Hallo zusammen, was ist ein wesentlicher Vorteil eines Asynchronzählers gegenüber einem Synchronzähler. Zusätzliche Schaltlogik wird doch meist in beiden Fällen benötigt und die Signalaufzeiten sind aufgrund der Verschachtelung beim Asynchronzähler schlechter. Gruß
Simon E. schrieb: > was ist ein wesentlicher Vorteil eines Asynchronzählers gegenüber einem > Synchronzähler. > Zusätzliche Schaltlogik wird doch meist in beiden Fällen benötigt und > die Signalaufzeiten sind aufgrund der Verschachtelung beim > Asynchronzähler schlechter. Beim Asynchronzaehler muss nur das erste Flipflop die volle Geschindigkeit mitmachen. Alle anderen werden langsamer getaktet.
Was bedeutet das ungefähr in Zahlen? Ich hab mir ein paar Datenblätter angesehen, aber da fehlt mir ein wenig die Routine um die Bausteine richtig gegenüber zu stellen.
Simon E. schrieb: > was ist ein wesentlicher Vorteil eines Asynchronzählers gegenüber einem > Synchronzähler. Sowas gibt es nicht. Man könnte auch fragen, was der wesentliche Vorteil eines NAND gegenüber einem XOR wäre. Es sind eben unterschiedliche Konstruktionen für unterschiedliche Einsatzfälle. Einen Synchronzähler benötigt man, wenn man zu jedem Zähltakt den exakten Zählerstand ablesen muß. Sowas ist üblich bei getakteten Systemen. Einen Asynchronzähler benötigt man, wenn man mit wenig Zusatzlogik maximale Geschwindigkeit haben will und das Ergebnis nicht sofort braucht, sondern erst ein paar Schaltzeiten später. Beispiele: a) ein Frequenzzähler mit der Torschaltung vor dem Zähler: Asynchronzähler, kann am schnellsten zählen. b) ein Frequenzzähler mit der Torschaltung per Software (Time-Stamp-verfahren): Synchronzähler. Ist aufwendiger als a) und kommt längst nicht so hoch wie a) - dafür kann man Zwischenergebnisse auslesen und von denen auf eventuelles Jittern usw. zurückschließen. W.S.
Simon E. schrieb: > Was bedeutet das ungefähr in Zahlen? Z.b kann man mit einem alten PIC 16F einen Frequenzzähler bis 50MHz (Datenblatt)/~70 MHz (real) bauen, auch wenn der selber nur mit 1MHz läuft. Mit einem eigentlich schnelleren AVR geht das nicht ohne Zusatzhardware, da ist der Zähler synchron.
W.S. schrieb: > Simon E. schrieb: >> was ist ein wesentlicher Vorteil eines Asynchronzählers gegenüber einem >> Synchronzähler. > Sowas gibt es nicht. Und doch hast du genau das hier genannt: > Asynchronzähler, kann am schnellsten zählen. > Synchronzähler. Ist aufwendiger als a) und kommt > längst nicht so hoch wie a) - dafür kann man Zwischenergebnisse auslesen > und von denen auf eventuelles Jittern usw. zurückschließen.
Rolf M. schrieb: > W.S. schrieb: >> Simon E. schrieb: >>> was ist ein wesentlicher Vorteil eines Asynchronzählers gegenüber einem >>> Synchronzähler. > >> Sowas gibt es nicht. > > Und doch hast du genau das hier genannt: > >> Asynchronzähler, kann am schnellsten zählen. Das stimmt ja auch nicht. Wenn man die gleiche Technologie verwendet (gleiche maximale Schaltfrequenz für das Basis-Flipflop), dann kann ein damit gebauter Asynchronzähler kein bißchen schneller zählen als ein Sychnronzähler. Aber da beim Asynchronzähler nur das erste Flipflop mit der vollen Eingangsfrequenz läuft, wird man vielleicht einen Unterschied bei der (dynamischen) Stromaufnahme sehen. Andererseits kann (könnte?) man für den Asynchronzähler ein anderes (einfacheres) Flipflop nehmen und wäre dann bei gleicher Technologie in der Tat schneller. Es kommt wie immer auf Details an. Wenn man den Zähler in ein CPLD reinprogrammiert, dann ist die höhere Komplexität des Synchronzählers direkt sichtbar (höherer Resourcenverbrauch) und er ist trotzdem kein bißchen schneller. Wenn es um Zähler-IC geht, dann ist der höhere interne Aufwand für den Anwender unsichtbar. Planlos schrieb: > Simon E. schrieb: >> Was bedeutet das ungefähr in Zahlen? > > Z.b kann man mit einem alten PIC 16F einen Frequenzzähler bis 50MHz > (Datenblatt)/~70 MHz (real) bauen, auch wenn der selber nur mit 1MHz > läuft. > > Mit einem eigentlich schnelleren AVR geht das nicht ohne Zusatzhardware, > da ist der Zähler synchron. Das stimmt so nicht. Der Grund, warum der AVR externe Signale nur so viel langsamer zählen kann, liegt darin, daß der Zähleingang mit dem Systemtakt synchronisiert ist. Ob der Vorteiler dahinter dann ein synchrones oder asynchrones Design hat, spielt keine Rolle mehr.
