Σύγχρονος δυαδικός απαριθμητής

Στους σύγχρονους δυαδικούς απαριθμητές οι διαδοχικές καταστάσεις που παίρνουν τα flip-flops που τους αποτελούν ακολουθούν το δυαδικό σύστημα αρίθμησης.

Στους απαριθμητές προς τα πάνω (up-counters) με κάθε παλμό ρολογιού αυξάνεται το περιεχόμενό τους κατά μία μονάδα. Οι απαριθμητές αυτοί μπορούν να κατασκευασθούν με J-K flip-flops. Θυμίζουμε ότι ένα J-K flip-flop
συμπληρώνει την κατάστασή του με την εμφάνιση παλμού στην είσοδο του ρολογιού του όταν J = K=″1″. Λόγω του ότι η είσοδος του ρολογιού είναι κοινή σε όλα τα flip-flops ενός σύγχρονου απαριθμητή, η λογική κατασκευής του στηρίζεται σε συνδυαστικά κυκλώματα με τα οποία ελέγχονται οι είσοδοι J και Κ των flip-flops και ανάλογα επιτρέπεται ή όχι η αλλαγή της κατάστασής τους.

Ο τρόπος με τον οποίο σχεδιάζουμε ένα δυαδικό σύγχρονο απαριθμητή είναι αρκετά απλός. Θα χρησιμοποιήσουμε J-K flip-flops για την υλοποίηση ενός σύγχρονου δυαδικού απαριθμητή των τεσσάρων bits. Το τελευταίο bit του απαριθμητή θα αλλάζει (συμπληρώνει) πάντα την κατάστασή του με κάθε παλμό ρολογιού. Για να γίνεται αυτό οι είσοδοι J και Κ του flip-flop FF1 θα πρέπει να βρίσκονται στη λογική κατάσταση ″1″ συνεχώς. Κάθε άλλο flip-flop θα αλλάζει (αντιστρέφεται) μόνο, αν όλα τα bits των προηγούμενων από αυτό flip-flops έχουν τη λογική κατάσταση ″1″.

Τα τέσσερα flip-flops έχουν κοινό ρολόι. Οι είσοδοι J και Κ του FF1 βρίσκονται συνεχώς στη λογική κατάσταση ″1″, επομένως θα συμπληρώνει την κατάστασή του με κάθε αρνητικό μέτωπο παλμού στην είσοδο του ρολογιού του. Τα υπόλοιπα flip-flops θα αλλάζουν κατάσταση με το αρνητικό μέτωπο του παλμού του ρολογιού μόνο, αν όλα τα προηγούμενα flip-flops βρίσκονται στην κατάσταση ″1″. Τη συνθήκη αυτή την υλοποιούμε με τις πύλες AND που οδηγούν τις εισόδους J και Κ των flip-flops και σαν εισόδους έχουν τις εξόδους των προηγούμενων flip-flops. Η έξοδος της τελευταίας πύλης AND έχει την έννοια του κρατουμένου και συχνά χρησιμοποιείται για την κατασκευή
μεγαλύτερων απαριθμητών.

Ο προς τα κάτω (down-counter) απαριθμητής θα ελαττώνει το περιεχόμενό του κατά μία μονάδα με κάθε παλμό ρολογιού. Για τις συνδέσεις μεταξύ των flip-flops χρησιμοποιούμε τις συμπληρωματικές εξόδους τους.