Sự khác biệt giữa bộ đếm đồng bộ và không đồng bộ

Trong điện tử kỹ thuật số, bộ đếm là một mạch logic tuần tự bao gồm một loạt các flip-flop. Nó đếm số lần xuất hiện của đầu vào theo các chuyển đổi cạnh âm hoặc dương. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng như đồng bộ hóa sự kiện và đo tần số, ước tính vị trí góc và thời lượng của một sự kiện. Các bộ đếm khá giống với các thanh ghi vì cả hai đều bao gồm một sự sắp xếp theo tầng gồm nhiều hơn một flip-flop có hoặc không có các thiết bị logic tổ hợp. Quầy chủ yếu được sử dụng để đếm các ứng dụng. Số lượng đại diện cho số xung đồng hồ đến. Dựa trên cách các flip-flop được kích hoạt, các bộ đếm có thể được phân thành hai loại chính: bộ đếm đồng bộ và không đồng bộ. Trong một bộ đếm đồng bộ, tất cả các flip-flop được kích hoạt bởi cùng một tín hiệu đồng hồ trong khi trong một bộ đếm không đồng bộ, flip-flop được kích hoạt với các tín hiệu đồng hồ khác nhau. Không giống như bộ đếm không đồng bộ, trạng thái của các bit đầu ra thay đổi đồng thời trong bộ đếm đồng bộ, không có bất kỳ gợn nào. Hãy xem sự khác biệt giữa hai.

Bộ đếm đồng bộ là gì?

Trong bộ đếm đồng bộ, còn được gọi là bộ đếm song song, tất cả các flip-flop ở trạng thái thay đổi bộ đếm đồng thời đồng bộ với tín hiệu đồng hồ đầu vào. Khi bộ đếm được đồng hồ sao cho mỗi lần lật trong bộ đếm được kích hoạt bởi cùng một tín hiệu đồng hồ cùng một lúc, bộ đếm được gọi là bộ đếm đồng bộ. Nó khác với các bộ đếm không đồng bộ ở chỗ đầu vào xung đếm được kết nối với đầu vào đồng hồ của tất cả các flip-flop. Bởi vì tất cả các flip-flop được đồng hồ cùng một lúc, một bộ đếm đồng bộ có cùng số lượng và loại flip-flop có thể hoạt động ở tần số xung nhịp cao hơn nhiều so với bộ đếm không đồng bộ. Vì tín hiệu đồng hồ được áp dụng đồng thời cho các đầu vào đồng hồ của tất cả các flip-flop, không có độ trễ thời gian giữa các đầu ra khác nhau.

Bộ đếm không đồng bộ là gì?

Bộ đếm không đồng bộ thường được gọi là bộ đếm gợn. Trong một bộ đếm gợn, đầu ra của một flip-flop ổ đĩa kia. Đó là một sự sắp xếp theo tầng của các flip-flop trong đó đầu ra của một flip-flop điều khiển đầu ra xung nhịp của flip-flop sau. Một bộ đếm gợn bao gồm một loạt các flip-flop khen ngợi trong đó đầu ra của mỗi flip-flop được kết nối với đầu vào đồng hồ của flip-flop bậc cao tiếp theo. Tín hiệu đồng hồ được áp dụng trực tiếp cho lần lật đầu tiên và sau đó nó được truyền đi, với độ trễ thời gian từ lần lật này sang lần khác. Ví dụ, đầu ra của flip-flop thứ nhất là đầu vào đồng hồ của flip-flop thứ hai, và đầu ra của flip-flop thứ hai là đầu vào đồng hồ của flip-flop thứ ba, v.v. Do độ trễ lan truyền, bộ đếm gợn thường chậm hơn so với các đối tác đồng bộ của chúng đang hoạt động.

Sự khác biệt giữa bộ đếm đồng bộ và không đồng bộ

Đồng hồ đầu vào

- Trong một bộ đếm đồng bộ, cùng một nguồn được sử dụng bởi đầu vào đồng hồ trên tất cả các flip-flop, tạo ra cùng một tín hiệu cùng một lúc, có nghĩa là bộ đếm được đồng hồ theo cách mà mỗi flip-flop trong bộ đếm được kích hoạt bởi cùng một tín hiệu đồng hồ cùng một lúc. Ngược lại, trong một bộ đếm không đồng bộ (còn được gọi là bộ đếm gợn), chỉ có flip-flop đầu tiên được đồng hồ bên ngoài, từ đó điều khiển đầu ra xung nhịp của flip-flop sau. Trong một bộ đếm gợn, đầu ra của một flip-flop ổ đĩa kia.

Hoạt động

- Tất cả các flip-flop được đồng hồ cùng một lúc, do đó, một bộ đếm đồng bộ có cùng số lượng và loại flip-flop có thể hoạt động ở tần số xung nhịp cao hơn nhiều so với đối tác không đồng bộ của nó. Nó khác với các bộ đếm không đồng bộ ở chỗ đầu vào xung đếm được kết nối với đầu vào đồng hồ của tất cả các flip-flop. Trong bộ đếm không đồng bộ, không có đồng hồ thông thường nào được sử dụng, nghĩa là đầu vào đồng hồ của flip-flop không được điều khiển bởi cùng một tín hiệu đồng hồ. Ngược lại, trong một bộ đếm đồng bộ, mọi flip-flop được kích hoạt bởi xung đồng hồ chung.

Thời gian trễ

- Bởi vì tín hiệu đồng hồ trong bộ đếm đồng bộ được áp dụng cho các đầu vào đồng hồ của tất cả các flip-flop cùng một lúc, không có độ trễ thời gian giữa các đầu ra khác nhau. Vì vậy, không có độ trễ lan truyền vốn có trong các bộ đếm đồng bộ. Trong bộ đếm không đồng bộ, tín hiệu đồng hồ chỉ được áp dụng trực tiếp cho lần lật đầu tiên và sau đó được truyền đi, dẫn đến độ trễ thời gian tiếp theo từ lần lật này sang lần khác, cuối cùng chiếm tỷ lệ hoạt động tốc độ thấp so với đồng bộ quầy tính tiền.

Bộ đếm đồng bộ và không đồng bộ: Biểu đồ so sánh

Tóm lược

Trong một bộ đếm đồng bộ, tất cả các flip-flop được kích hoạt bởi cùng một tín hiệu đồng hồ và các đầu ra của trạng thái thay đổi bộ đếm cùng một lúc, do đó không có độ trễ lan truyền vốn có giữa các đầu ra khác nhau. Trong bộ đếm không đồng bộ, ngược lại với bộ đếm đồng bộ, đầu vào đồng hồ của flip-flop không được kích hoạt bởi cùng một tín hiệu đồng hồ; trong thực tế, đầu ra của một flip-flop ổ đĩa khác. Điều này dẫn đến độ trễ thời gian tiếp theo giữa các đầu ra từ một lần lật này sang lần khác. Ngược lại, không có độ trễ thời gian vốn có giữa các đầu ra trong một bộ đếm đồng bộ.