Contatore sincrono vs asincrono: differenza e confronto

Punti chiave

1. I contatori sincroni hanno tutti i flip-flop attivati ​​simultaneamente da un singolo segnale di clock.
2. I contatori asincroni hanno flip-flop attivati ​​indipendentemente da diversi segnali di clock, con conseguente effetto a catena.
3. I contatori sincroni offrono un conteggio più rapido e preciso rispetto ai contatori asincroni grazie all'attivazione simultanea.

Cos'è un contatore sincrono?

I contatori sincroni sono talvolta chiamati contatori paralleli perché il clock viene inviato a tutti i flip-flop contemporaneamente. I contatori sincroni, costruiti con un interruttore o un flip-flop di tipo D, possono funzionare più rapidamente rispetto alle loro controparti asincrone. 

Il termine "contatore parallelo" descrive questi dispositivi. Un contatore sincrono è costituito da una serie di flip-flop, ciascuno collegato in modo indipendente a un clock esterno in una connessione a cascata.

Di conseguenza, quando viene applicato il segnale di clock condiviso, gli stati di tutti i flip-flop cambiano simultaneamente. Pertanto, non vi è alcun ritardo di propagazione con un contatore sincrono poiché non vi è alcun effetto a catena. I contatori sincroni utilizzano porte logiche per regolare il processo di conteggio. Ciò semplifica l'utilizzo di un singolo ingresso di clock per sincronizzare simultaneamente tutti i flip-flop del contatore.

Il ritardo di propagazione dei flip-flop raccolti causa il problema con il contatore di ripple. In altre parole, le transizioni di stato dei flip-flop non sono temporizzate per coincidere con l'ingresso impulsi. Questo impulso di clock condiviso provoca una transizione simultanea tra tutti gli stati di uscita. 

Indipendentemente dal numero di flip-flop utilizzati per costruire il contatore, il ritardo sarà sempre lo stesso del ritardo di propagazione di un singolo flip-flop. Vale a dire, il ritardo non ha nulla a che fare con le dimensioni del contatore. In generale è possibile ottenere un'operazione più rapida rispetto ai contatori asincroni.

Cos'è un contatore asincrono?

I contatori asincroni sono caratterizzati dal fornire l'impulso di clock di ingresso al primo di una serie di flip-flop collegati. A causa dell'effetto a catena, una piccola quantità ritarda il segnale di temporizzazione in un contatore asincrono mentre passa attraverso ciascun flip-flop. Ciò provoca un ritardo nella trasmissione del messaggio. 

I infradito che compongono il contatore in un contatore asincrono sono collegati in serie, con l'impulso di clock in ingresso che va al primo flip flop della catena. Qui, l'ingresso di clock fa avanzare un'onda attraverso il contatore mentre l'uscita risultante del primo flip-flop viene immessa nell'ingresso del successivo flip-flop.

Poiché i flip-flop in un contatore asincrono sono collegati in serie e l'impulso di clock di ingresso viene inviato al primo flip-flop della serie, questo tipo di contatore è anche chiamato contatore seriale.

L'output di un'iterazione diventa l'ingresso di clock della successiva e così via. Pertanto, il segnale di temporizzazione del contatore asincrono viene rallentato mentre passa attraverso ciascun flip-flop. Pertanto, c'è un ritardo nella capacità del segnale di diffondersi.

In un contatore asincrono, gli impulsi all'ingresso del flip-clock flop attivano comunque una transizione di stato anche se non esiste un clock o una sorgente di sincronizzazione per gli impulsi. Un segnale di clock esterno temporizza il primo flip-flop mentre gli altri vengono sincronizzati dalle loro uscite.

Differenza tra contatore sincrono e asincrono

1. C'è un ritardo di propagazione in un contatore sincrono. Tuttavia, esiste un ritardo di propagazione significativo nei contatori asincroni.
2. La velocità operativa dei contatori sincroni è più veloce dei contatori asincroni.
3. Ci sono meno errori nei contatori sincroni che nei contatori asincroni.
4. La sequenza di un contatore sincrono non è fissa, mentre la sequenza di un contatore asincrono è fissa.
5. La progettazione di un contatore sincrono è più complessa della progettazione di un contatore asincrono.

Confronto tra contatore sincrono e asincrono

Parametri di confronto	Contatore sincrono	Contatore asincrono
Ritardo	Nessun ritardo di propagazione	Ritardo di propagazione significativo
Velocità di operazione	Faster	Più lentamente
Errore	Meno errori	Altri errori
Sequenza	Non riparato	Fissa
Design	Complesso	Un'espansione

Riferimenti

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

Ultimo aggiornamento: 30 luglio 2023