SCHÉMA DE LOGIQUE SÉQUENTIELLE
Dans cette section, vous verrez différents dispositifs de mémoire propres aux circuits séquentiels, comme les bascules et les compteurs.
Vous avez bien compris en quoi consiste un circuit de logique combinatoire. Dans un tel circuit, l’état logique des sorties, à un instant donné, ne dépend que des valeurs détectées par les entrées. Cependant, lors de l’élaboration des systèmes de commande et d’automatisation, on souhaite souvent que les circuits logiques réagissent non seulement selon l’état des entrées, mais aussi qu’ils tiennent compte d’événements antérieurs. Ce genre de circuits correspond à la logique séquentielle et fait intervenir le concept de mémorisation.
Mémorisation en logique séquentielle
Un circuit séquentiel fait intervenir des variables d’entrée et des dispositifs de mémoire. En d’autres mots, il se « rappelle » sa séquence de fonctionnement. Prenez l’exemple d’un poste marche-arrêt qui commande le fonctionnement d’un moteur. Une action momentanée sur le bouton-poussoir «marche » met le moteur en fonction aussi longtemps que le bouton-poussoir « arrêt » n’est pas actionné. Dans le tableau de la figure suivante, on remarque que les variables d’entrée des étapes 1 et 3 ont la même valeur, mais que l’état de la sortie est différent; un dispositif de mémoire a maintenu le moteur en marche. Il devient donc impossible de construire un tableau de Karnaugh comme en logique combinatoire et de réaliser le circuit à l’aide de simples portes logiques.
On peut dire que le concept de mémorisation est l’élément fondamental de la logique séquentielle et qu’il se base sur la capacité d’emmagasiner de l’information aussi longtemps qu’il est nécessaire de le faire. Cette information demeure disponible en tout temps à la sortie du circuit séquentiel. De plus, ce circuit se « rappelle » son état logique précédent par l’intermédiaire d’une rétroaction qui renvoie le contenu de la mémoire vers l’entrée. Les circuits séquentiels accomplissent donc une séquence d’opérations bien précise et respectent un déroulement ordonné.
Circuit séquentiel synchrone ou asynchrone
Il existe des circuits séquentiels synchrones et asynchrones. La différence entre ces deux catégories se situe au regard du synchronisme des actions. Un circuit asynchrone peut changer d’état à tout moment selon les variables d’entrée. Par contre, un circuit synchrone incorpore un signal d’horloge qui sert à enclencher les actions.
Dans un circuit séquentiel asynchrone, le changement de l’état logique de la sortie peut s’effectuer à n’importe quel moment selon le changement des variables d’entrée. La détermination de l’état logique du système s’effectue instantanément, d’où la difficulté de concevoir, et surtout de dépanner des circuits asynchrones.
Dans un circuit séquentiel synchrone, un signal d’horloge commande le changement de l’état logique de la sortie. Le système est alors susceptible de changer d’état uniquement à des moments précis déterminés par l’horloge. Cela facilite la conception et le dépannage du circuit par une analyse «pas à pas » dictée par chaque coup de l’horloge. Notez que les variables doivent être constantes au moment précis du coup de l’horloge, sinon elles ne seront pas prises en considération. On dit d’une variable qu’elle est constante, lorsqu’elle est dans un état stable.
Un signal d’horloge permet de régler la cadence des circuits synchrones en coordonnant leurs actions. L’horloge génère habituellement un train d’ondes carrées d’une durée fixe. Cette durée s’appelle période (T) et se mesure en secondes. La fréquence de l’onde correspond à l’inverse de la période et se mesure en hertz (Hz).
Il importe de distinguer les niveaux et les transitions d’une onde carrée. Vous connaissez déjà le niveau bas(état logique 0) et le niveau haut (état logique 1) associés aux états stables d’une onde. Les transitions correspondent aux changements d’un état stable vers un autre. On désigne le signal ascendant par l’expression front montant (transition positive de 0 à 1) et le signal descendant, par front descendant (transition négative de 1 à 0)
Utilisation des bascules
Les bascules (flip-flops) constituent les unités de mémoire les plus répandues. Elles ont la capacité de capter une information binaire fugitive et de la conserver. La bascule mémorise donc un seul bit. La simplicité de fonctionnement des bascules et leur facilité de raccordement avec d’autres composants logiques favorisent leur utilisation dans les circuits logiques séquentiels. La figure suivante présente le symbole général d’une bascule. Chacun des modèles de bascule possède des entrées qui le caractérisent. Cependant, les bascules ont toutes deux sorties, dont l’une est le complément de l’autre.
