Σύγχρονος έναντι Ασύγχρονος Μετρητής: Διαφορά και Σύγκριση

Βασικές τακτικές

1. Οι σύγχρονοι μετρητές έχουν όλα τα flip-flops που ενεργοποιούνται ταυτόχρονα από ένα μόνο σήμα ρολογιού.
2. Οι ασύγχρονοι μετρητές έχουν flip-flops που ενεργοποιούνται ανεξάρτητα από διαφορετικά σήματα ρολογιού, με αποτέλεσμα ένα φαινόμενο κυματισμού.
3. Οι σύγχρονοι μετρητές προσφέρουν ταχύτερη και ακριβέστερη μέτρηση από τους ασύγχρονους μετρητές λόγω της ταυτόχρονης ενεργοποίησης.

Τι είναι ένας σύγχρονος μετρητής;

Οι σύγχρονοι μετρητές ονομάζονται μερικές φορές παράλληλοι μετρητές επειδή το ρολόι παραδίδεται σε όλα τα flip-flops ταυτόχρονα. Οι σύγχρονοι μετρητές, κατασκευασμένοι είτε με εναλλαγή είτε με flip-flop τύπου D, μπορούν να αποδώσουν πιο γρήγορα από τους αντίστοιχους ασύγχρονους. 

Ο όρος "παράλληλος μετρητής" περιγράφει αυτές τις συσκευές. Ένας σύγχρονος μετρητής αποτελείται από μια σειρά από flip-flops, το καθένα ανεξάρτητα συνδεδεμένο με ένα εξωτερικό ρολόι σε μια διαδοχική σύνδεση.

Ως αποτέλεσμα, όταν εφαρμόζεται το κοινό σήμα ρολογιού, οι καταστάσεις όλων των flip-flops αλλάζουν ταυτόχρονα. Έτσι, δεν υπάρχει καθυστέρηση διάδοσης με έναν σύγχρονο μετρητή, καθώς δεν υπάρχει φαινόμενο κυματισμού. Οι σύγχρονοι μετρητές χρησιμοποιούν λογικές πύλες για να ρυθμίσουν τη διαδικασία μέτρησης. Αυτό απλοποιεί τη χρήση μιας μόνο εισόδου ρολογιού για να παρακολουθείτε ταυτόχρονα όλες τις σαγιονάρες του μετρητή.

Η καθυστέρηση διάδοσης των συλλεχθέντων flip-flops προκαλεί το πρόβλημα με τον μετρητή κυματισμών. Με άλλα λόγια, οι μεταβάσεις κατάστασης των flip-flops δεν είναι χρονισμένες ώστε να συμπίπτουν με την είσοδο όσπρια. Αυτός ο κοινός παλμός ρολογιού προκαλεί μια ταυτόχρονη μετάβαση μεταξύ όλων των καταστάσεων εξόδου. 

Ανεξάρτητα από το πόσα flip-flops χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του μετρητή, η καθυστέρηση θα είναι πάντα η ίδια με την καθυστέρηση διάδοσης ενός μόνο flip-flop. Δηλαδή η καθυστέρηση δεν έχει να κάνει με το μέγεθος του πάγκου. Μια ταχύτερη λειτουργία είναι εφικτή γενικά σε σύγκριση με τους ασύγχρονους μετρητές.

Τι είναι ο Ασύγχρονος Μετρητής;

Οι ασύγχρονοι μετρητές χαρακτηρίζονται από την παροχή του παλμού ρολογιού εισόδου στον πρώτο από μια σειρά συνδεδεμένων flip-flops. Λόγω του φαινομένου κυματισμού, μια μικρή ποσότητα καθυστερεί το σήμα χρονισμού σε έναν ασύγχρονο μετρητή καθώς διέρχεται από κάθε flip-flop. Αυτό προκαλεί καθυστέρηση στη μετάδοση του μηνύματος. 

