DE2520701A1 - Analog-digital-wandler mit josephson-kontakten - Google Patents
Analog-digital-wandler mit josephson-kontaktenInfo
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Description
Böblingen, den 28. April 1975 te/se
Anmelderin: International Business Machines
Corporation, Armonk, N.Y. 10504
Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: YO 973 090
Die Erfindung betrifft einen Analog-Digital-Wandler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Der Wandler arbeitet nach dem Prinzip
der schrittweisen Näherung.
Derartige Wandler sind in vielen Ausführungsformen bekannt. Repräsentative
Beispiele hierfür liefern die US-Patentschriften 3 501 625 und 3 626 407. Es wurden auch schon supraleitende
Schaltungen, darunter auch solche mit Josephson-TunneIkontakten zur Herstellung verschiedener Arten von Analog-Digital-Wandlern
(A/D-Wandler) vorgeschlagen. Die US-Patentschriften 3 204 211 und 3 327 303 beschreiben die Verwendung von Cryotrons, die US-Patentschrift
3 458 735 offenbart einen A/D-Wandler mit Josephson-Kontakten. Alle diese Vorschläge führen zu relativ komplexen
Strukturen und erlauben es nicht, alle Möglichkeiten derartiger Schaltelemente auszunutzen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, einen A/D-Wandler mit einer möglichst geringen Zahl von Josephson-Kontakten
und einem einfachen Schaltungsaufbau anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch gekennzeichnete Erfindung gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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2 b 2 U 7 Ü
Die Erfindung verwendet zur Umsetzung eines analogen Signals in einen Digitalwert eine Anzahl von Josephson-Kontakten, die
jeweils bei vorbestimmten Werten des Steuersignals in ihren spannungsbehafteten Zustand umschalten. Das analoge Eingangssignal
wird nacheinander den Steuerleitern der verschiedenen Josephson- Kontakten zugeführt, die so angeordnet sind, daß die zuerst
von dem Analogsignal durchlaufende Kontakte eine hohe Umschaltschwelle besitzen, die sich dann von Kontakt zu Kontakt verringert.
Zum Einstellen der Umschaltschwelle eines Kontakts dienen Subtraktionsströme, die an zusätzliche Steuerleiter der Kontakte gelegt
werden. Das Anlegen der Subtraktionsströme an einen Kontakt wird
durch das Umschalten des vorhergehenden Kontakts gesteuert. Die Erzeugung der Subtraktionsströme erfolgt ebenfalls mit Josephson-Kontakten.
Die Umschaltimpulse der Vergleichs-Kontakte stellen das gesuchte digitale Signal dar.
Die Vorteile in dieser Erfindung liegen insbesondere im einfachen Aufbau der Schaltung; es werden maximal drei Steuerleiter pro
Kontakt benötigt, sodaß die Herstellung der Kontakte relativ einfach bleibt und jede Steuerleitung den zugeordneten Kontakt
ohne Schwierigkeiten umschalten kann. Für manche Anwendungen ist es außerdem vorteilhaft, daß das Ausgangssignal einen Stromimpuls
und nicht einen Spannungsimpuls darstellt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen
näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der A/D-Umwandlung nach dem Prinzip der schrittweisen Näherung,
Fig. 2 einen vierstufigen A/D-Wandler,
Fig. 3 ein Diagramm mit verschiedenen Signalamplituden
für eine spezielles analoges Eingangssignal des Konverters nach Fig. 2.
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2 b ? [J 7 U
Fig. 1 erläutert das Verfahren der Analog-Digital-Umwandlung durch schrittweise Annäherung. Mit Hilfe dieses Beispiels läßt
sich die in Fig. 2 dargestellte neuartige Struktur leicht verstehen.
In Fig. 1 wird ein Analogstrom 13 in ein aus vier Bits bestehenden
Digitalwert umgesetzt, wobei jedes Bit eine binäre Potenz eines Bezugsstroms Iu darstellt. Das erste Ausgangsbit
zeigt an, ob der Eingangsstrom 13 den Wert 2 χ Iu überschreitet.
