User manual

46 Asynchroner 4-Bit-Binär-Zähler

In der Praxis kommen meist 4- oder 8-Bit-breite Zählerbausteine zum Einsatz. Bei Bedarf können beispiels-

weise zwei 8-Bit-Zähler zu einem 16-Bit-Zähler verknüpft werden. Im modernen Schaltungsdesign werden

Zähler als Logikblöcke in programmierbare Bausteine wie z. B. FPGAs (Field-Programmable Gate-Array) inte-

griert (siehe auch Kap. 4.8 auf Seite 23).

5.6.1 Asynchroner 4-Bit-Binär-Zähler

Asynchron arbeitende Zähler haben keinen gemeinsamen Takt. Die Flipops werden hintereinandergeschal-

tet, d. h. der Ausgang des ersten Flipops wird mit dem Takteingang des zweiten Flipops verbunden usw.

Aufgrund von Signallaufzeiten bekommt jedes Flipop die Taktanke zu unterschiedlichen Zeiten am Takt-

Eingang. Die Signallaufzeiten der einzelnen Speicherstufen summieren sich. Dies wirkt sich besonders bei

Binär-Zählern mit großer Zähltiefe und hohen Taktfrequenzen aus. Für ein korrektes Zählen muss die Takt-

zeit stets größer als die Gesamtlaufzeit des Signals durch den kompletten Zähler sein.

Ist bei n gleichen Flipops die kürzeste Schaltzeit t (in Sekunden) eines Speichers bekannt, errechnet sich die

maximale Frequenz (Grenzfrequenz f

in Hertz [Hz]) des Zähltakts zu:

(

)

×t

Bei Flipops in CMOS- oder TTL-Technologie dauert die Signallaufzeit wenige Nanosekunden. Je größer die

Zähltiefe (z. B. 16 bit), desto länger dauert es, bis sich der Impuls vom ersten Flipop bis zum letzten Flipop

fortpanzt. Diese Laufzeit des Zählimpulses kann zu Störungen und so zu Fehlern beim Zählen führen. Je

höher die Zählfrequenz, desto eher treten Probleme auf. Solange nur im Bereich bis 100 Hz gezählt wird –

wie mit unserem Taktgeber-Brick – ist ein 4-Bit Asynchronzähler kein Problem.

Abb. 45: Asynchroner 4-Bit-Binär-Zähler (links), Schaltzeichen (rechts)