DE1273604B

DE1273604B - Kryotron-Oszillator

Info

Publication number: DE1273604B
Application number: DEG38361A
Authority: DE
Inventors: William Henry Meiklejohn
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1962-07-30
Filing date: 1963-07-30
Publication date: 1968-07-25
Also published as: GB1013769A; US3188579A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03b

Deutsche Kl.: 21 a4 -13

Nummer: 1273 604

Aktenzeichen: P 12 73 604.8-35 (G 38361)

Amneldetag: 30. Juli 1963

Auslegetag: 25. Juli 1968

Die Erfindung betrifft einen Kryotron-Oszillator, der eine Gatterleiterschaltung mit einem Kryotron-Gatterleiter sowie eine Steuerleiterschaltung mit einem Kryotron-Steuerleiter und einem dazu in Reihe geschalteten Widerstandselement aufweist, wobei die Steuerleiterschaltung und die Gatterleiterschaltung parallel zu einer Gleichstromquelle geschaltet sind, so daß im nichtsupraleitenden Zustand der Gatterleiterschaltung ein maximaler Strom von der Gleichstromquelle durch die Steuerleiterschaltung fließt und diese ein maximales Magnetfeld erzeugt, das den Gatterleiter im nichtsupraleitenden Zustand hält, während im supraleitenden Zustand der Gatterleiterschaltung im wesentlichen kein Strom durch die Steuerleiterschaltung fließt und diese ein minimales Magnetfeld erzeugt, das die Gatterleiterschaltung im supraleitenden Zustand hält.

Bisher sind zwei grundsätzliche Typen von supraleitenden Relaxationsoszillatoren bekannt. Der erste Typ kann als thermischer Oszillator bezeichnet wer- ao den, bei dem ein besonderer Supraleiter wiederholt über seine kritische Temperatur erwärmt und dann auf seinen supraleitenden Zustand abgekühlt wird. Die Periodizität dieses Oszillators ist durch die thermische Zeitkonstante des Supraleiters oder durch die as zur Abkühlung auf eine supraleitende Temperatur erforderliche Zeit bestimmt. Diese Art von Oszillatoren ist für hochfrequente Schwingungen wegen der beim Temperaturzyklus aufzuwendenden Zeit nicht gut geeignet. Ferner wird die Frequenz der Schwingung in einem großen Ausmaß durch die Eigenschaften der Umgebung des Oszillators hinsichtlich der Wärmeaufnahme und der Wärmeabführung beeinflußt, wodurch die Frequenz der Schwingungen schlecht reproduzierbar ist.

Der zweite bekannte Typ von Relaxationsoszillatoren weist eine Anzahl getrennter bistabiler Kippschaltungen auf. Jede bistabile Stufe enthält zwei durch Kryotrone gebildete Schalteinrichtungen, die über Kreuz miteinander verbunden sind, wobei nur ein Gatter der beiden Kryotrone jeweils supraleitend ist, indem jeweils der Strom in einem Gatter durch den Steuerleiter des entgegengesetzt geschalteten Kryotrons fließt, um den nichtsupraleitenden Zustand des letzteren zu gewährleisten. Mit derartigen bistabilen Stufen können jedoch keine ungedämpften Schwingungen erzeugt werden. Eine ungerade Anzahl derartiger Stufen, die größer als 1 ist, ist zu einem Ring in Kaskade geschaltet, wobei der Ausgang der letzten Stufe die erste auslöst. In dieser Weise dient eine besondere Stufe dazu, den Zustand der nächsten zu ändern, und mindestens eine Pufferschaltung vervoll-Kryotron-Oszillator

Anmelder:

General Electric Company,

Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Phys. F. Endlich, Patentanwalt,

8034 Unterpfaffenhofen, Blumenstr. 5

Als Erfinder benannt:
William Henry Meiklejohn,
Scotia, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 30. Juli 1962 (213 456)

ständigt die Ringverbindung. Diese Anordnung erfordert aber eine verhältnismäßig große Anzahl von Komponenten, beispielsweise im Vergleich zu einem einstufigen Elektronenröhren-Multivibrator. Ferner sind die erzeugten Schwingungen in einem gewissen Umfang nicht symmetrisch, und der Frequenzbereich wird deshalb mindestens um einen Faktor 3 herabgesetzt, da mindestens drei Stufen benötigt werden.