Im Block 1Ol wird daher 13 mit 7,5 χ Iu verglichen; die Genauigkeit
beträgt also die Hälfte des Wertes des niedrigstelligsten Bits (LSB). übersteigt 13 nicht den Wert 7,5 χ Iu, so erzeugt
der Block 102 einen Strom 12 = 13 und das erste Ausgangsbit
erhält den Wert "0". Im anderen Fall subtrahiert der Block 103 den Wert 2 χ Iu vom Eingangsstrom 13 und gibt dem ersten Ausgangsbit
den Digitalwert "1".
Der Entscheidungsblock 1Ο4 in der zweiten Stufe vergleicht 12 mit
2
2 χ Iu abzüglich eines Toleranzwertes von 0,5 χ Iu, d.h. also 3,5 χ Iu. Liegt 12 unter diesem Betrag, so erscheint am zweiten Ausgangsbit der Digitalwert "0" und Block 105 erzeugt den Strom Il = 12. Im andern Fall wird das zweite Ausgangsbit zu "1" und in Block 106 wird Il = 12 - 22 χ Iu erzeugt. Auf ähnliche Weise vergleicht Block 107 den Strom Il mit 2 χ Iu abzüglich des Toleranzwertes. Das dritte Ausgangsbit wird zu "0", wenn Il kleiner ist als 1,5 χ Iu, wobei dann Block 101 den Wert IO = Il ergibt. Sonst wird das dritte Bit zu "1" und Block 109 erzeugt 10 = Il - 2 χ Iu. Schließlich vergleicht der Entscheidungsblock 110 den Strom Io mit 2 χ Iu abzüglich einer Toleranz von 1/2 χ LSB, d.h. 0,5 χ Iu. Das vierte Ausgangsbit wird zu 11O", wenn IO diese Schwelle nicht überschreitet, sonst aber zu "1".
2 χ Iu abzüglich eines Toleranzwertes von 0,5 χ Iu, d.h. also 3,5 χ Iu. Liegt 12 unter diesem Betrag, so erscheint am zweiten Ausgangsbit der Digitalwert "0" und Block 105 erzeugt den Strom Il = 12. Im andern Fall wird das zweite Ausgangsbit zu "1" und in Block 106 wird Il = 12 - 22 χ Iu erzeugt. Auf ähnliche Weise vergleicht Block 107 den Strom Il mit 2 χ Iu abzüglich des Toleranzwertes. Das dritte Ausgangsbit wird zu "0", wenn Il kleiner ist als 1,5 χ Iu, wobei dann Block 101 den Wert IO = Il ergibt. Sonst wird das dritte Bit zu "1" und Block 109 erzeugt 10 = Il - 2 χ Iu. Schließlich vergleicht der Entscheidungsblock 110 den Strom Io mit 2 χ Iu abzüglich einer Toleranz von 1/2 χ LSB, d.h. 0,5 χ Iu. Das vierte Ausgangsbit wird zu 11O", wenn IO diese Schwelle nicht überschreitet, sonst aber zu "1".
Fig. 2 zeigt einen vierstufigen Analog-Digital-Wandler 2OO, der
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b Ü 1J 8 1 1 / 0 5 P 5
- 4 - 2 b 7 CJ 7 O I
mit Josephson-Kontakten arbeitet.
Ein Josephson-Kontakt ist im wesentlichen ein stromgesteuerter Schalter, der an seinem Ausgang ein Spannungssignal liefert. Eine
zwischen zwei Supraleitern angeordnete Tunnelgrenzschicht (die in Fig. 2 durch den "X" dargestellt ist) schaltet von einem Zustand
ohne Spannungsabfall in einen Zustand mit konstantem Spannungsabfall um, wenn die Magnetfeldstärke einen bestimmten Schwellwert
überschreitet; in unserem Fall kann der Schwellwert als von der Kontaktgeometrie abhängig angesehen werden. Lokal gesteuerte
Magnetfelder werden durch Ströme in einem oder mehreren Steuerelementen erzeugt, die in Fig. 2 als Supraleiter dargestellt
werden, die in geringem Abstand parallel zu den zugeordneten Kontakten verlaufen. Die gesamte Feldstärke an jedem Kontakt
und damit der Zustand des Kontakts wird durch die algebraische Summe seiner Steuerströme bestimmt. Das spannungskonstante Ausgangssignal
eines Josephson-Kontakts kann für einen anderen Josephson-Kontakt einen bestimmten Eingangsstrom liefern, wenn
dieser mit einem Widerstand versehen ist, der bei den verwendeten cryogenen Temperaturen seinen ohmschen Eigenschaften beibehält.
