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CD54HC109F3A. from TI,Texas Instruments

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CD54HC109F3A.

Manufacturer: TI

High Speed CMOS Logic Dual Positive-Edge Trigger J-K Flip-Flops with Set and Reset

Partnumber Manufacturer Quantity Availability
CD54HC109F3A.,CD54HC109F3A TI 600 In Stock

Description and Introduction

High Speed CMOS Logic Dual Positive-Edge Trigger J-K Flip-Flops with Set and Reset The **CD54HC109F3A** is a dual J-K positive-edge-triggered flip-flop with set and reset, manufactured by **Texas Instruments (TI)**.  

### **Key Specifications:**  
- **Logic Family:** HC (High-Speed CMOS)  
- **Supply Voltage Range:** 2V to 6V  
- **Operating Temperature Range:** -55°C to +125°C  
- **Number of Circuits:** 2  
- **Number of Bits per Element:** 1  
- **Trigger Type:** Positive Edge  
- **Output Type:** Push-Pull  
- **Propagation Delay Time:** 17 ns (typical at 5V)  
- **High-Level Output Current:** -5.2 mA  
- **Low-Level Output Current:** 5.2 mA  
- **Package:** 16-CDIP (Ceramic Dual In-Line)  

### **Features:**  
- **Set and Reset Inputs** (asynchronous)  
- **High Noise Immunity**  
- **Balanced Propagation Delays**  
- **Wide Operating Voltage Range**  

This device is designed for **high-reliability applications**, including military and aerospace systems, due to its extended temperature range and ceramic packaging.  

For detailed electrical characteristics and timing diagrams, refer to the official **TI datasheet**.

Application Scenarios & Design Considerations

High Speed CMOS Logic Dual Positive-Edge Trigger J-K Flip-Flops with Set and Reset# CD54HC109F3A Technical Documentation

## 1. Application Scenarios

### Typical Use Cases
The CD54HC109F3A is a dual J-K positive-edge-triggered flip-flop with set and reset capabilities, primarily employed in digital logic systems requiring sequential logic operations. Key applications include:

-  State Machine Implementation : Used in finite state machines for control logic sequencing in embedded systems
-  Frequency Division : Configurable as divide-by-2, -4, or higher counters for clock management
-  Data Synchronization : Employed in data path circuits for synchronizing asynchronous signals
-  Shift Register Applications : Cascadable for serial-to-parallel or parallel-to-serial data conversion
-  Pulse Shaping : Creates clean output pulses from noisy or irregular input signals

### Industry Applications
-  Automotive Electronics : Engine control units, transmission controllers, and body control modules
-  Industrial Control Systems : PLCs, motor controllers, and process automation equipment
-  Telecommunications : Digital signal processing, timing recovery circuits, and protocol converters
-  Consumer Electronics : Digital TVs, set-top boxes, and gaming consoles for timing generation
-  Medical Devices : Patient monitoring equipment and diagnostic instrument timing circuits

### Practical Advantages and Limitations

 Advantages: 
-  High-Speed Operation : Typical propagation delay of 13 ns at VCC = 5V
-  Low Power Consumption : CMOS technology ensures minimal static power dissipation
-  Wide Operating Voltage : 2V to 6V supply range accommodates various system requirements
-  Noise Immunity : HC family characteristics provide excellent noise margin (typically 30% of VCC)
-  Military Temperature Range : -55°C to +125°C operation suitable for harsh environments

 Limitations: 
-  Limited Drive Capability : Maximum output current of 5.2 mA may require buffer stages for high-current loads
-  Setup/Hold Time Requirements : Critical timing parameters must be observed for reliable operation
-  ESD Sensitivity : Requires proper handling procedures during assembly
-  Limited Frequency Range : Maximum clock frequency of 50 MHz at 5V may not suit ultra-high-speed applications

## 2. Design Considerations

### Common Design Pitfalls and Solutions

 Pitfall 1: Metastability in Asynchronous Inputs 
-  Issue : Direct application of asynchronous signals to set/reset inputs can cause metastable states
-  Solution : Synchronize external signals using additional flip-flop stages or implement proper debouncing circuits

 Pitfall 2: Clock Skew in Cascaded Configurations 
-  Issue : Unequal clock distribution delays in multi-stage counters
-  Solution : Implement balanced clock tree distribution and maintain equal trace lengths

 Pitfall 3: Power Supply Decoupling 
-  Issue : Inadequate decoupling causing voltage spikes and erratic behavior
-  Solution : Place 100 nF ceramic capacitors within 5 mm of VCC and GND pins

 Pitfall 4: Unused Input Handling 
-  Issue : Floating inputs causing excessive power consumption and unpredictable outputs
-  Solution : Tie unused J, K, set, and reset inputs to appropriate logic levels (VCC or GND)

### Compatibility Issues with Other Components

 Voltage Level Compatibility: 
-  HC-to-CMOS : Direct compatibility with other HC/HCT family devices
-  HC-to-TTL : May require pull-up resistors for proper logic level translation
-  HC-to-LVCMOS : Level shifting needed when interfacing with 3.3V systems

 Timing Considerations: 
-  Clock Domain Crossing : Requires synchronization registers when interfacing with different clock domains
-  Mixed Technology Systems : Account for varying propagation delays when combining with other logic families

### PCB Layout Recommendations

 Power Distribution: 
- Use star-point grounding

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