Unter weitgehender Vermeidung der genannten Schwierigkeiten und Nachteile ist ein Kryotron-Oszillator der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetisierungsvorrichtung ein konstantes Vormagnetfeld erzeugt, das größer als das kritische Magnetfeld des Gatterleiters und entgegengesetzt gerichtet zu dem bei Stromfluß von der Gleichstromquelle durch die Steuerleiterschaltung erzeugten Magnetfeld ist, so daß das Vormagnetfeld die Gatterleiterschaltung aus dem supraleitenden in den nicht supraleitenden Zustand umschaltet und anschließend durch das bei Stromfluß durch die Steuerleiterschaltung erzeugte Magnetfeld so stark geschwächt wird, daß der Gatterleiter wieder supraleitend wird, so daß der Strom durch den Gatterleiter oszilliert.

Im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen kommt der Kryotron-Oszillator gemäß der Erfindung

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vorteilhafterweise mit einem einzigen Kryotron aus, tet ist und einen zweiten Zweig bildet. Die querverwobei gleichzeitig die erzeugten Schwingungen fre- bindenden Verbindungsleitungen können aus Niob quenzstabil und ungedämpft sind. Deshalb eignen bestehen. Alle bisher beschriebenen Leiter sind Suprasich die erzeugten Schwingungen insbesondere als leiter und werden auf einer supraleitenden Tempera-Taktimpulse für einen Elektronenrechner mit supra- 5 tür für die betreffenden Materialien durch Einrichleitenden Bauelementen. tungen gehalten, die nicht dargestellt sind. Die beiden

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Zweige sind parallel an einer Spannungsquelle anentsprechend den Unteransprüchen möglich. geordnet, die als Batterie oder Gleichstromquelle 7 in An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher Reihe mit einem veränderlichen Widerstand 8 dargeerläutert werden. Es zeigt io stellt ist. Die Ströme in den beiden Zweigen verlau-Fig. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels fen im allgemeinen wegen der Querverbindung und der Erfindung, weil die beiden Zweige an die gemeinsame Quelle an-F i g. 2 ein vereinfachtes Schaltbild der Schaltung geschlossen sind, entgegengesetzt zueinander. Dies in Fig. 1, bedeutet, daß Z=Z₁-I-Z₂ und somit I₂=I-I₁ ist.

Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfin- 15 Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß dung, das für höhere Frequenzen geeignet ist und in die bisher beschriebene Schaltung jeden von zwei stadem raumsparende ebene Komponenten vorgesehen bilen Zuständen aufweisen kann. Entweder fließt ein sind, Strom/ von der Stromquelle? durch einen Zweig

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Abhängig- 6, 3, wodurch der Steuerleiter 6 das Gatter 5 im keit der magnetischen Feldstärke (H_c in Gauß) von 20 nichtsupraleitenden Zustand hält, oder der Strom der Temperatur (in Grad Kelvin), welche die Kombi- liegt im Zweig 4, 5 vor, während der Zweig 6, 3 in nation der Werte kennzeichnet, die den supraleiten- einem nichtsupraleitenden Zustand gehalten wird, den Zustand verschiedener Supraleiter ermöglichen, Der Strom fließt vollständig in dem supraleitenden Fig. 5 eine graphische Darstellung des Wider- Zweig, der dem nichtsupraleitenden entgegengesetzt stands eines Supraleiters in Abhängigkeit von der 25 geschaltet ist, wobei keine innere Ursache vorhanden Stromstärke, welche die Hysteresiseigenschaften zeigt, ist, um den supraleitenden Zustand zwischen den die sich ergeben, wenn ein Supraleiter aufeinanderfol- Zweigen zu ändern. Die supraleitende bzw. nichtgend in den nichtsupraleitenden Zustand gebracht supraleitende Funktion kann nur mit Hilfe eines wird, und Eingriffes von außen ausgetauscht werden.