Simon E. schrieb: > was ist ein wesentlicher Vorteil eines Asynchronzählers gegenüber einem > Synchronzähler. Er ist billiger.
Axel S. schrieb: > Das stimmt ja auch nicht. Wenn man die gleiche Technologie verwendet > (gleiche maximale Schaltfrequenz für das Basis-Flipflop), dann kann ein > damit gebauter Asynchronzähler kein bißchen schneller zählen als ein > Sychnronzähler. Es ist ja nicht das "erste Flipflop", das die Zählfrequenz limitiert, sondern die Carry-Chain (bzw. die Weiterschaltlogik) des Synchronzählers. Natürlich ist ein asynchroner Zähler schneller, weil dort natürlich nur das erste Flipflop mit der Eingangsfrequenz umschaltet, und nicht mit der maximalen Taktfrequenz auch noch vom ersten bis zum letzten Bit die Carry-Chain durchlaufen werden muss. Und genauso natürlich ist ein synchroner Zähler immer langsamer, weil sich dort jedes Flipflop nicht nur um seinen Takteingang, sondern auch um einen Überlauf der Flipflops davor scheren muss: nur wenn alle Flipflops davor '1' sind, darf/muss das jeweilige Flipflop umschalten. Für einen richtig schnellen Synchronzähler in einem FPGA muss daher z.B. ein 32-Bit Zähler in einen schnellen 2-Bit-Zähler und einen langsamen 30-Bit-Zähler aufgeteilt werden. Dann kommt man auch mit einem Synchronzähler auf hohe Taktfrequenzen.
Lothar M. schrieb: > Für einen richtig schnellen Synchronzähler in einem FPGA muss daher > z.B. ein 32-Bit Zähler in einen schnellen 2-Bit-Zähler und einen > langsamen 30-Bit-Zähler aufgeteilt werden. Dann kommt man auch mit einem > Synchronzähler auf hohe Taktfrequenzen. Ja. Wenn man ein eher klassisches CPLD benutzt, dann sieht das etwas günstiger aus, denn dort haben die UND-Gatter vor den FF's bei manchen Typen bis zu 36 Eingänge. Da kann man die Carry-Chain völlig parallel machen - was bei den LUT's beim FPGA nicht so geht. Aber dafür kriegt man in Letzteres mehr Logik rein... W.S.
Wenn du schon mit den Datenblättern Schwierigkeiten hast, aber nicht erzählst, was du mit Asynchronzähler, oder Synchronzähler zu erreichen gedenkst - dann wundere dich nicht, dass hier nach CPLD und FPGA abgedriftet wird! Ansonsten: Bei gleicher Technologie ist asynchron schneller, (kann höhere Frequenzen), liefert aber die erfassten Zählpulse mit etwas Verzögerung (also ASYNCHRON) als Bitkombination an den Ausgängen ab. Für einen Frequenzzähler kann der asynchrone Zähler die bessere Wahl sein, denn er verarbeitet höhere Frequenzen: - Das GATE wird für GENAU eine Sekunde geöffnet. - Die Pulse in einer Sekunde werden gezählt. - Nachdem das GATE geschlossen wurde, muss man halt ein paar ns...µs warten und kann den Zählerstand auslesen. - Dann Zähler auf NULL setzen. - Danach kann es von vorne losgehen. Der Nachteil ist einfach die Wartezeit bis zum Auslesen, ist aber bei der Anwendug ZÄHLER kein Problem. Andere Anwendungen: Z.B. GENAU beim Zählpuls 753951 muss reagiert werden. - Das klappt bei etwas höherer Frequenz der Zählpulse nur mit SYNCHRON-Zählern, die mit der maximal zu zählenden Frequenz mithalten können.
