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CD54AC109F3A from

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CD54AC109F3A

Dual J-K Flip-Flop with Set and Reset

Partnumber Manufacturer Quantity Availability
CD54AC109F3A 52 In Stock

Description and Introduction

Dual J-K Flip-Flop with Set and Reset The part **CD54AC109F3A** is a **dual J-K positive-edge-triggered flip-flop** from Texas Instruments. Below are its key specifications:  

- **Logic Family**: AC  
- **Logic Type**: Flip-Flop  
- **Number of Circuits**: 2  
- **Trigger Type**: Positive Edge  
- **Supply Voltage (VCC)**: 2V to 6V  
- **High-Level Output Current (IOH)**: -24mA  
- **Low-Level Output Current (IOL)**: 24mA  
- **Propagation Delay Time (tpd)**: 8.5ns (typical) at 5V  
- **Operating Temperature Range**: -55°C to +125°C  
- **Package / Case**: 16-CDIP (0.300", 7.62mm)  
- **Mounting Type**: Through Hole  
- **Features**: Asynchronous Clear (CLR) and Preset (PR) inputs  

This device is part of the **CD54AC** series, which is the military-grade version of the **AC** logic family, ensuring reliability in harsh environments.  

For more details, refer to the official Texas Instruments datasheet.

Application Scenarios & Design Considerations

Dual J-K Flip-Flop with Set and Reset# CD54AC109F3A Dual J-K Positive-Edge-Triggered Flip-Flop Technical Documentation

## 1. Application Scenarios

### Typical Use Cases
The CD54AC109F3A is a  dual J-K positive-edge-triggered flip-flop  with set and reset capabilities, making it suitable for various digital logic applications:

-  Frequency Division Circuits : Each flip-flop can divide input frequency by 2, enabling creation of binary counters and frequency synthesizers
-  Data Synchronization : Synchronizes asynchronous data inputs with clock signals in digital systems
-  State Machine Implementation : Forms fundamental building blocks for sequential logic circuits and finite state machines
-  Shift Register Applications : Cascadable design allows construction of serial-in/serial-out or serial-in/parallel-out shift registers
-  Pulse Shaping : Converts level-sensitive signals to precise clock-edge triggered pulses

### Industry Applications
-  Automotive Electronics : Engine control units, transmission controllers, and dashboard instrumentation
-  Industrial Control Systems : Programmable logic controllers (PLCs), motor control circuits, and process automation
-  Telecommunications : Digital signal processing, clock recovery circuits, and data transmission systems
-  Consumer Electronics : Digital displays, timing circuits, and microcontroller interface logic
-  Medical Devices : Patient monitoring equipment and diagnostic instrument timing circuits

### Practical Advantages and Limitations

#### Advantages:
-  High-Speed Operation : Typical propagation delay of 8.5 ns at VCC = 5V
-  Wide Operating Voltage : 2V to 6V supply range enables compatibility with multiple logic families
-  Low Power Consumption : Advanced CMOS technology provides excellent power efficiency
-  Noise Immunity : 4000V ESD protection and high noise margin characteristics
-  Military Temperature Range : -55°C to +125°C operation suitable for harsh environments

#### Limitations:
-  Setup/Hold Time Requirements : Requires careful timing consideration (setup time: 4.5 ns, hold time: 0 ns)
-  Clock Skew Sensitivity : Multiple flip-flops in system require clock distribution management
-  Limited Drive Capability : Output current limited to 24 mA, may require buffers for high-current loads
-  Power Supply Sequencing : CMOS technology requires proper power-up sequencing to prevent latch-up

## 2. Design Considerations

### Common Design Pitfalls and Solutions

#### Pitfall 1: Metastability in Asynchronous Inputs
 Problem : Asynchronous set/reset inputs can cause metastable states when asserted near clock edges
 Solution : 
- Use synchronous set/reset whenever possible
- Implement two-stage synchronizers for truly asynchronous signals
- Allow sufficient recovery time between asynchronous input changes and clock edges

#### Pitfall 2: Clock Distribution Issues
 Problem : Uneven clock distribution causing timing violations
 Solution :
- Implement balanced clock tree with proper buffering
- Use matched trace lengths for clock signals
- Consider clock delay matching for multiple flip-flop systems

#### Pitfall 3: Power Supply Noise
 Problem : AC devices are sensitive to power supply fluctuations
 Solution :
- Implement 0.1 μF decoupling capacitors within 0.5 inches of VCC pin
- Use separate power planes for analog and digital sections
- Implement proper ground return paths

### Compatibility Issues with Other Components

#### Logic Family Interfacing:
-  TTL Compatibility : Direct interface possible due to compatible voltage levels
-  LVCMOS Interface : Requires level shifting when operating at different voltage domains
-  Mixed Voltage Systems : Use series resistors or level translators when interfacing with 3.3V logic

#### Load Considerations:
-  Capacitive Loading : Limit load capacitance to 50 pF for maintaining specified timing
-  Inductive Loads : Requires series termination for transmission line effects
-  Multiple Loads :

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