F i g. 6 eine graphische Darstellung von Wellen- 30 Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung formen des Kryotronoszillators gemäß der Erfindung. wird eine zusätzliche Vorspannungsquelle, z. B. eine Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei- Batterie9, in Reihe mit dem veränderlichen Widerspiel der Erfindung sind zwei Kryotrone 1 und 2 vor- stand 10 über den Steuerleiter 4 geschaltet. Diese gesehen, die Supraleiter in einer frei schwingenden Spannungsquelle ist eine Gleichstromquelle, die so Oszillatorschaltung aufweisen. Zum Zweck der ein- 35 gepolt ist, daß sie dem Strom von der Quelle 7 durch fächeren Erläuterung ist diese Schaltung in F i g. 2 den Zweig mit dem Steuerleiter 4 entgegenwirkt, vereinfacht dargestellt. Der Wert des zugeführten Vormagnetisierungs-

Das Kryotron 1 besitzt ein Gatter 3, um das eine Stroms wird durch Einstellung des veränderlichen magnetische Einrichtung in Form einer Steuerleiter- Widerstands 10 bestimmt, so daß dieser Strom gröspule 4 verläuft, die aus einem Material mit einer 40 ßer als der durchschnittliche Wert von I₂ ist. Wenn höheren kritischen Temperatur, einer höheren kriti- der Strom von der Quelle 9 mit J₃ und der resultieschen Feldstärke sowie einer höheren kritischen rende Strom durch den Steuerleiter 4 mit Z₄ bezeich-Stromstärke wie das Gatter besteht. Das Kryotron 2 net wird, dann ist Z₄=Z₃-Z₂. ist entsprechend ausgebildet und besitzt ein Gatter 5 Der Zweck dieser Vorspannungsquelle besteht dar-

und einen Steuerleiter 6. Vorzugsweise ist das Kryo- 45 in, daß der Steuerleiter 4 ein Feld um das Gatter 3 tron 2 genauso wie das Kryotron 1 ausgebildet. erzeugt, das sich entgegengesetzt zu dem Feld des

Die Eigenschaften hinsichtlich der kritischen Feld- Stroms Z₂ ändert, wodurch eine Schwingung angefacht stärke und der kritischen Temperatur des Gatters und wird, was im folgenden in Verbindung mit der des Steuerleiters eines Kryotrons sind aus Fig. 4 er- Arbeitsweise der Einrichtung näher erläutert werden sichtlich, in der die Temperatur in Grad Kelvin (⁰K) 50 soll. Es ist jedoch zu bemerken, daß andere magneauf der Abszisse und die magnetische Feldstärke in tische Einrichtungen zur Erzeugung eines Magnet-Gauß auf der Ordinate aufgetragen sind und wo der felds in Abhängigkeit von der Stromstärke in einem Bereich zum Ursprung jeder Kurve einen supraleiten- zugeordneten Gatter verwandt werden können, um den Bereich für dieses Material kennzeichnet. Die ein entgegenwirkendes Magnetfeld zu erzeugen, an Kurve A gilt für Zinn, B für Tantal, C für Blei und 55 Stelle der dargestellten Anordnung. Zum Beispiel D für Niob. Der Steuerleiter jedes Kryotrons ist als kann ein Permanentmagnet in der Nähe des Kryo-Spule ausgebildet und besteht aus einem Material, wie trons 1 angeordnet werden, durch den ein magnetibeispielsweise Niob, das eine hinreichend starke ma- scher Fluß entgegengesetzt dem magnetischen Fluß gnetische Feldstärke für das zugeordnete Gattermate- aufrechterhalten wird, der durch den Fluß des rial, das z. B. Tantal sein kann, ergibt, um das Gatter 60 Gleichstroms Z₂ in einem Steuerleiter 4 erzeugt wird, im nichtsupraleitenden Zustand zu halten. Dies er- Bei der vollständigen Schaltung ergeben zwei Lei-

folgt durch den Steuerleiter, ohne daß dieser nicht- ter 14 und 15, die über den parallelgeschalteten supraleitend wird, wenn ein ausgewählter Strom Schaltungszweigen angeschlossen sind, eine Ausdurchgeleitet wird. gangsleitung für den Oszillator. In der Leitung 14

