Синхронные счетчики и асинхронные счетчики

В области цифровой электроники «счетчик» представляет собой последовательную логическую схему. Схема состоит из серии триггеров: электронных схем, которые имеют два стабильных состояния, каждое из которых соответствует одному из двух альтернативных входных сигналов. Цепи могут циклически проходить через последовательность состояний. Существуют два типа счетчиков: синхронный и асинхронный.

Синхронные счетчики обычно состоят из элемента памяти, который реализуется с помощью триггеров, и комбинационного элемента, который традиционно реализуется с помощью логических вентилей. Логические вентили - это логические схемы с одной или несколькими входными клеммами и одной выходной клеммой, в которых выход переключается между двумя уровнями напряжения, определяемыми комбинацией входных сигналов. Использование логических вентилей для комбинационной логики обычно снижает стоимость компонентов для схем счетчиков до абсолютного минимума, поэтому он остается популярным подходом.

Синхронные счетчики имеют внутренние часы, а асинхронные - нет. В результате все триггеры синхронного счетчика управляются одновременно одним общим тактовым импульсом. В асинхронном счетчике первый триггер управляется импульсом от внешних часов, а каждый последующий триггер управляется выходом предыдущего триггера в последовательности. В этом существенное различие между синхронными и асинхронными счетчиками.

Асинхронные счетчики, также известные как счетчики пульсаций, представляют собой более простой тип, требующий меньше компонентов и меньше схем, чем синхронные счетчики. Асинхронные счетчики проще сконструировать, чем их синхронные аналоги, но отсутствие внутренних часов также имеет ряд серьезных недостатков. Триггеры асинхронного счетчика меняют состояния в разное время, поэтому задержки при переходе из одного состояния в другое - известные как задержки распространения - складываются в общую задержку. Чем больше триггеров содержит асинхронный счетчик, тем больше общая задержка.

Обычно асинхронные счетчики менее полезны, чем синхронные счетчики в сложных высокочастотных системах. Некоторые интегральные схемы реагируют быстрее, чем другие, поэтому, если внешнее событие происходит близко к переходу между состояния - когда некоторые, но не все, интегральные схемы изменили состояние - это может привести к ошибкам в прилавок. Такие ошибки трудно предсказать из-за случайной разницы во времени между событиями. Кроме того, задержки распространения могут затруднить обнаружение или декодирование выходного состояния схемы асинхронного счетчика электронным способом.