在數(shù)字電子產(chǎn)品中，計(jì)數(shù)器是由一系列觸發(fā)器組成的時(shí)序邏輯電路。顧名思義，計(jì)數(shù)器用于計(jì)算輸入在負(fù)或正邊沿轉(zhuǎn)換中出現(xiàn)的次數(shù)。根據(jù)觸發(fā)觸發(fā)器的方式，計(jì)數(shù)器可以分為兩類:同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。了解這兩種計(jì)數(shù)器的工作原理以及它們之間的區(qū)別。
一、什么是同步計(jì)數(shù)器？
如果時(shí)鐘脈沖同時(shí)施加到計(jì)數(shù)器中的所有觸發(fā)器，則這種計(jì)數(shù)器稱為同步計(jì)數(shù)器。
在同步計(jì)數(shù)器中，所有構(gòu)成的觸發(fā)器同時(shí)使用相同的時(shí)鐘輸入進(jìn)行計(jì)時(shí)。這些也稱為并行計(jì)數(shù)器。
基本上，同步計(jì)數(shù)器中的所有觸發(fā)器都以級(jí)聯(lián)方式排列，每個(gè)觸發(fā)器都單獨(dú)連接到一個(gè)外部時(shí)鐘。它允許使用相同的時(shí)鐘輸入同時(shí)為所有觸發(fā)器提供時(shí)鐘。這意味著每個(gè)觸發(fā)器的輸出與時(shí)鐘輸入同步變化。
因此，公共時(shí)鐘信號(hào)會(huì)同時(shí)導(dǎo)致每個(gè)單獨(dú)觸發(fā)器的狀態(tài)發(fā)生變化。結(jié)果它不會(huì)導(dǎo)致紋波效應(yīng)，因此在同步計(jì)數(shù)器中沒有傳播延遲。
邏輯門在同步計(jì)數(shù)器中用于控制計(jì)數(shù)序列。
二、什么是異步計(jì)數(shù)器？
異步計(jì)數(shù)器也稱為串行計(jì)數(shù)器，因?yàn)闃?gòu)成計(jì)數(shù)器的觸發(fā)器是串聯(lián)連接的，輸入時(shí)鐘脈沖提供給連接中的第一個(gè)觸發(fā)器。
第一個(gè)觸發(fā)器的輸出充當(dāng)正向下一個(gè)相鄰觸發(fā)器的輸入。以這種方式，時(shí)鐘輸入通過計(jì)數(shù)器波動(dòng)。因此，這些計(jì)數(shù)器也被稱為紋波計(jì)數(shù)器。
由于紋波效應(yīng)，異步計(jì)數(shù)器中的定時(shí)信號(hào)在通過每個(gè)觸發(fā)器時(shí)會(huì)延遲一定量。因此，它會(huì)導(dǎo)致傳播延遲。
三、同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器之間的主要區(qū)別
扳機(jī)：（1）在同步計(jì)數(shù)器的情況下，所有組成的觸發(fā)器同時(shí)用相同的時(shí)鐘觸發(fā)。（2）在異步計(jì)數(shù)器的情況下，會(huì)觸發(fā)具有不同時(shí)鐘的不同觸發(fā)器。
運(yùn)算速度：（1）與異步計(jì)數(shù)器相比，同步計(jì)數(shù)器的運(yùn)算速度更快。（2）異步計(jì)數(shù)器的運(yùn)算速度比同步計(jì)數(shù)器慢。
容易出錯(cuò)：（1）同步計(jì)數(shù)器不易出錯(cuò)；它們幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何解碼錯(cuò)誤，因?yàn)槊總€(gè)觸發(fā)器都是單獨(dú)計(jì)時(shí)的。（2）異步計(jì)數(shù)器更容易出錯(cuò)并在系統(tǒng)中產(chǎn)生解碼錯(cuò)誤。
復(fù)雜性：（1）同步計(jì)數(shù)器中的所有觸發(fā)器都與時(shí)鐘協(xié)調(diào)，因此與異步計(jì)數(shù)器相比，其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。（2）在異步計(jì)數(shù)器中，一個(gè)觸發(fā)器的輸出作為下一個(gè)觸發(fā)器的輸入，因此其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)非常簡單。
順序：（1）同步計(jì)數(shù)器可以在任何所需的計(jì)數(shù)序列中運(yùn)行，因?yàn)樗梢酝ㄟ^更改時(shí)鐘序列來進(jìn)行操作。（2）異步計(jì)數(shù)器只能以固定的計(jì)數(shù)順序運(yùn)行，即UP和DOWN。
延遲：（1）在同步計(jì)數(shù)器的情況下沒有觀察到傳播延遲。（2）在異步計(jì)數(shù)器的情況下，從一個(gè)觸發(fā)器到另一個(gè)觸發(fā)器存在后續(xù)傳播延遲。
同步計(jì)數(shù)器中的所有觸發(fā)器都使用相同的時(shí)鐘輸入同時(shí)計(jì)時(shí)。相反，異步計(jì)數(shù)器的組成觸發(fā)器在不同的時(shí)刻用不同的輸入信號(hào)計(jì)時(shí)。