Diese Widerstände unterdrücken auch Reflexionen in den Übertragungsleitungen, die sich sonst aufgrund der extrem hohen
Umschaltgeschwindigkeiten dieser Schaltelemente einstellen würden. Josephson-Kontakte und deren Verbindungseinrichtungen sind im
Stande der Technik wohl bekannt und wurden beispielsweise durch Matisoo in dem Artikel "The Tunneling Cryotron - A Superconductive
Logic Element Based on Electron Tunneling", Proceeding IEEE, Vol. 55, pp. 172-180 (Feb. 1969) beschrieben.
In Fig. 2 wird der zu verarbeitende Analogstrom über die Leitung 201 zugeführt und verläßt die Schaltung über die Leitung 202. Das
Eingangssignal kann beispielsweise von einem üblichen Abfühlgerät erzeugt werden, welches die Meßspannung für einige Zeit aufrecht
erhält; diese Einrichtung ist in Fig. 2 nicht dargestellt. Die Leitung 201 stellt eine Steuerleitung dar, die vier Josephson-Kontakten
G3, G2, Gl und GO zugeordnet ist, die alle in den
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ti 0 9 811/058«;
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spannungsbehafteten Zustand umschalten, wenn der gesamte Arbeitsstrom 7,5 Stromeinheiten, d.h. 7,5 χ Iu erreicht. Die Kontakte
G3 bis GO stellen zusammen eine Vergleichseinrichtung dar.
Die Leitung 211 der ersten Umwandlungsstufe 210 führt dem Kontakt G3 zur Zeit to einen Arbeitsstrom zu. Der Kontakt G3 wird durch
die Steuerleitung 216 entsprechend der gewünschten Umschaltschwelle
eingestellt. Bleibt der Eingangsstrom auf der Leitung 201 unter dem Wert von 7,5 Einheiten, so bleibt auch G3 in seinem spannungslosen
Zustand, überschreitet der Strom diesen Schwellwert,
so schaltet G3 um mit der Folge, daß an G3 eine Spannung abfällt. Der Widerstand 212 erzeugt dann einen bestimmten Strom in der
Leitung 213, die als Steuerleitung für die Josephson-Kontakte D3 und S2 dient. Dieser Strom reicht aus, um den Kontakt D3 umzuschalten,
der somit an die Ausgangsleitungen 214 die Spannung
für das digitale Ausgangssignal "1" abgibt. Der Widerstand 215 dient nur zum Abschluß dieser Leitungen und unterdrückt somit
Reflexionen der beim Umschalten auftretenden, schnell abklingenden
Signale. Die Leitung 203 führt zu allen Zeiten während des Umwandlungszyklus den Ausgangskontakten D3 (und den Ausgangskontakten
D2, Dl und DO) den Arbeitsstrom zu.
Der beim Umschalten von G3 in der Leitung 213 erzeugte Strom reicht auch zum Umschalten der Kontakte in dem Josephson-Element
S2 aus, welches zusammen mit den Elementen Sl und SO eine Vorrichtung zur Erzeugung der Subtraktionsströme bildet. Dieses Element
wird während des gesamten Umwandlungszyklus über die Leitung 204 mit Strom versorgt. Die Elemente Sl und S2 können sich zur Zeit
to nicht im spannungsbehafteten Zustand befinden; das Element S2 umfaßt eine Gruppe von vier einzelnen Josephson-Kontakten. Die
Werte der Widerstände 205 und 206 sind bezüglich der Summe der Spannungsabfälle der Kontakte von S2 derart ausgewählt, daß eine
Subtraktionsleitung 207 einen Strom führt, der acht Stromeinheiten
entspricht, wenn S2 über die Leitung 213 aktiviert wird. Zur Zeit to führt die Leitung 207 also keinen Strom, wenn der Eingangsstrom
unter dem wert von 7,5 Einheiten liegt; für den Fall, daß der
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— b —
Eingangsstrom 7,5 Einheiten überschreitet, fließt auf ihr jedoch
ein Strom, der acht Einheiten äquivalent ist.
