Compteurs synchrones et compteurs asynchrones

Dans le domaine de l'électronique numérique, un « compteur » est un circuit logique séquentiel. Le circuit se compose d'une série de bascules: des circuits électroniques qui ont deux conditions stables, correspondant chacune à l'un des deux signaux d'entrée alternatifs. Les circuits peuvent parcourir une séquence d'états. Deux types de compteur existent: synchrone et asynchrone.

Les compteurs synchrones se composent généralement d'un élément de mémoire, qui est mis en œuvre à l'aide de bascules, et d'un élément combinatoire, qui est traditionnellement mis en œuvre à l'aide de portes logiques. Les portes logiques sont des circuits logiques avec une ou plusieurs bornes d'entrée et une borne de sortie, dans lesquels la sortie est commutée entre deux niveaux de tension déterminés par une combinaison de signaux d'entrée. L'utilisation de portes logiques pour la logique combinatoire réduit généralement le coût des composants des circuits de compteur à un minimum absolu, elle reste donc une approche populaire.

Les compteurs synchrones ont une horloge interne, contrairement aux compteurs asynchrones. En conséquence, toutes les bascules d'un compteur synchrone sont entraînées simultanément par une seule impulsion d'horloge commune. Dans un compteur asynchrone, la première bascule est pilotée par une impulsion d'une horloge externe et chaque bascule successive est pilotée par la sortie de la bascule précédente dans la séquence. C'est la différence essentielle entre les compteurs synchrones et asynchrones.

Les compteurs asynchrones, également appelés compteurs d'ondulation, sont du type le plus simple, nécessitant moins de composants et moins de circuits que les compteurs synchrones. Les compteurs asynchrones sont plus faciles à construire que leurs homologues synchrones, mais l'absence d'horloge interne introduit également plusieurs inconvénients majeurs. Les bascules d'un compteur asynchrone changent d'état à différents moments, de sorte que les délais de passage d'un état à un autre - appelés délais de propagation - s'additionnent pour créer un délai global. Plus un compteur asynchrone contient de bascules, plus le retard global est important.

En règle générale, les compteurs asynchrones sont moins utiles que les compteurs synchrones dans les systèmes complexes à haute fréquence. Certains circuits intégrés réagissent plus vite que d'autres, donc si un événement externe se produit à proximité d'une transition entre états - lorsque certains, mais pas tous, les circuits intégrés ont changé d'état - cela peut introduire des erreurs dans le compteur. De telles erreurs sont difficiles à prévoir en raison de la différence de temps variable aléatoirement entre les événements. De plus, les retards de propagation peuvent rendre difficile la détection ou le décodage électronique de l'état de sortie d'un circuit compteur asynchrone.