Contadores síncronos y asíncronos

En el campo de la electrónica digital, un "contador" es un circuito lógico secuencial. Este circuito consta de una serie de flip-flops: circuitos electrónicos que tienen dos condiciones estables, cada una correspondiente a una de las dos señales de entrada alternativos. Los circuitos pueden alternar a través de una secuencia de estados. Existen dos tipos de contador: sincrónico y asíncrono.

Los contadores síncronos suelen consistir en un elemento de memoria, que se implementa usando flip-flops y un elemento combinatorio, que es implementado tradicionalmente mediante puertas lógicas. Las puertas lógicas son circuitos lógicos con uno o más terminales de entrada y un terminal de salida, en el que la salida se conmuta entre dos niveles de tensión determinados por una combinación de señales de entrada. El uso de las puertas lógicas para la lógica combinacional suele reducir el costo de los componentes de los circuitos del contador a un mínimo absoluto, por lo que sigue siendo un enfoque popular.

Los contadores síncronos tienen un reloj interno, mientras que los asíncronos no. Como resultado, todos los flip-flops en un contador síncrono son accionados simultáneamente por un simple pulso de un reloj común. En un contador asíncrono, el primer flip-flop es impulsado por un pulso desde un reloj externo y cada flip-flop sucesivo es impulsado por la salida del flip-flop anterior en la secuencia. Esta es la diferencia esencial entre los contadores síncronos y asíncronos.

Los contadores asíncronos, también conocidos como contadores de ondulación, son el tipo más simple, que requieren menos componentes y menos circuitería que contadores síncronos. Los contadores asíncronos son más fáciles de construir que sus contrapartes síncronas, pero la ausencia de un reloj interno también presenta varias desventajas importantes. Los flip-flops en un contador asíncrono cambia los estados en diferentes momentos, por lo que los retrasos en el cambio de un estado a otro, conocidos como retardos de propagación, se suman para crear un retardo global. Mientras más flip-flops contenga un contador asíncrono, mayor será el retardo global.

Por lo general, los contadores asíncronos son menos útiles que los sincrónicos en los sistemas complejos de alta frecuencia. Algunos circuitos integrados reaccionan más rápido que otros, por lo que si un evento externo se produce cerca de una transición entre estados, cuando algunos, sino no todos, los circuitos integrados han cambiado de estado, puede introducir errores en el contador. Tales errores son difíciles de predecir debido a la diferencia del tiempo variable aleatorio entre los eventos. Por otra parte, los retardos de propagación pueden hacer que sea difícil de detectar, o decodificar, el estado de salida de un circuito de contador asíncrono de forma electrónica.