In der zweiten Wandlerstufe 220 empfängt der Vergleichskontakt G2 den Steuerstrom über die Leitungen 201 und 207 sowie einen
Vorstrom über die Leitung 226. Wenn der Kontakt G2 zur Zeit ti (die später als to liegt) einen Strom auf der Leitung 221 empfängt,
fällt an diesem Kontakt eine Spannung ab, wenn der resultierende Arbeitsstrom eine bestimmte Schwelle überschreitet. Wie durch
den Pfeil auf Leitung 204 angedeutet, ist die Richtung des Stromes in der Leitung 207 dem Stromfluß in der Leitung 201 für das
Analog-Eingangssignal entgegengerichtet. Wenn das digitale Ausgangssignal von der Stufe 210 gleich "0" ist, fließt entsprechend der
obigen Beschreibung auf der Leitung 207 kein Strom. In diesem Fall wirkt der gesamte Eingangsstrom auf den Kontakt G2 ein;
dieser Fall entspricht dem Block 102 in Fig. 1. Ist das Ausgangssignal der Stufe 210 jedoch eine "1", so wird der Strom in Leitung
207 effektiv von dem Eingangsstrom des Kontakts G2 abgezogen und stellt somit die Funktion des Blocks 1O3 in Fig. 1 dar.
Wenn der Kontakt G2 identisch aufgebaut ist wie der Kontakt G3, so stellt dieser Strom acht Stromeinheiten dar. Unter diesen Bedingungen
wird jedoch der Kontakt G2 umschalten, so bald der resultierende Steuerstrom 7,5 Stromeinheiten überschreitet, während
es aber tatsächlich gewünscht ist, G2 bei 3,5 Einheiten umzuschalten. Um die tatsächliche Umschaltschwelle herabzusetzen, führt
die Leitung 226 einen Vorstrom fester Größe, welcher die Wirkung des Stromes in Leitung 201 unterstützt. Wird der Vorstrom so gewählt,
daß er vier Stromeinheiten entspricht, so liefert dieser Strom vier der 7,5 Einheiten, die zum Umschalten von G2 erforderlich
sind. Der resultierende Strom in den Leitungen 201 und muß daher nur noch 3,5 Einheiten betragen, um G2 umzuschalten und
erfüllt somit die Bedingungen des Blocks 104 in Fig. 1.
Wenn der Kontakt G2 in seinem spannungslosen Zustand zur Zeit ti
verbleibt, wird das zweite Ausgangsbit auf den Leitungen 204 eine binäre "0". Wurde G2 jedoch durch den Strom in den Leitungen 201,
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«3ÖS811/O5 8S
- 7 - l B ? O 7 O 1
207 und 226 umgeschaltet, so führt die Leitung 223 einen Strom,
dessen Betrag durch den Widerstand 222 bestimmt wird. Dieser Strom reicht aus, um das Element D2 umzuschalten und erzeugt
somit eine binäre "1" als Ausgangssignal auf den Leitungen 224. Wie in Stufe 220 dient ein Abschlußwiderstand 225, der der Impedanz
dieser Leitungen entspricht, zur Verhinderung von Reflexionen.