Die Kryotrone sind quer zueinander geschaltet, so 65 kann ein Kondensator 16 vorgesehen sein. Eine daß der Steuerleiter 6 in Reihe mit dem Gatter 3 ge- Gleichstromquelle 17 in Reihe mit einem veränderschaltet ist und einen ersten Zweig bildet, während liehen Widerstand 18 und einem Schalter 19 ist über der Steuerleiter 4 in Reihe mit dem Gatter 5 geschal- eine Anfachspule 20 verbunden, die um das Gatter 5

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verläuft. Ein kurzzeitiges Schließen des Schalters 19 stärke unterschiedlich sind und daß die Einrichtung kann dazu verwendet werden, Schwingungen in der in dieser Weise zu arbeiten scheint. Die Extremwerte Schaltung anzufachen. Eine andere Schaltung mit der Kurve, die durch die Linien S und R gekenneiner Gleichstromquelle 21 in Reihe mit einem zeichnet sind, stellen supraleitende bzw. nichtsupra-Widerstand 22 und einem normalerweise offenen 5 leitende Zustände des Gatters 3 dar.
Schalter 23 ist über den Steuerleiter 6 in einer sol- Wenn das Gatter 3 nichtsupraleitend wird, nimmt chen Richtung verbunden, daß sie dem Strom der die Stromstärke darin ab, wodurch eine zugeordnete Stromquelle 7 entgegenwirkt und zur Beendigung der Erhöhung der Stromstärke in dem Zweig mit dem Schwingungen in der Schaltung verwandt werden Gatter 5 verursacht wird. Diese Erhöhung im Gatter 5 kann. io kann teilweise der Erniedrigung der Stromstärke Die Eingangsleitungen 11 und 12 sind über den durch den Steuerleiter 6 und teilweise der Tatsache Steuerleiter 4 verbunden, und ein Kondensator 13 zugeschrieben werden, daß der Strom / von der Spankann in Reihe mit der Leitung 11 vorgesehen sein. nungsquelle 7, verschoben von dem Zweig mit dem Die letzteren Verbindungen werden hauptsächlich Gatter 3, dazu tendiert, sich wieder durch den Zweig dazu verwandt, um in dem Oszillator Informationen 15 mit dem Gatter 5 zurückzuverteilen. Die Spannungseinzuspeichern, wenn dieser als Speichereinrichtung quelle 7 und der veränderliche Widerstand 8 können verwandt wird. Jedes Kryotron mit seinen zugeord- als konstante Stromquelle bezeichnet werden, da der neten Spulen und querverriegelnden Leitern wird auf Widerstand 8 normalerweise einen viel größeren etwa 4,2⁰K durch übliche, nicht dargestellte Kälte- Widerstand besitzt als die anderen vorhandenen regler gehalten. Die Gleichstromquellen und die zu- 20 Widerstände. Es ist also I=I₁-^-I₂, wobei Z₂ die geordneten Widerstände und Schalter sowie die Kon- Stromstärke in dem Zweig mit dem Gatter 5 ist. Desdensatoren und Enden der Ausgangs- und Eingangs- halb ändern sich die Stromstärken I₁ und Z₂ mit einer leitungen liegen normalerweise außerhalb des Kälte- inversen Beziehung. Die Abnahme der Stromstärke reglers und sind nicht supraleitend. durch das Gatter 3 ist durch die Linie B-C in F i g. 6 Die Arbeitsweise der in den Fig. 1 und 2 darge- 25 erläutert. Wenn der Punkt C erreicht ist, ist das Gatstellten Schaltung soll unter Bezugnahme auf F i g. 5 ter 3 supraleitend geworden, und der Zyklus wieder- und 6 beschrieben werden, welche die Widerstands- holt sich, so daß sich eine kontinuierliche Schwingung Hysteresisschleife des Gatters 3 des Kryotrons 1 bzw. ergibt.

