Contatori sincroni e contatori asincroni

Nel campo dell'elettronica digitale, un "contatore" è un circuito logico sequenziale. Il circuito è costituito da una serie di flip-flop:circuiti elettronici che hanno due condizioni stabili, ciascuna corrispondente a uno dei due segnali di ingresso alternativi. I circuiti possono scorrere una sequenza di stati. Esistono due tipi di contatore:sincrono e asincrono.

Contatori sincroni

I contatori sincroni sono tipicamente costituiti da un elemento di memoria, che viene implementato utilizzando flip-flop, e un elemento combinatorio, che viene tradizionalmente implementato utilizzando porte logiche. Le porte logiche sono circuiti logici con uno o più terminali di ingresso e un terminale di uscita, in cui l'uscita è commutata tra due livelli di tensione determinati da una combinazione di segnali di ingresso. L'uso di porte logiche per la logica combinatoria in genere riduce al minimo il costo dei componenti per i circuiti di conteggio, quindi rimane un approccio popolare.

Impulso orologio

I contatori sincroni hanno un orologio interno, mentre i contatori asincroni no. Di conseguenza, tutti i flip-flop in un contatore sincrono sono pilotati simultaneamente da un singolo impulso di clock comune. In un contatore asincrono, il primo flip-flop è pilotato da un impulso da un orologio esterno e ogni flip-flop successivo è pilotato dall'uscita del flip-flop precedente nella sequenza. Questa è la differenza essenziale tra contatori sincroni e asincroni.

Contatori asincroni

I contatori asincroni, noti anche come contatori di ripple, sono di tipo più semplice, richiedono meno componenti e meno circuiti rispetto ai contatori sincroni. I contatori asincroni sono più facili da costruire rispetto alle loro controparti sincrone, ma l'assenza di un orologio interno introduce anche diversi importanti svantaggi. I flip-flop in un contatore asincrono cambiano stati in momenti diversi, quindi i ritardi nel passaggio da uno stato all'altro, noti come ritardi di propagazione, si sommano per creare un ritardo complessivo. Più flip-flop contiene un contatore asincrono, maggiore è il ritardo complessivo.

Considerazioni

In genere, i contatori asincroni sono meno utili dei contatori sincroni nei sistemi complessi ad alta frequenza. Alcuni circuiti integrati reagiscono più velocemente di altri, quindi se si verifica un evento esterno in prossimità di una transizione tra gli stati - quando alcuni, ma non tutti, i circuiti integrati hanno cambiato stato - potrebbe introdurre errori nel contatore. Tali errori sono difficili da prevedere a causa della differenza di tempo variabile in modo casuale tra gli eventi. Inoltre, i ritardi di propagazione possono rendere difficile il rilevamento o la decodifica elettronica dello stato di uscita di un circuito contatore asincrono.