Die Leitung 223 dient auch als Steuerleitung für eine Gruppe von zwei Josephson-Kontakten Sl. Das Vorhandensein eines Stromes in
Leitung 224 aktiviert auch Sl. Da Sl und S2 in Serie in die Leitung 204 eingebaut sind und da die Aktivierung von S2 acht äquivalente
Stromeinheiten in Leitung 207 erzeugt, ruft die Aktivierung von Sl vier Einheiten in der Leitung 207 hervor. Zur Zeit
ti trägt damit die Leitung 207 vier Stromeinheiten, wenn nur Sl aktiv ist, acht Einheiten, wenn nur das Element S2 aktiv ist und
12 Einheiten, wenn beide Elemente aktiv sind. Die Hinzufügung von zusätzlichen vier Einheiten zur Leitung 207 wirkt sich auf den
Zustand des Kontakts G2 nicht aus, da dieser schon in einen spannungsbehafteten Zustand umgeschaltet ist.
Eine dritte Umwandlungsstufe 230 ist ähnlich der zweiten Stufe 220 ausgebildet. Die Leitung 231 liefert dem Kontakt Gl einen
Strom zur Zeit t2, der im Umwandlungszyklus später liegt als
die "1". Beträgt die Umschaltschwelle von Gl ebenfalls 7,5 Stromeinheiten, so liefert die Vorstromleitung 236 sechs Stromeinheiten,
so daß ein Strom von 1,5 Einheiten in den Leitungen 201 und 207 ausreicht um den Kontakt Gl von seinem spannungslosen in den spannungsbehafteten
Zustand umzuschalten. Wie früher beschrieben, führt die Leitung 207 zur Zeit t3 entweder 0, 4, 8 oder 12 Stromeinheiten.
Reicht dieser Strom zusammen mit den Eingangs- und Vorstromen aus, um Gl zu aktivieren, so aktiviert der resultierende
Strom durch den Widerstand 232 und die Leitung 233 den Kontakt Dl um damit am Abschlußwiderstand 235 in der Leitung 234 ein binäres
Ausgangssignal "1" zu erzeugen.
Ein Strom auf der Leitung 233 aktiviert weiterhin das Element
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fc Ü Ώ 8 Π / 0 K R 5
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SO mit einem einzigen Josephson-Kontakt, welches dann zwei zusätzliche
Stromeinheiten auf die Leitung 207 aufprägt, entsprechend dem Block 109 in Fig. 1. Die auf der Leitung 207 möglichen
Ströme betragen nun 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12 und 14 entsprechend den digitalen Ausgangssignalen auf den Leitungen 214, 224 und 23 4.
Wiederum können zusätzliche Ströme, die sich infolge der Aktivierung des Elements SO ergeben, den Zustand von Gl nicht beeinflussen,
da dieser Kontakt schon in den spannungsbehafteten Zustand umgeschaltet hat.
In der letzten ümwandlungsstufe 240 wird der Kontakt GO in den
spannungsbehafteten Zustand umgeschaltet, wenn der resultierende Strom in den Leitungen 201 und 207 den Wert 0,5 Stromeinheiten
überschreitet, sobald die Leitung 241 zur Zeit t3, die späterlich
als t2 einen Strom empfängt. Wiederum in der Annahme einer identischen Geometrie kann die effektive Schwelle von GO von 7,5
auf 0,5 herabgesetzt werden, indem der Leitung 246 ein Vorstrom der Stärke 7 Einheiten aufgeprägt wird. Der infolge der Aktivierung
von GO in der Leitung 243 von dem Widerstand 242 erzeugte Strom ergibt im Widerstand 245 und den Leitungen 244 ein Binärsignal
"1" für das niedrigsteilige Bit.
Es ist hervorzuheben, daß der Wandler 200 nur eine relativ kleine Anzahl von Josephson-Kontakten benötigt. Außerdem sind in keinem
der Elemente mehr als drei Steuerleitungen notwendig und zwar unabhängig von der Zahl der verwendeten Stufen. Mit diesem letzten
Aspekt wird sichergestellt, daß jede Steuerleitung so über dem zugeordneten Kontakt angeordnet werden kann, daß sie in der Lage
ist, die erforderliche Steuerung auszuüben; außerdem ermöglicht er die Verringerung der Abmessung der Kontakte.
