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Synchroner 3-Bit Binär-Zähler 51
5.6.3 Synchroner 3-Bit Binär-Zähler
Synchrone Zähler sind übersichtlicher aufgebaut und leicht erweiterbar. Ihr Schaltnetz ist aufwendiger, da-
für treten keine Laufzeitprobleme auf.
Beim Taktwechsel bestimmen die Eingangspegel jeder Speicherstufe, ob das Flipop neu gesetzt wird oder
seinen vorherigen Zustand speichert. Da alle Informationen an den Eingängen schon zum Taktbeginn fest
anliegen müssen, lassen sich Synchronzähler nicht mit T-Flipops aufbauen. Auch RS-Flipops sind nur be-
dingt tauglich, weil der Schaltungsaufwand wegen der Zusatzbeschaltung zu umfangreich wäre.
Am besten eignen sich JK-Master-Slave-Flipops, deren J- und K-Eingänge über zusätzliche Gatter gesteuert
werden. In unserem Beispiel kommen einankengesteuerte JK-Flipops zum Einsatz. Die J- und K-Eingänge
des ersten Flipops liegen dabei auf High-Pegel (entspricht Toggle-Betrieb). Der Ausgang steuert die ver-
bundenen J- und K-Eingänge der Folgestufe. Die J- und K-Eingänge aller weiteren Speicher-Flipops sind mit
einem AND-Gatter verbunden, welches die Ausgangspegel der vorhergehenden Speicherstufe auswertet.
Wegen der besseren Übersichtlichkeit wird das folgende Beispiel für den Synchronzähler nur 3-Bit-breit aus-
geführt. Damit können wir immerhin von 0 bis 7 zählen.
Abb. 53: Synchroner 3-Bit-Binär-Aufwärtszähler (links), Schaltzeichen (rechts)
Zustandstabelle für 3-Bit Synchron-Aufwärtszähler
Der Zähler hat drei Speicher-Flipops und kann
binär von 000 bis 111 zählen. Mit Hilfe der Zu-
standstabelle für die Ausgänge Q0 bis Q2 kann die
Gatterschaltung ermittelt werden. Das Flipop A
schaltet bei jedem Takt um, was einer Halbierung
der Taktfrequenz entspricht. Das Flipop B wird
nur dann neu gesetzt, wenn der Ausgang Q
0
high
ist, ansonsten wird der vorherige Zustand gespei-
chert. Das Flipop C muss gesetzt werden sobald
Q
0
und Q
1
gleichzeitig High-Pegel haben.
Die neuen Ausgangspegel erscheinen nach der
steigenden Taktanke. Alle Ausgangssignale werden synchron, also gleichzeitig gesetzt. Im Vergleich zu
den Asynchronzählern addieren sich die Signallaufzeiten der einzelnen Speicherstufen nicht.
Beachten Sie, dass am Takteingang C der JK-Flipops keine weitere Last,
wie z. B. eine LED angeschlossen werden sollte!
Takt Q
2
Q
1
Q
0
Gleichung
1 0 0 0
2 0 0 1
3 0 1 0
4 0 1 1 Q
0
∧ Q
1
5 1 0 0
6 1 0 1
7 1 1 0
8 1 1 1