Une bascule dispose de deux états de fonctionnement, c’est-à-dire deux états stables, soit :
L’état de la bascule dépend des conditions présentes aux entrées. Elle conserve alors son information (bit) jusqu’à ce que d’autres conditions la fassent «basculer » d’un état à un autre.
On doit faire preuve de vigilance lors du choix d’une bascule. En effet, les manufacturiers fabriquent des bascules synchrones actives selon différentes conditions de l’horloge. La figure de la page suivante montre les trois possibilités qui déclenchent l’entrée d’horloge CK (Clock) d’une bascule. Il y a d’abord l’entrée d’horloge directe, qui fonctionne sur un niveau haut (partie A). Seules les lettres «CK» identifient cette entrée.
Il y a ensuite les composants sensibles à un signal d’horloge dynamique (parties B et C). Le petit triangle indique que l’entrée d’horloge détecte le passage d’un front. Il s’agit d’un front descendant si le symbole inclut un petit cercle devant l’entrée.
Bascule S-R
La bascule S-R constitue l’élément fondamental de la logique séquentielle en électronique. D’ailleurs, le principe de fonctionnement de plusieurs autres éléments de mémoire, allant même jusqu’aux mémoires vives (R.A.M. ou Random Access Memory), repose sur un concept semblable.
Les bornes d’entrée de cette unité de mémoire sont identifiées par les lettres S (Set = mise à 1) et R (Reset = remise à 0), d’où l’appellation de bascule S-R. Notez aussi que cette bascule ne possède pas d’entrée d’horloge. De ce fait, elle a un fonctionnement asynchrone, contrairement à toutes les autres. On l’appelle aussi mémoire binaire (latch).
La table de vérité démontre le fonctionnement du dispositif. Remarquez qu’il y a deux conditions ambiguës, qui varient selon les portes employées pour la réalisation du circuit. Il devient alors plus facile de se reporter au schéma de construction interne pour comprendre le fonctionnement du circuit.
Construction en portes NON-ET ou en portes NON-Ou
La bascule S-R est habituellement construite à l’aide de deux portes NON-ET dont les entrées et les sorties sont interconnectées. Sa représentation équivalente vise à faciliter la compréhension du circuit. Il devient alors évident que la présence d’un niveau bas (associé au petit cercle) à l’une ou l’autre des entrées force la sortie à réagir.
Le chronogramme démontre clairement que la sortie de la bascule dépend non seulement des entrées, mais aussi de l’état précédent du circuit, soit l’état dans lequel la bascule se trouvait avant l’application des signaux d’entrée. Cependant, la combinaison S = R = 0 doit être évitée, car elle équivaut à vouloir forcer la sortie à 1 et à 0 simultanément. Il est donc impossible d’en prévoir le résultat.
On peut aussi réaliser une bascule S-R avec des portes NON-OU. Notez l’inversion de l’emplacement des entrées S et R. L’analyse du circuit reste toutefois la même. Par contre, la bascule devient active au niveau haut, ce qui explique les entrées directes sur le symbole.
Application de la bascule S-R
L’interrupteur antirebondissement constitue l’application typique de la bascule SR. Il sert à éliminer les transitions indésirables causées par les interrupteurs mécaniques. Le chronogramme de la figure suivante fait voir les rebondissements du contact de l’interrupteur. Même si leur durée est de seulement quelques millisecondes, ces rebonds doivent être éliminés pour assurer le bon fonctionnement du circuit.
Bascule S-R synchrone
En modifiant le circuit initial de la bascule, il est possible de concevoir une bascule S-R synchrone. Les changements de l’état logique des sorties ne surviennent qu’en présence d’un niveau haut d’un signal d’horloge.
Dans la table de vérité, l’entrée d’horloge «CK» (Clock) de la bascule détermine le moment où celle-ci pourra changer d’état, tandis que les entrées « S » et «R» déterminent l’état que devra prendre sa sortie.
Bascule J-K
Tous les modèles de bascules J-K possèdent une entrée d’horloge, ce qui les classe nécessairement dans la catégorie des bascules synchrones. Aucune raison particulière n’est associée à l’appellation « J » et «K» des entrées. Cependant, elles remplissent les mêmes fonctions que les entrées S (J = mise à 1) et R (K = remise à zéro) d’une bascule S-R.
