Dual J-K Negative-edge-triggered Flip-Flops (with Clear) The HD74LS107A is a dual J-K flip-flop with clear, manufactured by Hitachi (HIT). Here are its key specifications:  

- **Logic Family**: LS (Low-power Schottky)  
- **Function**: Dual J-K Negative Edge-Triggered Flip-Flop  
- **Clear Input**: Asynchronous active-low clear (CLR)  
- **Clock Triggering**: Negative-edge triggered  
- **Supply Voltage (VCC)**: 4.75V to 5.25V (nominal 5V)  
- **Power Dissipation**: Typically 20mW per flip-flop  
- **Propagation Delay (CLK to Q)**: Max 20ns at 5V  
- **Operating Temperature Range**: 0°C to +70°C  
- **Package**: 14-pin DIP (Dual In-line Package)  

These are the factual specifications as provided in the manufacturer's datasheet.

Dual J-K Negative-edge-triggered Flip-Flops (with Clear) # Technical Documentation: HD74LS107A Dual J-K Flip-Flop with Clear

## 1. Application Scenarios

### 1.1 Typical Use Cases
The HD74LS107A is a dual negative-edge-triggered J-K flip-flop with individual J, K, clock, clear, and complementary Q outputs. Its primary applications include:

 Frequency Division Circuits : Each flip-flop can divide input frequency by 2, making the device suitable for binary counters and frequency synthesizers. Cascading multiple stages enables division by powers of 2 (÷4, ÷8, ÷16, etc.).

 State Machine Implementation : The J-K functionality (J=K=1 toggles state) allows implementation of sequential logic circuits, including state registers in finite state machines for control systems and digital controllers.

 Data Synchronization : Used as synchronization elements in digital systems where asynchronous signals must be aligned to a clock domain, particularly in interface circuits between different clock domains.

 Shift Registers : When cascaded, the flip-flops can form serial-in/parallel-out or parallel-in/serial-out shift registers for data storage and transfer applications.

 Debouncing Circuits : The bistable nature makes it suitable for switch debouncing applications where mechanical switch contacts need digital cleaning.

### 1.2 Industry Applications

 Consumer Electronics : Remote control systems, digital clocks, timing circuits in appliances, and display multiplexing circuits.

 Industrial Control Systems : Sequence controllers, process timing circuits, and equipment status monitoring where state retention is required between power cycles (with battery backup).

 Telecommunications : Frequency division in clock recovery circuits, framing signal generation, and timing alignment in digital transmission systems.

 Automotive Electronics : Dashboard display controllers, event counters for mileage/performance tracking, and simple control logic for accessory systems.

 Test and Measurement Equipment : Frequency counters, time interval measurement circuits, and trigger conditioning circuits in oscilloscopes and logic analyzers.

### 1.3 Practical Advantages and Limitations

 Advantages :
-  Low Power Consumption : Typical power dissipation of 20mW per flip-flop (LS technology)
-  High Noise Immunity : Standard LS TTL noise margin of 400mV (min)
-  Direct Drive Capability : Can drive 10 LS TTL loads (fan-out of 10)
-  Wide Operating Range : 0°C to 70°C commercial temperature range
-  Reliable State Retention : Clear function ensures predictable startup conditions

 Limitations :
-  Speed Constraints : Maximum clock frequency of 30MHz limits high-speed applications
-  Setup/Hold Time Requirements : Requires careful timing consideration in synchronous designs
-  Limited Drive Current : Not suitable for directly driving high-current loads without buffers
-  Temperature Sensitivity : Propagation delay increases at temperature extremes
-  Power Supply Sensitivity : Requires well-regulated 5V ±5% supply for reliable operation

## 2. Design Considerations

### 2.1 Common Design Pitfalls and Solutions

 Clock Signal Integrity :
-  Pitfall : Excessive clock rise/fall times (>50ns) can cause metastability or double triggering
-  Solution : Use clock buffers for distribution, maintain rise/fall times <25ns, and implement proper termination for long traces

 Clear Signal Timing :
-  Pitfall : Asynchronous clear applied during clock transitions can cause unpredictable states
-  Solution : Ensure clear pulse width >25ns and avoid clear transitions within setup/hold window of clock

 Unused Input Handling :
-  Pitfall : Floating inputs can cause excessive current draw and erratic behavior
-  Solution : Tie unused J, K inputs to Vcc through 1kΩ resistor, tie unused clear to Vcc

 Power Sequencing :
-  Pitfall : Applying signals before power stabilizes can latch incorrect states
-  Solution : Implement power-on reset circuit or ensure

