マスタークロックとは？初心者向けに解説する基礎と活用のポイント共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

マスタークロックとは何か

マスタークロックとはデジタル機器の中で最も基本となる時計信号のことを指しますこの信号を基準にして他の回路やデバイスの動作をそろえる役割を持ちます例えるならオーケストラの指揮者がテンポを決め全員を同じリズムで動かすようなものです

仕組みと役割

マスタークロックは決められた周波数で波形を繰り返しますこの波形を受け取るサブクロックと呼ばれる回路が自分たちの時計を作り出すための出発点にします多くの場合分配回路やPLLと呼ばれる技術を使って他のパーツへ同じリズムを配っていきます

ジッターと分配の重要さ

信号には少しの揺れジッターがつきものですジッターが大きいとデータの取り扱いにミスが生まれますそのためマスタークロックは 極力安定性が高く 測定誤差が小さいものを選ぶことが大切ですまた分配回路を工夫して機器間のずれを減らすことも重要です

使われ方の事例

日常的な場面ではパソコンのマザーボード内の基本時計やスマート家電の内部同期などに関係しますまたデジタルオーディオ機器やディジタル映像機器では マスタークロック を別の機器の基準時計として共有することで音ずれや映像の乱れを抑えます

選び方のポイント

マスタークロックを選ぶときは周波数周波数の安定性ジッターの大きさ出力形状分配の仕方などをチェックします周波数は用途に合わせて選ぶ必要があります高速なデータ通信や高品質なデジタルオーディオでは特に安定性が求められます

小さな表で比べてみよう

用途	特徴
用途A	高い周波数と低ジッター
用途B	音声品質を保つための安定性
用途C	長距離伝送時のずれを抑える

まとめ

このように マスタークロック はデジタル世界のリズムを作る重要な要素ですその仕組みを理解すると複数の機器を組み合わせて使うときにどこをどうそろえるべきかが見えてきます

よくある誤解と現実

マスタークロックはすべてを自動的に完璧に揃える魔法のツールだと思われがちですが現実には周波数の選択や配線の長さ伝送経路の違いなどで微小なズレが生じますこれを適切に管理することが大切です

実務での導入手順

最初に用途を決め周波数と出力形式を決めます次に信頼できる分配ボードやPLL チップを選び可能なら専門家の設計指針に従いますそして配線やケースの構造にも注意して全体の安定性を高めます

マスタークロックの同意語

基準クロック: システム全体の動作リズムの基準となるクロック信号。全デバイスを同じタイミングで動かすための基本信号です。
基準信号: 同期の基準となる信号。クロックを含む場合が多く、他の回路やデバイスが参照して合わせるための指標になります。
リファレンスクロック: 英語の Reference Clock の日本語表現。外部や別の回路が参照する基準クロック信号として使われます。
リファレンス信号: 基準として参照される信号全般の名称。クロック信号として用いられることが多いですが、他の基準信号にも使われます。
システムクロック: システム全体の心臓となるクロック。CPUや周辺機器の動作を同期させる基本信号として用いられます。
主クロック: システムの中心となるクロック。派生したクロックはこの信号を元に生成されることが多いです。
グローバルクロック: 全体で共有されるクロック信号。複数の部品が同じタイミングで動くようにします。
共通クロック: 複数の回路で共通して使われるクロック信号。同期を取りやすくするための設計要素です。
同期クロック: データの転送や処理を揃えるためのクロック信号。部品間のタイミングをそろえる役割を果たします。
クロックソース: クロック信号の出所。発振器やPLLなど、クロックを生み出す源を指します。
クロック生成源: 実際にクロックを生成する源泉のこと。発振器、PLL、分周回路などが該当します。
全体同期用クロック: 全体を同期させる目的で使われるクロック。複数回路を同じリズムで動かすための信号です。

マスタークロックの対義語・反対語

スレーブクロック: マスタークロックに同期して動作する従属的な時刻源。自分の時刻を独自には決めず、マスターの時間を参照して動作する。
従属クロック: マスター時計に従属する役割の時計。自律性よりマスターの時刻を追従する。
子時計: 階層構造の下位の時計で、マスター時計の指示に従って動く呼称。
サブクロック: 補助的な時刻源として、マスター時計に従い動作する時計。主時計を補完する役割。
副時計: 主要な時計ではなく、補助的な役割を持つ時計。
ローカルクロック: 各機器内で独自に保持する時刻源。マスターと同期していない場合があり、全体の時刻整合性を崩すことがある。
非同期クロック: マスター時計と同期していない、遅延やジッタがある時計。
非基準時計: 基準として機能していない時計。マスターの基準時刻と対になる概念として扱われる。