Lothar M. schrieb: > Und genauso natürlich ist ein synchroner Zähler immer langsamer, weil > sich dort jedes Flipflop nicht nur um seinen Takteingang, sondern auch > um einen Überlauf der Flipflops davor scheren muss: nur wenn alle > Flipflops davor '1' sind, darf/muss das jeweilige Flipflop umschalten. Grenzfrequenz in Zahlen (nexperia): 74HC163 @ 6V typ 55 MHz (4 Bit synchron) 74HC393 @ 6V typ 107 MHz (4 Bit asynchron, 2x) Bei TIs TTLs ist das allerdings nicht so.
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A. K. schrieb: > Grenzfrequenz in Zahlen (nexperia): > 74HC163 @ 6V typ 55 MHz (4 Bit synchron) > 74HC393 @ 6V typ 107 MHz (4 Bit asynchron, 2x) Es kommt aber auch darauf an, welche Gechwindigkeit man betrachtet. Die genannten Zahlenwerte sind für den Fall vergleichbar, daß eine Frequenz geteilt werden soll. Benötigt man den genauen Zählerstand selber, sieht die Rechnung anders aus. Beim HC163 kann man die Ausgänge garantiert auch mit 55 MHz auslesen: <= 18 ns. Beim HC393 muß man für den aktuellen Zählerstand die Zeit abwarten, bis das Taktsignal durch alle Stufen gelaufen ist. Das sind hier wohl typisch 4 x 5 ns = 20 ns, was dann wiederum langsamer wäre.
Helmut L. schrieb: > Simon E. schrieb: >> was ist ein wesentlicher Vorteil eines Asynchronzählers gegenüber einem >> Synchronzähler. >> Zusätzliche Schaltlogik wird doch meist in beiden Fällen benötigt und >> die Signalaufzeiten sind aufgrund der Verschachtelung beim >> Asynchronzähler schlechter. > > Beim Asynchronzaehler muss nur das erste Flipflop die volle > Geschindigkeit mitmachen. Alle anderen werden langsamer getaktet. Der wesentliche Unterschied zwischen Synchron- und Asynchronzählern ist die unterschiedliche Taktansteuerung. Während bei Synchronzählern alle Flipflops mit dem gleichen Taktsignal angesteuert werden, wird bei Asynchronzählern lediglich das erste Flipflop einer Kette von einem ex ternen Takt angesteuert. Alle nachfolgenden Flipflops erhalten ihr Taktsignal durch einen Ausgang des vorangehenden Flipflops. Asynchronzähler sind typisch aus Toggle-Flipflops aufgebaut (z.B. JK-Flipflop mit J=K=1)
ein asynchroner Zähler ist nur in rein binärer Ausführung, ohne Rückführungen zur Zählstandsbegrenzung schnell. Wenn du bsp. Für einen Dezimalzähler Rückführungen benötigst, damit er statt bis 15 nur bis 9 zählt und bei 10 dann resettet, geht es noch. Noch krasser wird es, wenn du irgend einen krummen Teilerwert über z.B. 16 oder mehr FF brauchst. Im Extremfall kommt da bei einem Asynchronzähler nichts vernünftiges mehr bei rum, weil das 1. FF schon eins weiter ist und nach hinten hin noch "durchgereicht" wird. Da kann es sein, das der per NAND verknüpfte Wert, wo resettet werden soll, nicht zuverlässig erreicht wird, weil die (Nicht)UND-Bedingung garnicht erreicht wird. Vorne ist er schon weiter, da wird der Wert wieder ungültig, wärend am Ende der Kette das Bit noch nicht umschaltet. - Oder die UND Bedingung tritt durch Glitches ein, obwohl sie logisch garnicht auftreten dürfte.
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