Contatori sincroni e contatori asincroni

Nel campo dell'elettronica digitale, un "contatore" è un circuito logico sequenziale. Il circuito è costituito da una serie di flip-flop: circuiti elettronici che hanno due condizioni stabili, ciascuna corrispondente a uno dei due segnali di ingresso alternativi. I circuiti possono scorrere attraverso una sequenza di stati. Esistono due tipi di contatore: sincrono e asincrono.

I contatori sincroni sono tipicamente costituiti da un elemento di memoria, che viene implementato utilizzando flip-flop, e un elemento combinatorio, che viene tradizionalmente implementato utilizzando porte logiche. Le porte logiche sono circuiti logici con uno o più terminali di ingresso e un terminale di uscita, in cui l'uscita viene commutata tra due livelli di tensione determinati da una combinazione di segnali di ingresso. L'uso di porte logiche per la logica combinatoria riduce tipicamente il costo dei componenti per i circuiti contatore al minimo assoluto, quindi rimane un approccio popolare.

I contatori sincroni hanno un orologio interno, mentre i contatori asincroni no. Di conseguenza, tutti i flip-flop in un contatore sincrono sono pilotati simultaneamente da un singolo impulso di clock comune. In un contatore asincrono, il primo flip-flop è pilotato da un impulso proveniente da un orologio esterno e ciascun successivo flip-flop è pilotato dall'uscita del precedente flip-flop nella sequenza. Questa è la differenza essenziale tra contatori sincroni e asincroni.

I contatori asincroni, noti anche come contatori di ondulazione, sono il tipo più semplice e richiedono meno componenti e meno circuiti rispetto ai contatori sincroni. I contatori asincroni sono più facili da costruire rispetto ai loro omologhi sincroni, ma l'assenza di un orologio interno introduce anche diversi importanti svantaggi. I flip-flop in un contatore asincrono cambiano stato in momenti diversi, quindi i ritardi nel passaggio da uno stato all'altro, noti come ritardi di propagazione, si sommano per creare un ritardo complessivo. Più flip-flop contiene un contatore asincrono, maggiore è il ritardo complessivo.

In genere, i contatori asincroni sono meno utili dei contatori sincroni in sistemi complessi ad alta frequenza. Alcuni circuiti integrati reagiscono più velocemente di altri, quindi se si verifica un evento esterno vicino a una transizione tra stati -- quando alcuni, ma non tutti, i circuiti integrati hanno cambiato stato -- può introdurre errori nel contatore. Tali errori sono difficili da prevedere a causa della differenza di tempo variabile casualmente tra gli eventi. Inoltre, i ritardi di propagazione possono rendere difficile il rilevamento o la decodifica elettronica dello stato di uscita di un circuito contatore asincrono.