同期カウンターと非同期カウンター

デジタルエレクトロニクスの分野では、「カウンタ」はシーケンシャルロジック回路です。 この回路は一連のフリップフロップで構成されています。2つの安定した状態を持つ電子回路で、それぞれが2つの代替入力信号の1つに対応しています。 回路は一連の状態を循環できます。 カウンターには、同期と非同期の2種類があります。

同期カウンタは通常、フリップフロップを使用して実装されるメモリ要素と、従来は論理ゲートを使用して実装される組み合わせ要素で構成されます。 論理ゲートは、1つまたは複数の入力端子と1つの出力端子を備えた論理回路であり、入力信号の組み合わせによって決定される2つの電圧レベル間で出力が切り替えられます。 組み合わせ論理に論理ゲートを使用すると、通常、カウンタ回路のコンポーネントのコストが最小限に抑えられるため、一般的なアプローチであり続けます。

同期カウンターには内部クロックがありますが、非同期カウンターにはありません。 その結果、同期カウンタのすべてのフリップフロップは、単一の共通クロックパルスによって同時に駆動されます。 非同期カウンタでは、最初のフリップフロップは外部クロックからのパルスによって駆動され、後続の各フリップフロップはシーケンス内の先行するフリップフロップの出力によって駆動されます。 これは、同期カウンターと非同期カウンターの本質的な違いです。

リップルカウンターとも呼ばれる非同期カウンターは、同期カウンターよりも必要なコンポーネントと回路が少ない、より単純なタイプです。 非同期カウンターは、同期カウンターよりも構築が簡単ですが、内部クロックがないこともいくつかの大きな欠点をもたらします。 非同期カウンターのフリップフロップは異なる時間に状態を変更するため、ある状態から別の状態に変化する際の遅延（伝搬遅延と呼ばれる）が合計されて、全体的な遅延が発生します。 非同期カウンターに含まれるフリップフロップが多いほど、全体的な遅延が大きくなります。

通常、非同期カウンターは、複雑な高周波システムでは同期カウンターよりも有用性が低くなります。 一部の集積回路は他の集積回路よりも速く反応するため、外部イベントが 状態-すべてではないが一部の集積回路の状態が変化した場合-エラーが発生する可能性があります カウンター。 イベント間の時間差がランダムに変化するため、このようなエラーを予測することは困難です。 さらに、伝搬遅延により、非同期カウンタ回路の出力状態を電子的に検出またはデコードすることが困難になる可能性があります。