同步(synchronous)和非同步計數器(asynchronous counter)的區別

在數位電子技術中，計數器是由一系列觸發器組成的時序邏輯電路。它根據正負邊緣過渡統計輸入的出現次數。它們用於事件同步和頻率測量、角位置估計和事件持續時間等應用。計數器與暫存器非常相似，因為兩者都包含一個以上觸發器的級聯排列，有或沒有組合邏輯器件。計數器主要用於計數應用程式。計數表示到達的時鐘脈衝數。根據觸發器的觸發方式，計數器可分為兩大類：同步計數器和非同步計數器。在同步計數器中，所有觸發器都由相同的...

什麼是同步計數器(synchronous counter)？

在同步計數器（也稱為並行計數器）中，計數器中的所有觸發器與輸入時鐘訊號同時改變狀態。當計數器被計時，使得計數器中的每個觸發器同時被相同的時鐘訊號觸發時，計數器被稱為同步計數器。它與非同步計數器的不同之處在於計數脈衝輸入與所有觸發器的時鐘輸入相連。因為所有觸發器都是同時計時的，所以具有相同數量和型別觸發器的同步計數器可以在比非同步計數器高得多的時脈頻率下工作。由於時鐘訊號同時應用於所有觸發器的時鐘輸入，因此不同輸出之間沒有時間延遲。

什麼是非同步計數器(asynchronous counter)？

非同步計數器通常稱為紋波計數器。在紋波計數器中，一個觸發器的輸出驅動另一個觸發器。它是觸發器的級聯排列，其中一個觸發器的輸出驅動下一個觸發器的時鐘輸出。紋波計數器由一系列互補觸發器組成，每個觸發器的輸出連線到下一個高階觸發器的時鐘輸入。時鐘訊號僅直接應用於第一個觸發器，隨後傳輸，從一個觸發器到另一個觸發器有一個時間延遲。例如，第一觸發器的輸出是第二觸發器的時鐘輸入，第二觸發器的輸出是第三觸發器的時鐘輸入，依此類推。由於傳播延遲，紋波計數器的執行速度通常比同步計數器慢。

同步與非同步計數器的區別

時鐘輸入

–在同步計數器中，所有觸發器的時鐘輸入使用相同的源，在同一時間產生相同的訊號，這意味著計數器的時鐘方式是，計數器中的每個觸發器在同一時間由相同的時鐘訊號觸發。相反，在非同步計數器（也稱為紋波計數器）中，只有第一個觸發器由外部時鐘計時，外部時鐘反過來驅動下一個觸發器的時鐘輸出。在紋波計數器中，一個觸發器的輸出驅動另一個觸發器。

操作

–所有觸發器都是同時計時的，因此具有相同數量和型別觸發器的同步計數器可以在比非同步計數器更高的時脈頻率下工作。它與非同步計數器的不同之處在於計數脈衝輸入與所有觸發器的時鐘輸入相連。在非同步計數器中，不使用公共時鐘意味著觸發器的時鐘輸入不是由相同的時鐘訊號驅動的。相反，在同步計數器中，每個觸發器都由公共時鐘脈衝觸發。

時間延遲

–因為同步計數器中的時鐘訊號同時應用於所有觸發器的時鐘輸入，所以不同輸出之間沒有時間延遲。因此，同步計數器中沒有固有的傳播延遲。在非同步計數器中，時鐘訊號僅直接應用於第一個觸發器，隨後傳輸，這導致從一個觸發器到另一個觸發器的後續時間延遲，這最終解釋了其與同步計數器相比的低速操作。

同步與非同步計數器：比較圖

總結

在同步計數器中，所有觸發器都由同一時鐘訊號觸發，計數器的輸出同時改變狀態，因此不同輸出之間沒有固有的傳播延遲。在非同步計數器中，與同步計數器相比，觸發器的時鐘輸入不是由相同的時鐘訊號觸發的；實際上，一個觸發器的輸出驅動另一個觸發器。這導致從一個觸發器到另一個觸發器的輸出之間的時間延遲。相反，同步計數器的輸出之間沒有固有的時滯。