Η σαγιονάρες που αποτελούν τον μετρητή σε έναν ασύγχρονο μετρητή συνδέονται σειριακά, με τον παλμό ρολογιού εισόδου να πηγαίνει στο πρώτο flip flop στην αλυσίδα. Εδώ, η είσοδος ρολογιού προκαλεί ένα κύμα να πάει προς τα εμπρός μέσω του μετρητή, ενώ η προκύπτουσα έξοδος του πρώτου flip-flop τροφοδοτείται στην είσοδο του επόμενου flip-flop.

Δεδομένου ότι τα flip-flop σε έναν ασύγχρονο μετρητή συνδέονται σε μια σειρά και ο παλμός ρολογιού εισόδου αποστέλλεται στο πρώτο flip-flop της σειράς, αυτός ο τύπος μετρητή ονομάζεται επίσης σειριακός μετρητής.

Η έξοδος μιας επανάληψης γίνεται η είσοδος ρολογιού της επόμενης και ούτω καθεξής. Έτσι, το σήμα χρονισμού του ασύγχρονου μετρητή επιβραδύνεται καθώς περνά από κάθε flip-flop. Έτσι, υπάρχει μια υστέρηση στην ικανότητα του σήματος να διαδοθεί.

Σε έναν ασύγχρονο μετρητή, οι παλμοί στην είσοδο του flip-clock flop ενεργοποιούν ωστόσο μια μετάβαση κατάστασης ακόμα κι αν δεν υπάρχει ρολόι ή πηγή συγχρονισμού για τους παλμούς. Ένα εξωτερικό σήμα ρολογιού μετράει το πρώτο flip-flop ενώ τα άλλα χρονίζονται από τις εξόδους τους.

Διαφορά μεταξύ σύγχρονου και ασύγχρονου μετρητή

1. Υπάρχει μια καθυστέρηση διάδοσης σε έναν σύγχρονο μετρητή. Ωστόσο, υπάρχει σημαντική καθυστέρηση διάδοσης στους ασύγχρονους μετρητές.
2. Η ταχύτητα λειτουργίας των σύγχρονων μετρητών είναι μεγαλύτερη από τους ασύγχρονους μετρητές.
3. Υπάρχουν λιγότερα σφάλματα στους σύγχρονους μετρητές από ότι στους ασύγχρονους μετρητές.
4. Η ακολουθία ενός σύγχρονου μετρητή δεν είναι σταθερή, ενώ η ακολουθία ενός ασύγχρονου μετρητή είναι σταθερή.
5. Ο σχεδιασμός ενός σύγχρονου μετρητή είναι πιο περίπλοκος από τον σχεδιασμό ενός ασύγχρονου μετρητή.

Σύγκριση μεταξύ σύγχρονου και ασύγχρονου μετρητή

Παράμετροι σύγκρισης	Σύγχρονος Μετρητής	Ασύγχρονος Μετρητής
Καθυστέρηση	Χωρίς καθυστερήσεις διάδοσης	Σημαντική καθυστέρηση διάδοσης
Ταχύτητα λειτουργίας	Ταχύτερη	Βραδύτερη
Λάθος	Λιγότερα λάθη	Περισσότερα λάθη
Ακολουθία	Δεν φτιάχτηκε	Σταθερό
Υπηρεσίες	Συγκρότημα	Απλούς

αναφορές

1. https://www.researchgate.net/profile/Harishnaik-K-P/publication/320243483_A_Survey_on_Synchronous_and_Asynchronous_Counters_using_Reversible_Logic_Gates/links/59d7209ba6fdcc52acabfcec/A-Survey-on-Synchronous-and-Asynchronous-Counters-using-Reversible-Logic-Gates.pdf
2. https://www.spiedigitallibrary.org/journals/optical-engineering/volume-61/issue-10/105105/Implementation-of-all-optical-synchronous-and-asynchronous-binary-up-counters/10.1117/1.OE.61.10.105105.short

Τελευταία ενημέρωση: 30 Ιουλίου, 2023