Sinhronie skaitītāji un asinhronie skaitītāji

Digitālās elektronikas jomā "skaitītājs" ir secīga loģiskā shēma. Ķēde sastāv no virknes flip-flop: elektroniskām shēmām, kurām ir divi stabili nosacījumi, katrs atbilst vienam no diviem alternatīviem ievades signāliem. Ķēdes var pārvietoties pa stāvokļu secību. Pastāv divu veidu skaitītāji: sinhronais un asinhronais.

Sinhronie skaitītāji parasti sastāv no atmiņas elementa, kas tiek realizēts, izmantojot flip-flops, un kombinācijas elementu, kas tradicionāli tiek realizēts, izmantojot loģiskos vārtus. Loģiskie vārti ir loģiskās shēmas ar vienu vai vairākām ieejas spailēm un vienu izejas spaili, kurās izeja tiek pārslēgta starp diviem sprieguma līmeņiem, ko nosaka ieejas signālu kombinācija. Loģisko vārtu izmantošana kombinētajai loģikai parasti samazina skaitītāju ķēžu komponentu izmaksas līdz absolūtam minimumam, tāpēc tā joprojām ir populāra pieeja.

Sinhronajiem skaitītājiem ir iekšējais pulkstenis, savukārt asinhronajiem skaitītājiem nav. Rezultātā visus sinhronā skaitītāja flip-flops vienlaikus darbina viens kopīgs pulksteņa impulss. Asinhronajā skaitītājā pirmo flip-flop virza impulss no ārēja pulksteņa, un katru nākamo flip-flop virza secībā iepriekšējā flip-flop izvade. Šī ir būtiskā atšķirība starp sinhronajiem un asinhronajiem skaitītājiem.

Asinhronie skaitītāji, kas pazīstami arī kā pulsācijas skaitītāji, ir vienkāršāka tipa, tiem ir nepieciešams mazāk komponentu un mazāk shēmu nekā sinhronajiem skaitītājiem. Asinhronos skaitītājus ir vieglāk uzbūvēt nekā to sinhronos skaitītājus, taču iekšējā pulksteņa neesamība rada arī vairākus būtiskus trūkumus. Flip-flops asinhronā skaitītājā maina stāvokļus dažādos laikos, tāpēc aizkavēšanās, pārejot no viena stāvokļa uz otru, kas pazīstama kā izplatīšanās aizkave, tiek summētas, veidojot vispārēju aizkavi. Jo vairāk flip-flops ir asinhronajā skaitītājā, jo lielāka ir kopējā aizkave.

Parasti asinhronie skaitītāji ir mazāk noderīgi nekā sinhronie skaitītāji sarežģītās augstfrekvences sistēmās. Dažas integrētās shēmas reaģē ātrāk nekā citas, tādēļ, ja ārējs notikums notiek tuvu pārejai starp stāvokļi — ja dažas, bet ne visas, integrālās shēmas ir mainījušas stāvokli, tas var radīt kļūdas skaitītājs. Šādas kļūdas ir grūti paredzēt nejauši mainīgas laika starpības dēļ starp notikumiem. Turklāt izplatīšanās kavēšanās var apgrūtināt asinhronās skaitītāja ķēdes izejas stāvokļa elektronisku noteikšanu vai atšifrēšanu.