Синхронный и асинхронный счетчик: разница и сравнение

Основные выводы

1. В синхронных счетчиках все триггеры запускаются одновременно одним тактовым сигналом.
2. Асинхронные счетчики имеют триггеры, запускаемые независимо разными тактовыми сигналами, что приводит к пульсирующему эффекту.
3. Синхронные счетчики обеспечивают более быстрый и точный подсчет, чем асинхронные, благодаря одновременному запуску.

Что такое синхронный счетчик?

Синхронные счетчики иногда называют параллельными счетчиками, потому что тактовый сигнал поступает на все триггеры одновременно. Синхронные счетчики, построенные либо с переключателем, либо с D-триггером, могут работать быстрее, чем их асинхронные аналоги. 

Термин «параллельный счетчик» описывает эти устройства. Синхронный счетчик состоит из ряда триггеров, каждый из которых независимо связан с внешним тактовым генератором каскадным соединением.

В результате при подаче общего тактового сигнала состояния всех триггеров изменяются одновременно. Таким образом, с синхронным счетчиком задержки распространения нет, так как нет пульсирующего эффекта. Синхронные счетчики используют логические вентили для регулирования процесса счета. Это упрощает использование одного тактового входа для одновременного тактирования всех триггеров счетчика.

Задержка распространения собранных триггеров вызывает проблемы со счетчиком пульсаций. Другими словами, переходы состояний триггеров не синхронизированы с входными импульсами. Этот общий тактовый импульс вызывает одновременный переход между всеми выходными состояниями. 

Независимо от того, сколько триггеров используется для создания счетчика, задержка всегда будет такой же, как задержка распространения одного триггера. То есть задержка не имеет ничего общего с размером счетчика. В целом достижима более быстрая работа по сравнению с асинхронными счетчиками.

Что такое асинхронный счетчик?

Асинхронные счетчики характеризуются подачей входного тактового импульса на первый из ряда подключенных триггеров. Из-за пульсирующего эффекта небольшая задержка сигнала синхронизации в асинхронном счетчике при его прохождении через каждый триггер. Это вызывает задержку в передаче сообщения. 

Команда шлепанцы которые составляют счетчик в асинхронном счетчике, соединены последовательно, при этом входной тактовый импульс поступает на первый триггер в цепочке. Здесь тактовый вход заставляет волну проходить вперед через счетчик, в то время как результирующий выход первого триггера подается на вход следующего триггера.

Поскольку триггеры в асинхронном счетчике соединены последовательно, а входной тактовый импульс отправляется на первый триггер в серии, этот тип счетчика также называется последовательным счетчиком.

Выход одной итерации становится входом часов следующей и так далее. Таким образом, синхронизирующий сигнал асинхронного счетчика замедляется по мере прохождения через каждый триггер. Таким образом, существует задержка в способности сигнала распространяться.

Тем не менее, в асинхронном счетчике импульсы на входе триггера вызывают переход состояния, даже если для импульсов нет тактового сигнала или источника синхронизации. Внешний тактовый сигнал синхронизирует первый триггер, в то время как остальные синхронизируются по их выходам.

Разница между синхронным и асинхронным счетчиком

1. В синхронном счетчике есть задержка распространения. Однако в асинхронных счетчиках существует значительная задержка распространения.
2. Скорость работы синхронных счетчиков выше, чем у асинхронных.
3. В синхронных счетчиках меньше ошибок, чем в асинхронных.
4. Последовательность синхронного счетчика не является фиксированной, тогда как последовательность асинхронного счетчика является фиксированной.
5. Конструкция синхронного счетчика сложнее конструкции асинхронного счетчика.

Сравнение между синхронным и асинхронным счетчиком

1. https://www.researchgate.net/profile/Harishnaik-K-P/publication/320253483_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