Dual J-K Negative-edge-triggered Flip-Flops (with Clear) The HD74LS107A is a dual J-K flip-flop with clear, manufactured by HITACHI. Here are its key specifications:

1. **Technology**: LS-TTL (Low-Power Schottky TTL)  
2. **Function**: Dual J-K negative-edge-triggered flip-flop with clear  
3. **Supply Voltage (VCC)**: 4.75V to 5.25V (nominal 5V)  
4. **Operating Temperature Range**: 0°C to 70°C  
5. **Propagation Delay (CLK to Q)**: Typically 20 ns  
6. **Power Dissipation**: Approximately 20 mW per flip-flop  
7. **Input/Output Compatibility**: TTL-compatible  
8. **Package Options**: 14-pin DIP (Dual In-line Package)  
9. **Clear Function**: Asynchronous active-low clear (CLR)  

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

Dual J-K Negative-edge-triggered Flip-Flops (with Clear) # Technical Documentation: HD74LS107A Dual J-K Flip-Flop with Clear

## 1. Application Scenarios

### 1.1 Typical Use Cases
The HD74LS107A is a dual negative-edge-triggered J-K flip-flop with individual J, K, clock, clear, and complementary Q outputs. Its primary applications include:

-  Frequency Division Circuits : Each flip-flop can divide input frequency by 2, making it ideal for binary counters and clock division networks
-  Data Storage Elements : Temporary storage in register applications and data buffering systems
-  State Machine Implementation : Fundamental building block for sequential logic circuits and finite state machines
-  Synchronization Circuits : Clock domain crossing synchronization and pulse synchronization
-  Debouncing Circuits : Mechanical switch debouncing in digital input interfaces

### 1.2 Industry Applications
-  Industrial Control Systems : Used in PLC timing circuits, sequence controllers, and process control logic
-  Consumer Electronics : Found in digital clocks, timers, and basic control logic of household appliances
-  Telecommunications : Employed in basic digital signal processing and timing recovery circuits
-  Automotive Electronics : Simple state machines for non-critical control functions
-  Test and Measurement Equipment : Frequency division in signal generators and counter circuits

### 1.3 Practical Advantages and Limitations

 Advantages: 
-  Low Power Consumption : Typical power dissipation of 10mW per flip-flop at 5V
-  High Noise Immunity : Standard LS-TTL noise margin of 400mV
-  Wide Operating Range : 0°C to 70°C commercial temperature range
-  Direct Replacement : Pin-compatible with other 74LS107 devices from different manufacturers
-  Reliable Operation : Proven technology with decades of field reliability

 Limitations: 
-  Speed Constraints : Maximum clock frequency of 30MHz limits high-speed applications
-  Fan-out Limitations : Standard LS-TTL fan-out of 10 unit loads
-  Power Supply Sensitivity : Requires well-regulated 5V ±5% power supply
-  Temperature Range : Not suitable for extended industrial or automotive temperature ranges
-  Legacy Technology : Being superseded by newer CMOS families for many applications

## 2. Design Considerations

### 2.1 Common Design Pitfalls and Solutions

 Pitfall 1: Metastability in Asynchronous Circuits 
-  Problem : When clear or preset inputs change near clock edges
-  Solution : Synchronize asynchronous inputs using additional flip-flops

 Pitfall 2: Clock Skew in Multiple Device Systems 
-  Problem : Timing variations causing incorrect state transitions
-  Solution : Implement balanced clock distribution trees and minimize trace lengths

 Pitfall 3: Insufficient Bypassing 
-  Problem : Power supply noise causing erratic behavior
-  Solution : Place 0.1μF ceramic capacitor within 0.5" of each VCC pin

 Pitfall 4: Unused Input Handling 
-  Problem : Floating inputs causing increased power consumption and instability
-  Solution : Tie unused J, K inputs to VCC through 1kΩ resistor, unused clear to VCC

### 2.2 Compatibility Issues with Other Components

 Voltage Level Compatibility: 
-  TTL to CMOS Interface : Requires pull-up resistors when driving CMOS inputs
-  CMOS to TTL Interface : Most CMOS families can drive LS-TTL directly
-  Mixed 3.3V/5V Systems : Requires level translation for proper operation

 Timing Considerations: 
-  Setup Time : 20ns minimum before clock falling edge
-  Hold Time : 0ns (data can change at clock edge)
-  Clock Pulse Width : 25ns minimum high and low periods

 Load Considerations: 
-  Maximum Fan-out