Du musst zusätzlich auch familydefault umdefinieren, damit im normalen Text auch die serifenlose Schrift (Helvetica) verwendet wird (das steht auch in der Paketdoku psnfss):
Code:
\documentclass[ngerman,fontsize=12pt]{scrartcl}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage{babel}
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage{helvet}
\renewcommand{\familydefault}{\sfdefault}
\begin{document}
Text in Helvetica
$\underbrace{3}_{ \begin{tabular}{c} IFETCH\end{tabular}} + \underbrace{6\times k}_{ \begin{tabular}{c} k $\times$ Anzahl der \\ Takte für einen \\ Schleifendurchlauf \end{tabular}} + \underbrace{3}_{ \begin{tabular}{c} Anzahl der Takte\\für den letzten\\ Schleifendurchlauf \end{tabular}}$ Takte
\end{document}
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