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DM74LS109AN from NS,National Semiconductor

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DM74LS109AN

Manufacturer: NS

Dual Positive-Edge-Triggered J-K Flip-Flops with Preset/ Clear/ and Complementary Outputs

Partnumber Manufacturer Quantity Availability
DM74LS109AN NS 1600 In Stock

Description and Introduction

Dual Positive-Edge-Triggered J-K Flip-Flops with Preset/ Clear/ and Complementary Outputs The DM74LS109AN is a dual positive-edge-triggered J-K flip-flop with preset and clear, manufactured by National Semiconductor (NS). Here are its key specifications:

- **Logic Family**: 74LS  
- **Function**: Dual J-K Flip-Flop  
- **Trigger Type**: Positive-edge-triggered  
- **Supply Voltage (VCC)**: 4.75V to 5.25V (nominal 5V)  
- **Operating Temperature Range**: 0°C to +70°C  
- **Propagation Delay (tPLH/tPHL)**: Typically 20ns (max 30ns) at 5V  
- **Power Dissipation**: Typically 20mW per flip-flop  
- **Input Current (High/Low)**: Max ±20μA (High), Max -0.4mA (Low)  
- **Output Current (High/Low)**: Max -0.4mA (High), Max 8mA (Low)  
- **Package**: 16-pin DIP (Dual In-line Package)  

These specifications are based on standard 74LS series logic and National Semiconductor's datasheet for the DM74LS109AN.

Application Scenarios & Design Considerations

Dual Positive-Edge-Triggered J-K Flip-Flops with Preset/ Clear/ and Complementary Outputs# DM74LS109AN Dual J-K Positive-Edge-Triggered Flip-Flop Technical Documentation

 Manufacturer : National Semiconductor (NS)

## 1. Application Scenarios

### Typical Use Cases
The DM74LS109AN is a dual J-K positive-edge-triggered flip-flop with preset and clear capabilities, primarily employed in digital systems requiring sequential logic operations:

 Frequency Division Circuits 
- Binary counters and dividers for clock signal generation
- Frequency synthesis in communication systems
- Creating timing signals with specific division ratios (÷2, ÷4, ÷8, etc.)

 State Machine Implementation 
- Sequential logic controllers in embedded systems
- Finite state machines for process control
- Memory address sequencing in microprocessor systems

 Data Synchronization 
- Clock domain crossing synchronization
- Data pipeline staging in digital signal processing
- Input debouncing circuits for mechanical switches

 Register Applications 
- Temporary data storage in arithmetic logic units
- Shift register configurations for serial-to-parallel conversion
- Status flag storage in control systems

### Industry Applications

 Computing Systems 
- Microprocessor timing and control circuits
- Memory address decoding systems
- Bus interface logic for data transfer synchronization

 Telecommunications 
- Digital modem timing recovery circuits
- Frame synchronization in data transmission
- Baud rate generation for serial communications

 Industrial Control 
- Programmable logic controller (PLC) sequencing
- Motor control timing circuits
- Process automation state machines

 Consumer Electronics 
- Digital clock and timer circuits
- Remote control code processing
- Display scanning circuits

### Practical Advantages and Limitations

 Advantages: 
-  Low Power Consumption : Typical power dissipation of 20mW per flip-flop
-  High Noise Immunity : Standard TTL noise margin of 400mV
-  Fast Operation : Maximum clock frequency of 45MHz
-  Direct Clear/Preset : Asynchronous control inputs for immediate state changes
-  Wide Operating Range : 4.75V to 5.25V supply voltage

 Limitations: 
-  Limited Speed : Compared to modern HC/HCT series components
-  Higher Power : Relative to CMOS alternatives in static conditions
-  Fixed Logic Levels : TTL-compatible inputs require specific voltage thresholds
-  Temperature Sensitivity : Performance varies across military temperature range (-55°C to +125°C)

## 2. Design Considerations

### Common Design Pitfalls and Solutions

 Clock Signal Integrity 
-  Pitfall : Excessive clock skew causing metastability
-  Solution : Implement proper clock distribution trees and maintain short, matched trace lengths

 Input Signal Quality 
-  Pitfall : Slow input rise/fall times causing multiple triggering
-  Solution : Use Schmitt trigger buffers for noisy or slow-changing inputs
-  Minimum Requirements : Ensure input transition times <50ns for reliable operation

 Power Supply Decoupling 
-  Pitfall : Voltage spikes and ground bounce affecting reliability
-  Solution : Place 0.1μF ceramic capacitors within 0.5" of VCC pins
-  Additional : Use bulk capacitors (10-100μF) for multiple IC systems

### Compatibility Issues

 Voltage Level Matching 
-  TTL to CMOS : Requires pull-up resistors or level shifters
-  CMOS to TTL : Generally compatible but verify current sinking capability
-  Mixed Logic Families : Ensure proper interfacing when combining with HC, HCT, or AC series

 Timing Constraints 
-  Setup Time : 20ns minimum before clock positive edge
-  Hold Time : 0ns (data can change simultaneously with clock edge)
-  Propagation Delay : 15-30ns typical, affecting maximum system clock frequency

 Fan-out Considerations 
-  LS-TTL Outputs : Can drive 10 LS-TTL unit loads
-  Mixed Loading : Calculate total fan-out when

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