Techniklexikon

Zähler

Elektronische Schaltung, die die Anzahl der Impulse einer Eingangsimpulsfolge ermittelt. Ein Z. besteht, ebenso wie ein Frequenzteiler, aus einer Kettenschaltung von Flip-flops. Im Gegensatz zum Frequenzteiler sind jedoch alle Flipflop-Ausgänge zugänglich. Die an den Ausgängen entstehenden Signale repräsentieren die Anzahl der Eingangsimpulse im Dualcode (Dualzahlensystem). Bild b) zeigt einige Ausgangssignale der Flipflops und die zugehörige Anzahl der Eingangsimpulse. Das Ergebnis der Zählung ist zu jedem beliebigen Zeitpunkt ablesbar. Wenn ein vom Dualcode abweichender Code erforderlich ist, wird den Ausgängen ein Decodierer nachgeschaltet. Eine Veränderung des Codes ist auch durch Rückführung bestimmter Ausgangssignale auf bestimmte Eingänge der Flipflops möglich. Normen und EinheitenElektronik, Halbleiterphysik, zählendes Messgerät, das als Messwert eine Anzahl ausgibt, z.B. Stückzähler, Messeinrichtung zum Zählen von a-Teilchen, Wasserzähler mit Messkammern usw.; neben diesen so abstrakt definierten Geräten werden auch Messgeräte als »Zähler« bezeichnet, die eine Messgrösse über die Zeit integrieren, z.B. Elektrizitätszähler. Elektronisch handelt es sich dabei meistens um Schaltungen, mit denen digitale Zustandsänderungen, im einfachsten Fall Impulse, gezählt werden können. Für den Aufbau eines Zählers aus Einzelbausteinen eignen sich besonders JK-Flipflops, da sie als Binäruntersetzer in Bezug auf den Taktimpuls arbeiten, wenn J = K = HIGH. Durch einfaches Hintereinanderschalten, indem der Q-Ausgang mit dem Takteingang des nächsten Flipflops verbunden wird, erhält man einen binären asynchronen Zähler (siehe Abb. 1). Die Bezeichnung »asynchron« bezieht sich darauf, dass die Taktimpulse der Einzel-Flipflops unabhängig voneinander sind. Diese Schaltungsweise hat den Nachteil, dass ein Taktimpuls von Flipflop zu Flipflop weitergereicht wird, so dass sich die Schaltverzögerungen der Flipflops aufaddieren. Die maximale Zählfrequenz ist dadurch eingeschränkt. Wesentlich höhere Zählfrequenzen erreicht man durch den synchronen Zähler (siehe Abb. 2), bei dem der Taktimpuls allen Einzel-Flipflops parallel zugeführt wird. Damit trotzdem eine binäre Zählweise zustande kommt, muss durch eine Zusatzschaltung, die darin besteht, dass ein Flipflop erst dann freigegeben werden darf, wenn an allen vorangehenden Flipflops der Ausgang auf HIGH liegt, diese Zählweise erzwungen werden.

Zähler 1: Asynchroner Zähler.

Zähler 2: Synchroner Zähler.