La table de vérité de cette bascule révèle la particularité de ce composant : la condition d’entrée J = K = 1 provoque le basculement de la sortie plutôt qu’un état indéterminé. Dans ce cas, le chronogramme indique que chaque front descendant du signal d’horloge fait changer la sortie à l’état opposé à celui présent avant le signal d’horloge (0 → 1 ou 1 → 0). Les entrées J et K n’ont donc aucun effet sans la présence du signal d’horloge.
Entrées asynchrones
Il arrive parfois qu’on désire transmettre une commande à la bascule sans pour autant se préoccuper du signal d’horloge. Pensez à la remise à zéro d’un compteur par exemple. Pour ce faire, plusieurs modèles de bascules sont munis d’entrées asynchrones et prioritaires sur les entrées de commande vues jusqu’à maintenant. Voici la description et la fonction de ces entrées:
- remise à un ou RAU (preset ou PR) = force immédiatement l’état de la bascule au niveau haut;
- remise à zéro ou RAZ (clear ou CLR) = force immédiatement l’état de la bascule au niveau bas.
Habituellement, on sollicite ces entrées, selon les besoins, à l’aide de boutons-poussoirs. La bascule réagit alors au premier signal détecté. Sachez qu’il existe sur le marché des modèles dépourvus de ces bornes d’entrée, tandis que d’autres en possèdent une seule ou encore les deux. La plupart de ces entrées sont activées au niveau bas, c’est-à-dire lorsqu’on les met à la masse. Quand elles ne servent pas, on doit les raccorder au potentiel de la source (+ Vcc ou masse, selon le cas) afin de les rendre inopérantes.
La méthode de raccordement apparaissant sur la figure en marge provoque un fonctionnement synchrone de la bascule, qui répond aux conditions de J, K et CK. Lorsque le bouton-poussoir est actionné, un niveau bas apparaît à l’entrée CLR et provoque la remise à zéro de la bascule.
Application de la bascule J-K
La bascule J-K est le type de bascule le plus évolué, surtout du fait qu’elle ne comporte aucun état indéfini. On la qualifie d’universelle, car il est facile de la raccorder de manière à réaliser les autres modèles de bascules. Par contre, son coût plus élevé fait en sorte que les concepteurs de circuits optent pour un autre modèle de bascule.
Bascule D
La bascule D tient son nom de sa capacité d’emmagasiner une donnée (data) en accord avec le signal d’horloge. Son fonctionnement est des plus simples, car elle enregistre directement la valeur présente à l’entrée synchrone D et la transfère à la sortie normale Q sous la commande de l’horloge. Le symbole équivalent vous permet de constater qu’il est aussi possible de simuler son fonctionnement à partir d’une bascule J-K et d’un inverseur.
Certains fabricants identifient l’entrée d’horloge par la notation «T» pour indiquer sa fonction de déclenchement (Trigger). En outre, quelques modèles peuvent être munis d’entrées asynchrones (RAU ou RAZ), ce qui explique la variété de modèles offerts sur le marché.
Applications de la bascule D
La plupart des applications de la bascule D concernent le transfert de données. Il est également possible de réaliser la détection d’une séquence d’entrée à l’aide de cette bascule. Prenez le cas d’une porte ET à deux entrées. La sortie devient active quel que soit l’ordre d’arrivée des signaux d’entrée. Par contre, le branchement montré à la figure suivante exige que le signal A soit présent avant le signal B pour que la sortie atteigne un niveau haut.
Utilisation des compteurs
Tout comme la montre sert à indiquer le temps et l’odomètre, le kilométrage, le compteur sert à indiquer un certain nombre d’actions ou d’événements. L’ère de l’électronique a créé le besoin de remplacer les dispositifs mécaniques peu performants pour faire place aux composants électroniques pouvant capter l’information, même à très grande vitesse. On n’a qu’à penser au chronomètre électronique, à l’horloge numérique ou encore au fréquencemètre.
Les compteurs élémentaires se construisent à partir d’un groupement de bascules et de portes logiques. Vous verrez en quoi consistent les compteurs synchrones et asynchrones et vous vous familiariserez avec leur mode de fonctionnement.
Compteurs asynchrones
Les entrées d’horloge d’un compteur dit asynchrone, celles qui ont pour fonction de déclencher la commande d’un circuit, ne sont pas synchronisées. En d’autres mots, les compteurs asynchrones ne possèdent pas de ligne commune qui relie toutes les entrées d’horloge des bascules. Par conséquent, on branche le signal d’horloge uniquement à la première bascule. Le signal de sortie de cette première bascule sert d’horloge à la seconde bascule et ainsi de suite.