die Schwingungseigenschaften der Einrichtung zeigen. Die periodischen Stromänderungen in dem Steuer-

Die Spannungsquelle 7 in Verbindung mit dem ver- 30 leiter 6 sind auf der Unterseite der F i g. 6 schema-

änderlichen Widerstände ist so eingestellt, daß ein tisch dargestellt. Die Punktet, B und C treten zu

Strom I den beiden Schaltungszweigen zugeführt Zeitpunkten auf, welche den Punkten A, B und C auf

wird, der vorzugsweise mehr als das lV2fache und der oberen Kurve entsprechen. Es ist ersichtlich, daß

weniger als das 2fache des Stroms beträgt, der für der Steuerleiter 6 dazu tendiert, das Gatter 5 in einem

jeden Steuerleiter erforderlich ist, um dessen Gatter 35 im allgemeinen nichtsupraleitenden Zustand zu hal-

im nichtsupraleitenden Zustand zu halten. Zur ten, wie durch die Kurven über der unteren Linie R

Schwingungsanfachung kann der Schalter 19 kurz- gekennzeichnet ist.

zeitig geschlossen werden, wodurch der Spule 20 ein Wie in F i g. 6 dargestellt ist, erscheinen die Werte Stromstoß zugeführt wird, so daß das Gatter 5 in den der Stromstärke durch den Steuerleiter 4, welche das nichtsupraleitenden Zustand gelangt. Der Oszillator 40 Gatter 3 zyklisch supraleitend und im nichtsupraleikann in entsprechender Weise auch durch andere tenden Zustand halten, unterschiedlich. Der UnterMethoden angefacht werden, die im folgenden noch schied kann durch eine Hysteresisschleife beschrieben erläutert werden. werden, die in F i g. 5 dargestellt ist. In F i g. 5 ist der Wenn das Gatter in den nichtsupraleitenden Zu- angenäherte Widerstand des Gatters 3 auf der Ordistand gelangt, versucht der Strom/ von der Span- 45 nate und die Stromstärke in dem zugeordneten nungsquelle 7 durch den einen kleinen Widerstand Steuerleiter 4 auf der Abszisse aufgetragen. Wenn die aufweisenden Zweig mit dem Steuerleiter 6 und dem Stromstärke in dem Steuerleiter erhöht wird, tritt ein Gater3 zu fließen, weshalb die Stromstärke I₂ im Widerstand bei einem ersten Wert des Steuerleiterallgemeinen in dem Zweig 4, 5 abfällt. Da jedoch Stroms zu der rechten, nach oben fortschreitenden Z₄=Z₃-Z₂ ist, muß offenbar die resultierende Strom- 50 Kurve auf. Wenn jedoch der Steuerleiterstrom fällt, stärke im Steuerleiter 4 ansteigen, fällt also nicht ab, tritt wieder ein Widerstand bei einem geringeren Wert weil die Gegenwirkung der Spannungsquelle 9 vor- des Steuerleiterstroms auf. Während der Schwingung liegt. Deshalb ändert sich die Stromstärke im Steuer- kann das Kryotron 1 als dadurch schwingend angeleiter 4 umgekehrt mit der Zweigstromstärke. Diese sehen werden, daß es dieser charakteristischen Kurve Stromstärke des Gatters 4 erzeugt ein Magnetfeld 55 folgt. Die Buchstaben A, B und C bezeichnen die unum das Gatter 3 herum, das mit dem Ansteigen der gefahren Zeitpunkte, zu denen Umwandlungen statt-Stromstärke durch das Gatter 3 hindurch ansteigt. finden, und entsprechen den Punkten .,4, B und C Das Feld wächst bis zu dem Zustand an, bei dem das in Fig. 6.

