同步二进制计数器：设计、加/减操作与编码器应用
什么是同步计数器？
同步计数器区别于异步（毛刺）计数器，所有输出位同时变化。将每个触发器时钟输入接同一时钟脉冲，避免毛刺计数器特有的延迟。
用 J-K 触发器时，时钟输入接在一起，使每个器件在同一时刻收到完全相同时钟边沿：
挑战在于设置 J 和 K 输入。为维持产生二进制计数的二分频时序，每个触发器必须工作在翻转模式，要求 J=K=1 在适当时刻。简单将所有 J、K 接 Vcc 会导致每个触发器每个时钟脉冲都翻转，破坏二进制序列：
相反，我们利用二进制序列可预测模式：某位翻转前，所有低位均为高。此模式允许以先前输出状态为条件控制各触发器翻转。
同步加计数器
同步加计数器中，每个 J-K 触发器仅当所有低位输出为高时允许翻转。第一（最低位）触发器每时钟脉冲翻转，故其 J、K 永久接高 (Vcc)。第二触发器在第一输出高时翻转——无需门。高阶触发器用与门将所有前级输出与后送入 J、K。
结果是四位同步加计数器，无毛刺复现二进制计数序列，因所有级同一时钟边沿同时响应。
同步减计数器
减计数反转翻转条件：某位翻转前，所有低位均为低。J-K 触发器 Q′ 输出提供所需“低”信号，故各触发器翻转使能当其低位输出为低时。
带模式选择的加/减计数器
添加控制线在“加”与“减”与门网络间选择，可构建单一双向计数器。或门再将选中与门输出送各触发器 J、K。
控制线切换哪个与门网络激活：高为加计数，低为减计数。示例图中灰显非激活部分。
实际应用
加/减计数器在运动控制中不可或缺。旋转轴编码器产生时钟脉冲驱动计数器跟踪位置。仅需总位移时单通道编码器足矣。为捕获方向，正交编码器提供两相位差信号。
D 型触发器区分两编码器信号相位关系，相应设定计数器增/减。
此类电路支撑机器人、CNC 刀具及任何需精确测量可逆机械运动的应用。
相关工作表
- 同步计数器工作表
工业技术