Les compteurs asynchrones sont les plus simples à concevoir. Toutefois, le délai de propagation qu’ils engendrent provoque des imprécisions importantes. On évite donc leur utilisation pour la mesure précise du temps, comme dans le chronomètre ou l’horloge.
Diagramme d’états d’un compteur
Les compteurs respectent un fonctionnement séquentiel, c’est-à-dire qu’ils effectuent un parcours préétabli. Il est alors possible d’illustrer graphiquement les actions d’un compteur par l’entremise d’un diagramme d’états.
Le diagramme d’états établit le déroulement graphique d’une séquence. Il renferme toutes les informations nécessaires à la réalisation d’un processus ou d’un automatisme industriel sans toutefois évoquer les technologies qui seront mises en œuvre.
Le compteur dont le diagramme d’états apparaît à la figure précédente est en mesure de prendre huit états différents, soit d’établir le compte de 0 jusqu’à 7 inclusivement. Par les variables de sortie (000 à 111), on peut conclure que le diagramme d’états décrit l’évolution d’un compteur binaire à 3 bits. Cependant, rien n’indique que le montage sera réalisé à l’aide de composants électroniques.
Compteur binaire
En électronique, on réalise un compteur binaire en branchant en cascade plusieurs bascules J-K. La sortie de la première bascule devient l’entrée d’horloge de la deuxième bascule, la sortie de la deuxième bascule devient l’entrée d’horloge de la troisième bascule, et ainsi de suite. De plus, le principe de fonctionnement de ce compteur repose sur la capacité de changer d’état logique (basculement) à chaque impulsion d’horloge. C’est la raison pour laquelle les entrées synchrones J et K se branchent toutes au niveau logique 1 (+5 Vcc). Le montage de la figure suivante correspond à celui d’un compteur de 4 bits ayant la capacité de mémoriser des comptes en valeur décimale de 0 jusqu’à 15.
En examinant le chronogramme qui spécifie l’état des bascules à chaque impulsion d’horloge, on reconstitue facilement le compte binaire de (0000)2 jusqu’à (1111)2 en considérant la bascule A comme le bit du poids le plus faible (LSB - Least Significant Bit) et la bascule D comme le bit du poids le plus fort (MSB - Most Significant Bit). Le compteur atteint l’équivalent décimal de 15. À la seizième impulsion, les bascules reviennent à zéro et le cycle de comptage recommence. Remarquez que l’impulsion d’horloge est appliquée uniquement à la bascule du poids le plus faible, d’où le fonctionnement asynchrone du circuit. Notez aussi que la sortie A change d’état à chaque impulsion d’horloge; la sortie B, toutes les deux impulsions; la sortie C, toutes les quatre impulsions et la sortie D, toutes les huit impulsions.
Il existe une relation entre la valeur maximale du compte que peut atteindre un compteur binaire et le nombre de bascules nécessaires à sa réalisation. Cette relation dépend évidemment d’une puissance de deux, d’où provient la numérotation binaire. Ainsi, on a : compte maximal = 2n – 1, où «n» correspond au nombre de bascules. À partir de cette équation, on conclut qu’un compteur binaire à 3 bits peut compter de 0 à 7, tandis qu’un autre à 5 bits peut atteindre un compte maximal de 31.
En pratique courante, le nombre d’états dénombrés par un compteur s’exprime par le MODULO du compteur. Ainsi, un compteur à 4 bits qui est en mesure de compter de 0 à 15 peut prendre seize états différents (2n). On l’appelle compteur MODULO-16. De la même manière, un compteur élémentaire à 3 bits se nomme compteur MODULO-8. Toutefois, retenez bien que c’est le nombre de comptes ou d’états qui détermine le MODULO d’un compteur.
Si l’on examine attentivement le chronogramme d’un compteur binaire, on réalise que chaque bascule divise par deux la fréquence du signal d’entrée. Ainsi, la fréquence du signal A correspond à la moitié de celle du signal appliqué à l’entrée d’horloge. De même, la fréquence du signal B correspond à la moitié de celle du signal A. On déduit rapidement que la division de la fréquence d’entrée d’un compteur correspond à son MODULO.