Gater 3 im nichtsupraleitenden Zustand gehalten Die Schwingungsdauer der Schaltung ist eine Funkwird. 60 tion der Schaltungsinduktivität und des Schaltungs-Die beschriebene Wirkung kann durch die Kurve Widerstandes. Da die Induktivität der Steuerleiter- A-B in F i g. 6 im Oberteil der Figur erläutert wer- spulen 4 und 6 verhältnismäßig groß ist, soll im folden, wo die theoretische Stromstärke Z₄ im Steuerlei- genden ein Ausführungsbeispiel mit niedriger Indukter 4 auf der Ordinate und die Zeit auf der Abszisse tivität beschrieben werden, das für höhere Frequenaufgetragen ist. Es sei angenommen, daß die Werte 65 zen im allgemeinen vorzuziehen ist.
der Stromstärke durch den Steuerleiter 4, welche das Die Schwingungsfrequenz der Schaltung in F i g. 1 Gatter 3 nichtsupraleitend und darauffolgend supra- kann durch Einstellung des veränderlichen Widerleitend machen, um einen endlichen Wert der Strom- stands 8 eingestellt werden. Die Frequenz kann wahl-

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weise durch Änderung des Widerstands 18 mit ge- ren Wert kennzeichnet, während das Fehlen den entschlossenem Schalter 19 eingestellt werden, wobei der gegengesetzten binären Wert kennzeichnet. Zum Bei-Widerstand 18 so eingestellt wird, daß die Strom- spiel kann der Schwingungszustand als kennzeichnend stärke durch die Spule 20 auf einen Wert begrenzt für die Binärziffer »0« und der nicht schwingende Zuist, der niedriger als derjenige ist, welcher Schwingun- 5 stand als kennzeichnend für die Binärziffer »1« angegen in der Schaltung überhaupt vermeidet. Ein geeig- sehen werden. Der Oszillator kann wie im Fall der netes Feld zur Frequenzeinstellung durch die Spule Benutzung als Speicherzelle oder bei anderen Ver-20 beträgt etwa 70 Örsted. Ein stärkeres Magnetfeld wendungszwecken durch Zufuhr eines Auslöseimpulin der Größenordnung von 1000 Örsted kann die - ses über die Leitungen 14 und 15 oder lediglich durch Schwingungen beenden. Der Oszillator kann Vorzugs- io Kurzschließen des Widerstands 8 angefacht werden, weise durch Schließen des Schalters 23 und dessen Beide Kryotrone können dann in den nichtsupralei-Verbindung mit einer Spannungsquelle 21 von etwa tenden Zustand gelangen. Wenn der Strom jedoch 3 Volt oder durch Entladung eines Kondensators verringert wird, wird das Gatter 3 zuerst auf Grund über dem Steuerleiter 6 von 2000 Mikrofarad (auf der Gegenspannung supraleitend, wobei das Gatter 5 3 Volt aufgeladen) abgeschaltet werden. Der Oszilla- 15 im nichtsupraleitenden Zustand bleibt und Schwintor kann ebenfalls durch Zufuhr eines großen Impul- gungen angefacht werden. Nach der Schwingungsses zu den Klemmen 11 und 12 abgeschaltet werden. anfachung kann eine binäre »0« in dem Oszillator Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel wurde gespeichert werden, indem den Klemmen 11 und 12 der Oszillator gemäß der Erfindung so ausgebildet, kein Eingangsimpuls zugeführt wird. Eine binäre »1« daß er Gatter 3 und 5 aus 0,25 mm Tantaldraht von ao wird dann in das System durch einen Impuls einge-3,17 cm Länge enthielt. Die Steuerleiter 4 und 5 geben, der den Klemmen 11 und 12 zugeführt wird waren isolierte Niobdrähte mit 0,102 mm Durchmes- und eine ausreichende Spannung besitzt, um die ser, die 385 Wicklungen in sechs Schichten um die Schwingung zu beenden. Das Fehlen einer Ausgangsbetreffenden Gatter aufwiesen. Der Steuerleiterstrom, spannung zwischen den Klemmen 14 und 15 kennder das vollständige Auftreten des Widerstands in 35 zeichnet dann die Speicherung einer »1«, während jedem Gatter verursachte, betrug etwa 0,55 Ampere. das Vorhandensein einer Spannung eine »0« kenn-Die Stromstärke I von der Spannungsquelle 7 zeichnet.

