Dans un compteur synchrone, toutes les bascules réagissent en même temps sur la même horloge, la structure de base est donc celle d'un registre. Ainsi pour un compteur 3 bits, la structure est :
Il faut donc pouvoir produire la entrée D0, D1, D2, pour que la sortie au front d'horloge suivant s'incrémente. La table de vérité est donc la suivante :
| Sortie du compteur | Entrées des bascule | ||||
| Q2 | Q1 | Q0 | D2 | D1 | D0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
Les équations logiques de D0, D1, D2 se déduisent de la table de vérité :
D2 = Q2.Q1.Q0 + Q2.Q1 + Q2.Q0 = Q2 Å (Q1.Q0)
D1 = Q1.Q0 + Q1.Q0 = Q1 Å Q0
D0 = Q0
d'où le schéma :
La simulation donne :
Il n'y a pas ici d'état parasite car toutes les bascules réagissent en même temps. En fait, cela n'est pas vrai, car le temps tpHL et tpLH non pas la même valeur. Cependant par rapport à un compteur asynchrone, le nombre d'état parasite à été réduit et la durée de ces états a été minimisée.
Cette fonction comptage existe sous forme intégrée. Le circuit 74LS163 met en oeuvre un compteur synchrone quatre bits :
Il possède quatre sortie QA, QB, QC, QD qui sont les sorties de comptage. Une sortie RCO, Ripple Carry Output qui passe à 1 lorsque les sortie sont à l'état 15. L'entrée CLEAR permet de remettre à zéro le comptage. L'entrée CLOCK est l'entrée d'horloge. Les entrée A, B, C, D sont des entrées de préposition. Elles permettent de commencer le comptage à une autre valeur que la valeur 0. Elles sont chargées lorsque l'entrée LOAD est à zéro sinon elle n'ont aucun effet. Les entrée Enable P et Enable T permettent d'autoriser le comptage.
Pour mettre en oeuvre un comptage par 15, il suffit d'utiliser le schéma suivant :
Les chronogrammes obtenus sont :
