することで、EMI低減効果とジッター（クロック信号の周期的な揺らぎ）の発生量を両立させることができます。一般的に、変調度が深いほどEMI低減効果は大きくなりますが、ジッターも増加する傾向があります。
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アナログ回路への影響: マイクロプロセッサやデータクロックは、大きな周波数変化には耐えられないため、一般的には数パーセント程度の小さな変調が適用されます。
その他のEMC対策手法との比較
スペクトラム拡散クロックは、他のEMC対策手法と比較して、以下のようなメリットがあります。
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源流対策: ノイズの発生源であるクロックそのものに手を加えるため、本質的な対策となります。
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部品点数の削減: シールドやフィルタなど、後から追加する部品の数を減らすことができます。
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小型化: 部品の削減により、機器の小型化に貢献します。
注意点
スペクトラム拡散クロックは非常に有効な技術ですが、以下の点に注意が必要です。
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ジッターの発生: 周波数を変動させるため、ジッターが発生します。ジッターに敏感な回路（高速通信インターフェースなど）では、その影響を考慮した設計が必要です。
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変調方式: 変調の波形（三角波、鋸歯状波など）や変調率によって、EMI低減効果やジッターの特性が異なります。適切な方式の選択が重要です。
スペクトラム拡散クロックは、EMC対策として非常に有効な手段であり、多くの電子機器で採用されています。しかし、その特性を理解し、機器の要件に合わせて適切に利用することが重要です。
