同步和异步时序电路的区别

同步和异步时序电路都是使用反馈来生成下一个输出的时序电路。根据这种反馈的类型，可以区分这两种电路。时序电路是一种其输出依赖于当前和过去输入的电路。

时序电路分为同步和异步时序电路，其分类依据是它们的触发方式。在同步时序电路中，所有状态变量的变化都与全局时钟信号同步。相反，在异步时序电路中，所有状态变量的变化不同步，它们可以随时变化。

阅读本教程，了解更多关于同步和异步时序电路以及它们之间区别的信息。

什么是同步时序电路？

如果时序电路的所有输出都相对于时钟信号的有效跳变发生变化，则这种类型的时序电路称为**同步时序电路**。因此，同步时序电路的所有输出同时变化。因此，同步时序电路的输出与全局时钟信号的正跳变或负跳变同步。

同步时序电路更可靠，因为它们的状态转换总是可预测的。然而，由于时钟信号到达电路所有元件的传播延迟，同步时序电路的运行速度较慢。同步时序电路广泛应用于计数器、移位寄存器、存储单元等。

如果时序电路的一些或所有输出不随着时钟信号的有效跳变而变化，则这种类型的时序电路称为**异步时序电路**。因此，异步时序电路的所有输出并非同时变化。因此，异步时序电路的大多数输出都不与全局时钟信号的正跳变或负跳变同步。

在异步时序电路中，没有时钟信号，只有输入线。因此，异步时序电路是由输入驱动的电路，即输出变量的状态直接响应输入变量的变化而变化。此外，由于输入到达时间上的差异，异步电路可能进入错误状态。这种情况称为竞争冒险。这使得异步时序电路的可靠性较低。

下表重点介绍了同步和异步时序电路之间所有重要的区别：

关键	同步时序电路	异步时序电路
定义	同步时序电路是数字时序电路，其中用于生成下一个输出的输入反馈受时钟信号控制。	异步时序电路是数字时序电路，其中用于生成下一个输出的输入反馈不受时钟信号控制。
存储单元	在同步时序电路中，用于控制的存储单元是带时钟的触发器。	在异步时序电路中，使用无时钟触发器或延时器作为存储元件。
状态	同步时序电路的状态总是可预测的，因此是可靠的。	由于输入到达时间上的差异，异步电路有可能进入错误状态。这称为“竞争冒险”。
复杂性	设计同步时序电路比较容易。	逻辑门之间的反馈的存在会导致不稳定性问题，使异步时序电路的设计变得困难。
性能	由于时钟信号到达电路所有元件的传播延迟，同步时序电路的运行速度较慢。	由于没有时钟信号延迟，因此与同步时序电路相比，异步时序电路速度更快。
示例	同步电路用于计数器、移位寄存器、存储单元。	异步电路用于低功耗和高速操作，例如简单的微处理器、数字信号处理单元以及通信系统中的电子邮件应用程序、互联网访问和网络。

总而言之，同步时序电路是数字时序电路，其中用于生成下一个输出的输入反馈受全局时钟信号控制，而异步时序电路是数字时序电路，其中用于生成下一个输出的输入反馈不受全局时钟信号控制。

Kiran Kumar Panigrahi

更新于：2023年11月1日

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