Ένα ασύγχρονο κύκλωμα είναι ένα δίκτυο σε μεγάλο βαθμό ανεξάρτητων στοιχείων που διαβιβάζουν δεδομένα όταν έχουν ολοκληρωθεί οι λειτουργίες τους. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με ένα σύγχρονο κύκλωμα όπου τα στοιχεία συλλέγονται για δεδομένα ως απόκριση σε ένα παγκόσμιο σήμα χρονισμού. Σε ένα ασύγχρονο κύκλωμα, τα πρωτόκολλα μεταφοράς δεδομένων καθορίζουν πότε και πώς ανταλλάσσονται δεδομένα. Αντί να γίνεται τακτική δημοσκόπηση κάθε στοιχείου, τα δεδομένα μεταφέρονται όταν το ίδιο το στοιχείο σηματοδοτεί ότι είναι έτοιμο.
Η πλειοψηφία των εφαρμογών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων χρησιμοποιεί σύγχρονο σχεδιασμό. Αυτό είναι ένα απλούστερο μοντέλο όπου όλα τα εξαρτήματα λειτουργούν εντός του ίδιου χρονικού πλαισίου. Σε ένα ασύγχρονο κύκλωμα, τα εξαρτήματα λειτουργούν ανεξάρτητα από οποιοδήποτε χρονικό πλαίσιο. Αντί για ένα διακριτό χρόνο που επιβάλλεται παγκοσμίως, τα εξαρτήματα χρησιμοποιούν πρωτόκολλα χειραψίας και μεταφοράς. Αυτά εκτελούν τον απαραίτητο συγχρονισμό, μεταφορά δεδομένων και ακολουθία λειτουργίας.
Υπάρχουν πολλά πρωτόκολλα μεταφοράς που χρησιμοποιούνται σε ασύγχρονα κυκλώματα. Όλα περιλαμβάνουν χειραψία, η οποία διασφαλίζει ότι όταν ένα στοιχείο είναι έτοιμο να διαβιβάσει δεδομένα σε έναν γείτονα, ο γείτονας είναι ελεύθερος να τα λάβει και να τα μεταβιβάσει. Δεδομένου ότι τα στοιχεία λειτουργούν χωρίς αναφορά σε ένα κοινό χρονικό πλαίσιο, οι λειτουργίες μπορεί να ολοκληρωθούν εκτός σειράς. Το πρωτόκολλο μεταφοράς κωδικοποιεί τα δεδομένα που παράγονται με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορούν να συναρμολογηθούν με τη σωστή σειρά.
Μερικοί πρώιμοι υπολογιστές χρησιμοποιούσαν ασύγχρονο σχεδιασμό. Το Illinois Integrator and Automatic Computer, ή ILLIAC I, που αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο του Ιλινόις το 1951, ήταν ένα τέτοιο σχέδιο. Ωστόσο, η ταχεία πρόοδος στην τεχνολογία των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων απαιτούσε έναν πιο βασικό σχεδιασμό που να ήταν συμβατός με τους διαθέσιμους πόρους. Ο σύγχρονος σχεδιασμός με ένα ρολόι συστήματος έγινε η προτιμώμενη προσέγγιση.
Ο σχεδιασμός του ασύγχρονου κυκλώματος έχει πολλά πιθανά πλεονεκτήματα. Η κατανάλωση ρεύματος θα ήταν πολύ μικρότερη με την εξάλειψη του κυκλώματος χρονισμού και δεν θα υπήρχε ανάγκη τροφοδοσίας τρανζίστορ που δεν χρησιμοποιούνται. Η ταχύτητα λειτουργίας θα καθορίζεται από τις πραγματικές καθυστερήσεις μεταξύ των στοιχείων. Στη σύγχρονη σχεδίαση, η ταχύτητα επιβάλλεται για να φιλοξενήσει το πιο αδύναμο στοιχείο. Ένα κύκλωμα σχεδιασμένο να λειτουργεί υπό ασύγχρονη λογική θα επηρεαζόταν συνήθως λιγότερο από τις μικρές διακυμάνσεις στα εξαρτήματα λόγω της διαδικασίας κατασκευής.
Τα μειονεκτήματα του σχεδιασμού ασύγχρονων κυκλωμάτων πηγάζουν κυρίως από την πολυπλοκότητά του. Ο αριθμός των απαραίτητων στοιχείων μπορεί να είναι πολύ μεγαλύτερος από αυτόν που απαιτείται για ένα σύγχρονο κύκλωμα. Υπάρχουν λίγα εργαλεία σχεδίασης με υποβοήθηση υπολογιστή (CAD) που έχουν σχεδιαστεί για ασύγχρονο κύκλωμα. Αυτά τα κυκλώματα είναι επίσης πολύ πιο δύσκολο στον εντοπισμό σφαλμάτων και την αντιμετώπιση προβλημάτων από τα συμβατικά σχέδια. Η πρόσθετη επιβάρυνση υλικού και η δυσκολία στην εφαρμογή μπορεί να αντισταθμίσουν τα κέρδη στην κατανάλωση ενέργειας και την απόδοση.