同步計數器之所以被稱為是因為計數器內所有單個觸發器的時鐘輸入都由同一時鐘信號同時同時計時。

在之前的異步二進制中在計數器教程中，我們看到一個計數器級的輸出直接連接到下一個計數器級的時鐘輸入，依此類推。

這樣的結果是異步計數器遭受了什么被稱為“傳播延遲”，其中定時信號通過每個觸發器延遲一小部分。

然而，使用同步計數器，外部時鐘信號連接到計數器內每個觸發器的時鐘輸入使得所有觸發器同時（并行）同時計時，從而給出固定的時間關系。換句話說，輸出的變化發生在與時鐘信號的“同步”中。

這種同步的結果是所有單獨的輸出位在響應公共時鐘的同時改變狀態信號沒有紋波效應，因此沒有傳播延遲。

二進制4位同步遞增計數器

從上面可以看出，外部時鐘脈沖（要計數的脈沖）直接饋送到計數器鏈中的每個JK觸發器，并且 J 和 K 輸入全部在切換模式下連接在一起，但僅在第一個觸發器，觸發器 FFA （LSB）中它們連接為HIGH，邏輯“1”允許觸發器在每個時鐘脈沖上切換。然后，同步計數器響應公共時鐘信號遵循預定的狀態序列，為每個脈沖提前一個狀態。

J 和 K 觸發器 FFB 的輸入直接連接到觸發器 FFA 的輸出 Q A ，但是觸發器的 J 和 K 輸入 FFC 和 FFD 由單獨的 AND 門也提供來自前一級輸入和輸出的信號。這些額外的 AND 門為下一級的JK輸入生成所需的邏輯。

如果我們使每個JK觸發器根據是否所有前面的翻轉都進行切換觸發輸出（ Q ）為“HIGH”，我們可以獲得與異步電路相同的計數序列，但沒有紋波效應，因為此電路中的每個觸發器將在同一時間進行時鐘控制。

然后由于同步計數器中沒有固有的傳播延遲，因為所有計數器級同時并行觸發，這種頻率計數器的最大工作頻率遠高于類似的異步計數器電路。

4位同步計數器波形時序圖

由于此4位同步計數器在每個時鐘脈沖上按順序計數，因此產生的輸出從0（ 0000 ）向上計數到15（ 1111 ）。因此，這種類型的計數器也稱為4位同步遞增計數器。

然而，我們可以輕松構建一個4位同步遞減計數器b>通過將 AND 門連接到觸發器的 Q 輸出，如圖所示，產生與上述相反的波形時序圖。這里計數器以其所有輸出HIGH（ 1111 ）開始，并且在重復之前，它會將每個時鐘脈沖的應用計數到零，（ 0000 ）。

二進制4位同步遞減計數器

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同步計數器是通過將觸發器連接在一起形成的并且可以將任意數量的觸發器連接或“級聯”在一起以形成“除以n”二進制計數器，模數或“MOD”數仍然適用于異步計數器，因此十進制計數器或BCD計數器計數從0到 2 n -1 可以與截斷序列一起構建。我們需要增加向上或向下同步計數器的MOD計數，它是一個額外的觸發器和 AND 門。

十進制4位同步計數器

也可以使用同步二進制計數器構建一個4位十進制同步計數器，以產生從0到9的計數序列。標準二進制計數器可以借助一些額外的計數器轉換為十進制（十進制10）計數器實現所需狀態序列的邏輯。達到“1001”計數后，計數器回流到“0000”。我們現在有十年或Modulo-10計數器。

十進制4位同步計數器

額外的 AND 門檢測計數序列何時達到“1001”（二進制10）并導致觸發器 FF3 切換在下一個時鐘脈沖。觸發器 FF0 在每個時鐘脈沖上切換。因此，計數被重置并在“0000”處重新開始，產生同步十進制計數器。

我們可以很容易地在上述計數器電路中重新安排額外的 AND 門產生其他計數數字，如Mod-12計數器，從“0000”到“1011”（0到11）計數12個狀態，然后重復使它們適合于時鐘等。

觸發同步計數器

同步計數器使用邊沿觸發的觸發器改變“正邊沿”（上升沿）或“負邊沿”（下降沿）的狀態當時鐘輸入改變狀態時，控制輸入上的時鐘脈沖導致一次計數。

通常，同步計數器在上升沿計數，即時鐘信號的低到高轉換和異步紋波計數器在下降沿計數，這是時鐘信號從高到低的轉換。

它波紋c似乎不尋常ounters使用時鐘周期的下降沿來改變狀態，但這樣可以更容易地將計數器鏈接在一起，因為一個計數器的最高有效位（MSB）可以驅動下一個計數器的時鐘輸入。

這是有效的，因為當前一位從高位變為低位時，下一位必須改變狀態 - 進位必須發生在下一位的位置。同步計數器通常有一個進位和一個進位引腳，用于將計數器連接在一起而不會引入任何傳播延遲。

同步計數器摘要

然后總結一些關于同步計數器：

同步計數器可以由Toggle或D型觸發器構成。

同步計數器比異步計數器更容易設計。

它們被稱為同步計數器，因為觸發器的時鐘輸入都是一起計時的同時具有相同的時鐘信號。

由于這個公共時鐘脈沖，所有輸出狀態都會同時切換或改變。

全部時鐘輸入連接在一起沒有固有的傳播延遲。

同步計數器有時被稱為并行計數器，因為時鐘并行饋送到所有觸發器。

固有記憶c ircuit跟蹤計數器當前狀態。

使用邏輯門控制計數序列。