Ainsi, la fréquence de sortie du compteur MODULO-16 (le compteur à 4 bits de la figure précédente) a été divisée par seize par rapport à la fréquence du signal d’entrée. Par exemple, si l’onde d’entrée oscille à une fréquence de 400 Hz, les autres signaux se comportent de la manière suivante:
- fréquence du signal A = 200 Hz
- fréquence du signal B = 100 Hz
- fréquence du signal C = 50 Hz
- fréquence du signal D = 25 Hz
Selon la fonction qu’il accomplit, ce type de circuit peut tout aussi bien prendre le nom de compteur binaire que celui de diviseur de fréquence. Quelques documents de référence utilisent aussi l’expression compteur à propagation, du fait que chaque signal de sortie se propage vers l’entrée de la bascule suivante. En réalité, les bascules commutent l’une à la suite de l’autre, de manière asynchrone. Les bascules ne changent pas d’état simultanément, mais à tour de rôle, tout comme se propage une vague.
Inconvénients des circuits asynchrones
On peut observer les inconvénients d’un circuit asynchrone à 3 bits à la figure suivante. Le chronogramme est tracé en considérant les délais réels de propagation. On voit que l’horloge agit directement sur la bascule A. Par contre, le résultat de la bascule A fait réagir la bascule B, et enfin, le résultat de la bascule B agit sur la bascule C. Ce phénomène engendre des états transitoires indésirables des bascules.
En somme, les compteurs asynchrones comportent les désavantages suivants:
- délai de propagation important;
- précision médiocre (si l’on tient compte du temps réel);
- présence de comptes intermédiaires;
- fréquence d’utilisation limitée par le délai de propagation;
- états transitoires pouvant provoquer des impulsions parasites et perturber le fonctionnement normal du circuit.
En revanche, on utilise les compteurs binaires asynchrones à cause de leur simplicité. On les trouve dans la plupart des applications où quelques millisecondes de retard n’influencent pas le résultat, comme le dénombrement d’articles sur le convoyeur d’une chaîne de production.
Décompteur
Un compteur réalise l’incrémentation de son état en partant de la valeur 0 pour atteindre le compte maximal. On dit que c’est un compteur progressif (up counter). À l’inverse, un décompteur (down counter) décrémente l’état logique en partant d’un nombre maximal jusqu’à l’obtention de la valeur 0.
L’analyse du diagramme d’états et du chronogramme de la figure suivante démontre que toutes les valeurs binaires d’un décompteur sont simplement le complément de celles d’un compteur progressif. La conception d’un décompteur s’effectue en raccordant les sorties complémentaires des bascules (/QA, /QB et /QC) aux entrées d’horloge. Toutefois, les sorties normales des bascules (QA, QB et QC) demeurent la référence pour désigner l’état du décompteur.
Le montage indique clairement le raccordement des bascules d’un décompteur MODULO-8. Lorsque le décompteur atteint la valeur (000)2, l’impulsion suivante remet toutes les bascules à 1.
Comptage et décomptage
Il est rare qu’un décompteur serve seul dans une application. Prenez l’exemple d’un dispositif photoélectrique qui dénombre les articles passant sur un convoyeur. L’obstruction du faisceau lumineux génère une impulsion pour compter le nombre d’articles sur la chaîne de production. Toutefois, si l’article produit ne répond pas aux normes de contrôle de la qualité, il faut décrémenter le compteur. Un tel circuit combine les fonctions de comptage et de décomptage ; on le nomme compteur réversible (up-down counter). La sélection des fonctions est assurée par l’intermédiaire d’une entrée extérieure appelée «C/D».
- si C/D = 1, le circuit compte ;
- si C/D = 0, le circuit décompte.
Le prochain état ne dépend pas uniquement de l’état actuel du compteur, mais aussi de l’entrée de fonctions C/D. La figure suivante présente le diagramme d’états d’un compteur réversible à 2 bits.
L’entrée de fonctions C/D est placée à côté de chacune des flèches de direction. Elle indique la condition nécessaire pour effectuer le changement d’état. Cette condition s’appelle transition. On dit que la réceptivité d’une transition doit être vraie pour qu’un diagramme d’états puisse évoluer d’un état vers un autre.
À la figure de la page suivante, on remarque l’ajout de portes logiques commandées par l’entrée supplémentaire qui établit la fonction du circuit. Cette entrée de fonctions détermine le comptage (/C) ou le décomptage C/D = 0 des événements. Le compteur devient donc réversible, ce qui le rend forcément beaucoup plus polyvalent.
Compteur MODULO
Vous avez vu que le nombre de comptes ou d’états détermine le MODULO d’un compteur. À partir de la relation 2n, où «n» désigne le nombre de bascules, on appelle habituellement un compteur à 3 bits compteur MODULO-8 et un autre à 4 bits, compteur MODULO-16.