wurde auf etwa 0,82 Ampere und die Stromstärke/₃ Das Ausführungsbeispiel in Fig. 3 gleicht im

von der Spannungsquelle 9 auf etwa 0,74 Ampere wesentlichen in der Konstruktion und der Betriebseingestellt. Das Gatter 5 des Kryotrons blieb norma- 30 weise dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel !erweise in einem gerade noch nichtsupraleitenden hinsichtlich gleicher Teile und gleicher Bezugszei-Zustand. Deshalb betrug die Stromstärke im Steuer- chen. Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 finden leiter 6 im Mittelwert etwa 0,55 Ampere. Da ebene oder Kreuzschicht-Kryotronela und 2a an Z₂=/-Z₁=0,82—0,55 ist, betrug Z₂ durchschnittlich Stelle von gewundenen Kryotronen 1 und 2 in Fig. 1 etwa 0,27 Ampere. Die Stromstärke Z₄ im Steuerlei- 35 Verwendung. Die Ausführungsform derartiger Kryoter 4 ist I₃-I₂ oder etwa 0,47 Ampere und betrug trone ist an sich bekannt. Die supraleitenden Teile in deshalb im Mittelwert etwas weniger als der Strom, der Schaltung der F i g. 3 sind in Art gedruckter der erforderlich ist, um den Leiter 3 im nichtsupra- Schaltungen auf einer ebenen Trägerschicht niederleitenden Zustand zu halten. geschlagen. Die Anordnung der F i g. 3 weist insofern Gegenüber diesem speziellen Ausführungsbeispiel 40 beträchtliche Vorteile gegenüber derjenigen in F i g. 1 sind Abwandlungen in der Ausführungsform des auf, als die großen Induktivitäten der spulenförmigen Oszillators sowie bei der Auswahl der zugeführten Steuerleiter 4 und 6 vermieden sind. Deshalb können Stromstärken möglich. Zum Beispiel arbeitet die mit der Schaltung gemäß F i g. 3 Schwingungen höhe-Schaltung ebenfalls zufriedenstellend, wenn die Strom- rer Frequenz erzeugt werden, stärke von der Spannungsquelle 7 etwa 1 Ampere be- 45 Vorzugsweise besitzt jedes der Kryotrone la und beträgt oder wenn diese Stromstärke auf ³A Ampere la ein Gatter 24 bzw. 24a aus einem supraleitenden erniedrigt wird. Material, z. B. aus Zinn, das durch einen supraleiten-Obwohl eine Schaltung mit zwei Kryotronen wegen den Steuerleiter 25 bzw. 25 a gekreuzt wird, der aus der zusätzlichen Rückkopplung und der erzielten Fre- einem supraleitenden Material mit einer höheren kriquenzeinstellung vorzuziehen ist, kann ferner gemäß 50 tischen Feldstärke, beispielsweise aus Blei, besteht, der Erfindung ein einziges Kryotron wie das darge- Die relativen kritischen Feldstärken für diese Matestellte Kryotron 1 verwandt werden. Das Gatter 3 rialien sind aus F i g. 4 ersichtlich. Der Steuerleiter dieses Kryotrons kann dann mit der entgegengesetz- ist von dem darunterliegenden Gatter in jedem Fall ten Seite der Quelle Ί, 8 verbunden werden, und der isoliert, ist schmal im Vergleich dazu und deshalb in Steuerleiter 4 kann mit der Spannungsquelle über 55 der Lage, ein Magnetfeld großer Intensität in der einen Widerstand zurückverbunden werden, der im Umgebung des Gatters zum Zweck der Steuerung wesentlichen äquivalent dem Widerstand des Gat- dessen Widerstandes zu erzeugen, ters 5 ist. In einer derartigen Einrichtung kann die Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß Vorspannung für das Kryotron 1 entweder durch eine der Oszillator gemäß der Erfindung eine einfache und der Spannungsquelle 7 entgegengesetzt geschaltete 60 kompakte Schwingschaltung ist, in der ungedämpfte Spannungsquelle geliefert werden, oder es kann eine Schwingungen erzeugt werden können, ohne daß Vormagnetisierung durch magnetische Mittel erfol- größere Z²Z?-Verluste in dem System auftreten. Dies gen, durch die ein unveränderliches Feld erzeugt bedeutet, daß die Einrichtung ihre Frequenz nicht wird, das demjenigen des Steuerleiters 4 entgegenge- von einer thermischen Zeitkonstanten ableitet, die setzt gerichtet ist. 65 beim abwechselnden Erhitzen eines Supraleiters über Der Oszillator gemäß der Erfindung kann als Spei- seine kritische Temperatur und beim Abkühlen des cherzelle oder Speichereinrichtung betrieben werden, Supraleiters unter seine kritische Temperatur vorhanwobei sein Schwingungszustand einen speziellen binä- den ist. Ferner verwendet der Oszillator gemäß der

