Rozdíl mezi synchronním a asynchronním čítačem

V digitální elektronice je počítadlo sekvenční logický obvod skládající se z řady žabek. Počítá počet výskytů vstupu ve smyslu negativních nebo pozitivních přechodů hran. Používají se v aplikacích, jako je synchronizace událostí a měření frekvence, odhad úhlové polohy a trvání události. Počitadla jsou velmi podobná registrům, protože oba obsahují kaskádové uspořádání více než jednoho klopného obvodu s nebo bez kombinačních logických zařízení. Čítače se používají hlavně pro počítání aplikací. Počet představuje počet přijatých hodinových impulzů. Na základě způsobu spouštění žabek lze čítače rozdělit do dvou hlavních kategorií: synchronní a asynchronní čítač. V synchronním čítači jsou všechny klopné obvody spouštěny stejným hodinovým signálem, zatímco v asynchronním čítači jsou klopné obvody spouštěny s různými hodinovými signály. Na rozdíl od asynchronního čítače se stav výstupních bitů mění současně v synchronním čítači bez zvlnění. Pojďme se podívat na rozdíly mezi těmito dvěma.

Co je synchronní čítač?

V synchronním čítači, známém také jako paralelní čítač, se všechny klopné obvody ve stavu čítače mění současně se synchronizací se vstupním hodinovým signálem. Když je počítadlo nastaveno tak, že každé překlopení v čítači je spuštěno stejným hodinovým signálem současně, je čítač označován jako synchronní čítač. Od asynchronních čítačů se liší v tom, že počet impulzů je připojen k hodinovým vstupům všech klopných obvodů. Protože všechny klopné obvody jsou taktovány současně, synchronní čítač se stejným počtem a typem klopných obvodů může pracovat s mnohem vyššími hodinovými frekvencemi než asynchronní čítače. Protože hodinový signál je současně aplikován na hodinové vstupy všech klopných obvodů, není mezi jednotlivými výstupy žádné časové zpoždění.

Co je asynchronní čítač?

Asynchronní čítač se často nazývá čítač zvlnění. V čítači zvlnění řídí výstup jednoho klopného flopu druhý. Jde o kaskádové uspořádání klopných obvodů, kde výstup jednoho klopného obvodu řídí hodinový výstup následujícího klopného obvodu. Počítadlo zvlnění sestává z řady doplňujících se klopných obvodů, kde výstup každého klopného obvodu je připojen k hodinovému vstupu dalšího klopného obvodu vyššího řádu. Hodinový signál je aplikován přímo na první klopný obvod a následně je vysílán s časovým zpožděním z jednoho překlopného obvodu na druhý. Například výstupem prvního klopného obvodu je hodinový vstup druhého klopného obvodu a výstupem druhého klopného obvodu je hodinový vstup třetího klopného obvodu a tak dále. Kvůli zpoždění šíření jsou čítače zvlnění obvykle pomalejší než jejich synchronní protějšky v provozu.

Rozdíl mezi synchronním a asynchronním čítačem

Hodinový vstup

- V synchronním čítači je stejný zdroj využíván vstupním signálem napříč všemi klopnými obvody, čímž se vytváří stejný signál ve stejnou dobu, což znamená, že čítač je taktován tak, že každý klopný obvod v čítači je spouštěn stejný hodinový signál současně. Naopak v asynchronním čítači (nazývaném také čítač zvlnění) je pouze první flip-flop taktován externími hodinami, které zase řídí hodinový výstup následujícího flip-flopu. V čítači zvlnění řídí výstup jednoho klopného flopu druhý.

Úkon

- Všechny klopné obvody jsou taktovány současně, takže synchronní čítač se stejným počtem a typem klopných obvodů může pracovat s mnohem vyššími hodinovými kmitočty než asynchronní protějšek. Od asynchronních čítačů se liší v tom, že počet impulzů je připojen k hodinovým vstupům všech klopných obvodů. V asynchronním čítači se nepoužívají žádné běžné hodiny, což znamená, že hodinový vstup klopných obvodů není poháněn stejným hodinovým signálem. Naopak u synchronního čítače je každý klopný obvod spouštěn společným taktovacím impulsem.

Časová prodleva

- Protože hodinový signál v synchronním čítači je aplikován na hodinové vstupy všech klopných obvodů současně, není mezi jednotlivými výstupy žádné časové zpoždění. V synchronních čítačích tedy neexistuje žádné vlastní zpoždění šíření. V asynchronním čítači je hodinový signál přímo aplikován pouze na první klopný obvod a následně je přenášen, což má za následek následné časové zpoždění z jednoho překlopného obvodu do druhého, což nakonec odpovídá jeho nízké rychlosti v porovnání se synchronním čelit.

Synchronní vs. asynchronní čítač: srovnávací tabulka

souhrn

V synchronním čítači jsou všechny klopné obvody spouštěny stejným hodinovým signálem a výstupy stavu změny čítače současně, takže neexistuje žádné vlastní zpoždění šíření mezi různými výstupy. V asynchronním čítači, na rozdíl od synchronních čítačů, není hodinový vstup klopných obvodů spouštěn stejným hodinovým signálem; ve skutečnosti výstup jednoho klopného obvodu řídí jiný. Výsledkem je následné časové zpoždění mezi výstupy z jednoho klopného obvodu. Naopak mezi synchronními čítači neexistuje žádné časové zpoždění mezi výstupy.