Dans la pratique courante, il est parfois nécessaire de réaliser un compteur avec un MODULO différent de 2n. Prenez l’exemple des horloges numériques munies d’un compteur MODULO-60 qui sert à transformer la fréquence de 60 Hz du secteur en une base de temps de 1 seconde. La technique consiste à forcer la remise à zéro du compteur avec les entrées prioritaires des bascules(clear) lorsqu’une fonction logique devient vraie. Ce signal de remise à zéro est très rapide (impulsion étroite), car il disparaît aussitôt que le compteur recommence sa séquence à partir du début. L’état qui commande le recyclage de la séquence reste donc invisible pour l’œil humain.
La figure suivante présente la suite des nombres binaires d’un compteur MODULO-6. Pour que le compteur prenne uniquement les états de (000)2 à (101)2, il faut forcer la remise à zéro de toutes les bascules dès l’apparition du compte (110)2. La fonction logique qui permet de sauter la suite des nombres binaires correspond aux conditions B = 1 et C = 1. On réalise cette fonction à l’aide d’une porte NON-ET à deux entrées. L’état intermédiaire apparaît durant à peine quelques nanosecondes, car l’impulsion produite à la sortie de la porte NON-ET force le compte (000)2 et la condition B = C = 1 n’existe plus.
Le schéma de montage suivant indique le raccordement des bascules pour obtenir six états distincts. Les états (110)2 et (111)2 sont éliminés dans un compteur MODULO-6. Remarquez l’impulsion au niveau bas de la fonction de remise à zéro. Elle est générée par l’état transitoire de la bascule B.
Par ailleurs, la fréquence du signal de la bascule C équivaut au sixième de la fréquence du signal d’entrée, car un compteur MODULO–6 divise par six la fréquence des impulsions d’entrée. C’est ce qui explique que l’onde de la bascule C n’a plus une forme symétrique du fait que le signal occupe le niveau bas pendant quatre impulsions, contrairement à deux seules impulsions pour le niveau haut.
Changement de MODULO
Le nombre d’états du compteur dépend de l’équation logique qui force la remise à zéro des bascules. Il devient possible de changer le MODULO d’un compteur en modifiant simplement les entrées (A, B, C...) qui affectent l’impulsion de remise à zéro. Pour réaliser un compteur MODULO-7, la condition A = B = C = 1 doit forcer la reprise du cycle à l’état (000)2. L’état (111)2 devient inexistant et le compteur parcourt sept états stables sur une possibilité de huit.
Compteur à décade (DCB)
Un compteur MODULO-10 possède dix états des bascules, qui correspondent aux équivalents binaires des nombres de 0 à 9, d’où son nom de compteur à décade. Sa réalisation nécessite l’utilisation de quatre bascules. De même, un compteur à décade peut diviser la fréquence d’entrée par dix.
Un compteur à décade dénombre les états de (0000)2 à (1001)2. Il est très répandu, car il établit le lien avec les dispositifs d’affichage numériques qui permettent de représenter les nombres décimaux de 0 à 9 par l’intermédiaire du code DCB. Il suffit de raccorder la sortie des bascules à un décodeur DCB qui pilote un afficheur à sept segments.
Compteurs synchrones Dans un compteur synchrone, toutes les entrées d’horloge des bascules sont reliées à une horloge commune, de sorte que toutes les bascules changent d’état au même instant. À cause du branchement du signal d’horloge, on dit que le compteur synchrone est un compteur parallèle. Cette méthode de raccordement des impulsions d’horloge en parallèle a l’avantage d’éliminer les problèmes de propagation des compteurs asynchrones causés par les bascules montées en cascade.
La conception des compteurs synchrones s’effectue en n’utilisant que les entrées synchrones des bascules (J, K et l’horloge). Le changement d’état des bascules est déterminé par les conditions des entrées J et K juste avant l’arrivée de l’impulsion d’horloge. Les bascules commutent alors simultanément en synchronisme avec le signal parallèle de l’horloge. De ce fait, le temps de propagation de l’ensemble du montage équivaut au temps de propagation d’une seule bascule, et ce, peu importe le nombre de bascules du compteur.
Évidemment, la précision d’un compteur synchrone est accrue comparativement à celle d’un compteur asynchrone. La plupart des applications qui nécessitent la mesure du temps (horloge, minuterie, chronomètre...) emploient des compteurs synchrones. En contrepartie, le compteur synchrone exige un plus grand nombre de composants logiques et d’interconnexions.