ίο

Erfindung auch keine größere Anzahl von Komponenten, wie dies bei mehrstufigen Ringschaltungen erforderlich ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Kryotron-Oszillator, der eine Gatterleiterschaltung mit einem Kryotron-Gatterleiter sowie eine Steuerleiterschaltung mit einem Kryotron-Steuerleiter und einem dazu in Reihe geschalteten Widerstandselement aufweist, wobei die Steuerleiterschaltung und die Gatterleiterschaltung parallel zu einer Gleichstromquelle geschaltet sind, so daß im nichtsupraleitenden Zustand der Gatterleiterschaltung ein maximaler Strom von der Gleichstromquelle durch die Steuerleiterschaltung fließt und diese ein maximales Magnetfeld erzeugt, das den Gatterleiter im nichtsupraleitenden Zustand hält, während im supraleitenden Zustand der Gatterleiterschaltung im wesentlichen kein Strom durch die Steuerleiterschaltung fließt und ao diese ein minimales Magnetfeld erzeugt, das die Gatterleiterschaltung im supraleitenden Zustand hält, dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetisierungsvorrichtung (4, 10, 9; 25, 10, 9) ein konstantes Vormagnetfeld erzeugt, das in dem Maß größer als das kritische Magnetfeld des Gatterleiters (3, 24) und entgegengesetzt gerichtet zu dem bei Stromfluß von der Gleichstromquelle (7, 8) durch die Steuerleiterschaltung (4, 5; 24, 25) erzeugten Magnetfeld ist, daß das Vormagnetfeld die Gatterleiterschaltung (3, 24) aus dem supraleitenden in den nichtsupraleitenden Zustand umschaltet und anschließend durch das bei Stromfluß durch die Steuerleiterschaltung erzeugte Magnetfeld so stark geschwächt wird, daß der Gatterleiter wieder supraleitend wird, so daß der Strom durch den Gatterleiter oszilliert (Fig. 1,2,3).

2. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungsvorrichtung ein Permanentmagnet ist.

3. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungsvorrichtung eine vormagnetisierende Stromquelle (10, 9) ist, an die der Steuerleiter (4, 25 a) so angeschlossen ist, daß der ihm von der vormagnetisierenden Stromquelle zugeführte Strom (I₃) entgegengesetzt gerichtet zu dem ihm von der Gleichstromquelle (7, 8) zugeführten Strom (Z₂) ist (Fig. 1, 2, 3).

4. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement der Steuerleiterschaltung der Gatterleiter (5, 24) eines zweiten Kryotrons (2, 2 a) ist, und daß der Steuerleiter (6, 25) des zweiten Kryotrons in Reihe zu dem Gatterleiter (3, 24ä) des ersten Kryotrons (1, la) geschaltet ist (Fig.l, 2, 3).

5. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (11 bis 13) zur Schwingungsanfachung, durch die ein Impuls dem Steuerleiter (4) des ersten Kryotrons (3) zuführbar ist (Fig. 1).

6. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Schwingungsanfachung mit einem Hilfssteuerleiter (20) für das Gatter (5) des zweiten Kryotrons (2 in Fig. 1).

7. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerleiter jedes Kryotrons (1, 2) als Wicklung (4, 6, 20) um den zugeordneten Gatterleiter (3, 5) ausgebildet ist (F i g. 1, 2).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Proceedings of the IRE, April 1956, S. 482
bis 493.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen