同期カウンターと非同期カウンター

デジタルエレクトロニクスの分野では、「カウンター」は順序論理回路です。この回路は一連のフリップフロップで構成されています。これは、それぞれが 2 つの代替入力信号の 1 つに対応する 2 つの安定した状態を持つ電子回路です。回路は一連の状態を循環できます。カウンターには、同期と非同期の 2 種類があります。

同期カウンター

同期カウンタは通常、フリップフロップを使用して実装されるメモリ要素と、論理ゲートを使用して従来から実装されている組み合わせ要素で構成されます。論理ゲートは、1 つ以上の入力端子と 1 つの出力端子を備えた論理回路であり、入力信号の組み合わせによって決定される 2 つの電圧レベル間で出力が切り替えられます。組み合わせロジックに論理ゲートを使用すると、通常、カウンター回路のコンポーネントのコストが最小限に抑えられるため、依然として一般的なアプローチです.

クロック パルス

同期カウンターには内部クロックがありますが、非同期カウンターにはありません。その結果、同期カウンタ内のすべてのフリップフロップは、単一の共通クロック パルスによって同時に駆動されます。非同期カウンターでは、最初のフリップフロップは外部クロックからのパルスによって駆動され、後続の各フリップフロップはシーケンス内の前のフリップフロップの出力によって駆動されます。これが、同期カウンターと非同期カウンターの本質的な違いです。

非同期カウンター

リップル カウンターとも呼ばれる非同期カウンターは、より単純なタイプであり、必要なコンポーネントと回路は同期カウンターよりも少なくなります。非同期カウンターは、同期カウンターよりも構築が簡単ですが、内部クロックがないため、いくつかの大きな欠点もあります。非同期カウンターのフリップフロップはさまざまなタイミングで状態を変更するため、ある状態から別の状態に変化する際の遅延 (伝搬遅延と呼ばれる) が加算されて、全体的な遅延が生じます。非同期カウンターに含まれるフリップフロップが多いほど、全体的な遅延が大きくなります。

考慮事項

通常、非同期カウンターは、複雑で高頻度のシステムでは同期カウンターほど有用ではありません。一部の集積回路は他の集積回路よりも速く反応するため、外部イベントが状態間の遷移の近くで発生した場合 (すべてではなく一部の集積回路の状態が変化した場合)、カウンターにエラーが発生する可能性があります。このようなエラーは、イベント間の時間差がランダムに変化するため、予測が困難です。さらに、伝搬遅延により、非同期カウンター回路の出力状態を電子的に検出またはデコードすることが困難になる場合があります。