マスタークロックの共起語

クロックジェネレーター: 基準となる時計信号を生成するハードウェアまたはソフトウェア。マスタークロックの出力を他の機器に供給する役割を持つ。
リファレンスクロック: 他の機器が参照する標準となる時計信号。高い精度と安定性が求められる。
クロックソース: 時計信号の出どころ。外部ソース（GPS、ルビジウム発振器など）や内部発振器がある。
同期: 複数デバイスの時刻を揃える作業。正確な動作には欠かせない要素。
同期信号: 各機器を同じ時刻へ揃えるために用いられる信号。分配網で配布されることが多い。
タイミング: 処理の順序と遅延を管理する概念。高精度なシステムではタイミング管理が重要。
周波数: クロック信号の振動数。基準周波数がシステム全体の基準になる。
ジッター: 信号の時間的揺れ。ジッターが少ないほど正確な同期が可能。
位相: 波形の開始点の相対位置。位相合わせは同期の要。
PLL: 位相同期ループの略。周波数と位相を安定させるための回路。
分配: マスタークロック信号を複数デバイスへ分配する方法。分配ロスや歪みに注意。
分配網: クロック信号を複数先へ伝える配線・回路網。
デジタルオーディオ: デジタル音声の世界。高品質なマスタークロックが音質を左右する。
オーディオインターフェース: 音声入力/出力機器。マスタークロックに同期して動作する。
SPDIF: デジタルオーディオ伝送規格。信号とクロックの整合性が重要。
AES/EBU: デジタルオーディオの国際規格。クロック同期が前提の伝送。
タイムコード: 映像・音声の時刻情報。マスタークロックと同期させて正確な編集を実現。
NTP: ネットワークを通じて時刻を同期する技術。インターネット時刻配布の基本。
NTPサーバー: ネットワーク上で時刻を配布するサーバー。端末はこれを参照して時刻を合わせる。
RTC: リアルタイムクロック。マザーボードや組込み機器に搭載される小型時計。
時刻同期: ネットワークやデバイス間で同じ時刻を共有する作業。
精度: 許容される時間誤差の大きさ。高精度マスタークロックほど低い誤差を持つ。
安定性: 長期間にわたり時刻基準を維持する能力。温度変動や電源変動の影響を受けにくいことが望ましい。
設定: 周波数・分配方法・位相などを適切に設定し、最適な同期を得る作業。
校正: 機器の誤差を補正して正確さを向上させる作業。
サブクロック: マスタークロックから派生した周波数の時計。内部機器での派生時計として使われることが多い。
工業用クロック: 産業機器で使われる堅牢な時刻基準。温度・振動に強い設計が特徴。

マスタークロックの関連用語

マスタークロック: システム全体の基準となる時計信号。周波数と位相を統一の基準として各部を同期させる役割を持ち、PLLや分配ネットワークで配布されます。
基準クロック: マスタークロックの別称。最も重要な時計信号として、他の回路の同期の出発点になります。
参照クロック: PLLやデジタル回路が参照として用いる時計信号。安定した周波数と低ノイズが求められます。
発振器: 時計信号を生成する発振回路。オシレータとも呼ばれ、基準周波数を作る最初の部品です。
基準周波数: 同期の基準となる周波数。マスタークロックの原点となる数値です。
周波数合成: PLL/DLL 等の技術を使って、元の周波数から新しい周波数を作り出す方法。
位相同期回路（PLL）: 入力信号の周波数・位相を基準信号と揃える回路。周波数の倍増・分周やノイズ低減にも使われます。
電圧制御発振器（VCO）: 出力周波数を電圧で制御する発振器。PLLの主要な出力部として用いられます。
遅延同期ループ（DLL）: 回路内の遅延を調整して、信号の位相を基準信号に合わせる仕組み。PLLの代替・補完として使われます。
分数N PLL（Fractional-N PLL）: PLLで分周比を整数だけでなく分数にも設定して、より細かな周波数調整を可能にする技術。
クロックツリー: 発生したクロック信号を複数部品へ分配する木状の配線・設計。遅延やスキューを抑える工夫が必要です。
クロック分配ネットワーク: クロックを各部へ均等に配布するための配線網。最適化には樹形構造やバッファ設計が関わります。
クロックドメイン: 同じクロック信号を共有して動作する回路領域。異なるドメイン間の同期は CDC が課題になります。
クロックスキュー: 部品間でクロック信号が到達する時間差。大きいとデータが正しく揃わず動作不良の原因になります。
ジッター: クロックの周期や位相が時間的に揺れる現象。データの正確性やシステムの安定性に影響します。
位相ノイズ: 周波数スペクトル上の位相の揺れを表すノイズ成分。高周波側のノイズは特に影響が大きいことがあります。
デューティ比: 1周期における信号が“高”になる時間の割合。理想は50%付近だが、設計によって異なります。
PLLロック時間: PLLが基準信号と位相を完全に合わせ、安定状態になるまでの時間。
同期設計: クロックを統合して動作させるよう設計する考え方。信号の整合性を重視します。
非同期設計: 複数のクロックドメインをまたぐ信号が同期していない設計。 CDC 対策が必要です。
クロックドメイン境界（CDC）: 二つ以上のクロックドメインをまたぐ信号の移動を正しく設計・検証する技術・概念。
ワードクロック: オーディオ機器で用いられるデジタル信号の基準クロック。S/PDIF, AES/EBU などと同期します。
サンプルクロック: デジタル音声・データのサンプリングタイミングを決めるクロック。ADC/DACの同期に使われます。
メモリクロック（MCLK）: メモリ（特に DRAM/SDRAM 等）に供給されるクロック信号。内部動作やデータ転送に影響します。