Fig. 3 zeigt als Beispiel die Wirkungsweise des Wandlers 200 für einen Eingangsstrom von 14 Einheiten. Das Bezugszeichen 311 bezeichnet
den Arbeitsstrom, der in Fig. 2 über die Leitung 211 durch den Vergleichskontakt G3 fließt. Da der Eingangsstrom 7,5 Einheiten
überschreitet, erzeugt der Kontakt G3 auf der Leitung 213 in
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_ 9 _ "/_ b 7 Ü 10 1
Fig. 2 einen Strom 313. Dieser Strom wiederum ruft auf den Leitungen
214 eine Ausgangsspannung 314 hervor. Weiterhin veranlaßt er einen Strom 307 der Stärke von 8 Einheiten auf der Leitung 207, da
die Kontakte der Subtraktionseinrichtung S2 während des ganzen Umwandlungszyklus
mit einem Arbeitsstrom 304 versorgt werden. Wenn der Vergleichskontakt G2 mit einem Arbeitsstrom 321 beaufschlagt
wird, zeigt der Ausgang 323 an, daß der Eingangsstrom mit der Stärke 14 Einheiten, abzüglich des SubtraktionsStroms 307 mit
8 Einheiten den Wert von 3,8 Stromeinheiten überschreitet. Damit wird eine Ausgangsspannung 324 für das zweite Bit erzeugt und die
Subtraktionseinheit S2 fügt dem 8-Einheit-Bit 307 einen weiteren Strom 307' mit 4 Einheiten hinzu. Die resultierenden 12 Stromeinheiten
sind dem Eingangsstrom von 14 Einheiten entgegengerichtet, die Differenz ist jedoch immer noch größer als die
effektive Schwelle von 1,5 Einheiten des Vergleichskontakts Gl. Wenn also G2 einen Arbeitsstrom 3311 erhält, erzeugt sein
Ausgangsstrom 333 eine Spannung 334 und veranlaßt damit die Subtraktionseinheit SO der Leitung 207 in Fig. 2 zwei weitere
Stromeinheiten 307'' hinzuzufügen und damit den Gesamtstrom
in dieser Leitung auf insgesamt 14 Einheiten zu erhöhen. Wenn der Vergleichskontakt GO einen Arbeitsstrom 341 empfängt, reicht
die Differenz zwischen dem Eingangsstrom mit 14 Einheiten und dem Subtraktionsstrom mit 14 Einheiten nicht aus, um die effektive
Schwelle des Vergleichskontakts GO in Höhe von 0,5 Einheiten zu überschreiten. Dieser erzeugt also keinen Ausgangsstrom und damit
keine oinärausgangsspannung, was durch die gestrichelten Linien 343 und 344 angedeutet ist. Die vier binären Ausgangsspannungen
314, 324 und 334 und 344 sind dann "1110", d.h. 14 in Binärdarstellung und stellen somit die 14 Einheiten des Eingangsstroms
dar.
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Claims (6)
1.j Analog-Digital-Wandler mit Josephson-Kontakten, der nach
dem Prinzip der schrittweisen Näherung arbeitet, gekennzeichnet durch:
a) mehrere, hintereinander angeordnete, vorzugsweise identisch aufgebaute, einstellbare Josephson-Kontakte (Vergleichskontakte,
GO, Gl, G2, G3; Fig. 2), die bei bestimmten Werten des analogen Eingangssignals in
ihren spannungsbehafteten Zustand umschalten und dabei ein Signal auf ihren Ausgangskreisen (213, 223, 233,
243) abgeben,
h) eine gemeinsame Steuerleitung (201) für die Gesamtheit der Vergleichskontakte zur Zuführung des analogen
Eingangssignals,
c) eine durch die Ausgangskreise der Vergleichskontakte gesteuerte Einrichtung mit Josephson-Kontakten zur
Erzeugung von Subtraktionsströmen (Subtraktionseinrichtung SO, Sl, S2), die nachfolgenden Vergleichskontakten als (negative) Steuerströme zugeführt werden,
um die effektiven Umsehaltschwellwerte dieser
Kontakte zu verändern.
2. Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,daß die Subtraktionseinrichtung aus
hintereinandergeschalteten Gruppen (S2, Sl, SO) mit jeweils
in Reihe geschalteten mehreren Josephson-Kontakten und einer gemeinsamen Stromquelle (204) besteht, wobei jede
Gruppe insgesamt vom Ausgangskreis der zugeordneten Vergleichsstufe in den Normalzustand umgeschaltet werden
kann und daß die Gesamtheit der Gruppen durch eine Nebenschlußleitung (207) überbrückt ist, die gleichzeitig als
zusätzliche (zweite) Steuerleitung für einen Teil der Vergleichskontakte dient und einen Subtraktionsstrom führt,
der durch die Anzahl der umgeschalteten Josephson-Elemen-
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t>098 1 1 /0585
te bestimmt ist.
3. Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Vergleichsstufen zugeordneten Gruppen der Subtraktionseinrichtung jeweils eine Anzahl von Kontakten enthalten,
die sich verhalten wie abnehmende Potenzen von zwei (z.B. S2 = 4, Sl = 2, SO = 1) und daß die der niedrigstelligen
Vergleichsstufe (GO) zugeordnete Gruppe keinen Kontakt enthält
4. Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltschwellwerte der Vergleichskontakte durch zusätzliche (dritte) Steuerleitungen
(216, 226, 236, 246) mittels Vorströmen einstellbar sind.
5. Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangskreise der Vergleichskontakte
als Steuerleitungen für weitere Josephson-Kontakte (DO, Dl, D2, D3) angeordnet sind, die ihrerseits
das gesuchte digitale Ausgangssignal auf mit Widerständen ( 215, 225, 235, 245) versehenen Ausgangsübertragungsleitungen
(214, 224, 234, 244) erzeugen.
6. Verfahren zum Betrieb des Analog-Digital-Wandlers nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
1. Anlegen des analogen Eingangssignals an die gemeinsame
Steuerleitung (201),
2. zu einem ersten Zeitpunkt to, Anlegen des Arbeitsstroms
(211) an den Vergleichskontakt (G3) der höchstwertigen Vergleichsstufe,
3. zu einem zweiten Zeitpunkt ti, Anlegen des Arbeitsstroms
an das Vergleichselement (G2) der nächstniedrigen Vergleichsstufe ,
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*> G S 8 1 1 / 0 5 a R
4. zu einem n+l-ten Zeitpunkt tn, Anlegen des Arbeitsstroms
an das Vergleichselement (GO) der niedrigstelligen Vergleichsstufe.
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b 0 9 8 11/058 5
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FR2427012A1 (fr) * | 1978-05-24 | 1979-12-21 | Labo Electronique Physique | Convertisseur analogique-numerique binaire |
US4315255A (en) * | 1980-10-27 | 1982-02-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Multiple-quantum interference superconducting analog-to-digital converter |
US4608555A (en) * | 1982-12-20 | 1986-08-26 | Hoeft Werner H | Analog to digital flash converter |
US4551704A (en) * | 1983-09-27 | 1985-11-05 | International Business Machines Corporation | Look-back analog to digital converter |
GB8728497D0 (en) * | 1987-12-05 | 1988-01-13 | Stc Plc | A/d converters |
US4856099A (en) * | 1988-08-25 | 1989-08-08 | Hypres, Incorporated | Ultrafast analog to digital converters |
US5019818A (en) * | 1989-08-24 | 1991-05-28 | Trw Inc. | Superconducting analog-to-digital converter with grounded four-junction squid bidirectional counter |
US5012243A (en) * | 1989-08-24 | 1991-04-30 | Trw Inc. | Superconducting analog-to-digital converter with floating four-junction squid bidirectional counter |
US8571614B1 (en) | 2009-10-12 | 2013-10-29 | Hypres, Inc. | Low-power biasing networks for superconducting integrated circuits |
US10222416B1 (en) | 2015-04-14 | 2019-03-05 | Hypres, Inc. | System and method for array diagnostics in superconducting integrated circuit |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3050721A (en) * | 1960-02-24 | 1962-08-21 | Ibm | Superconductive circuits |
US3501625A (en) * | 1965-07-23 | 1970-03-17 | Ibm | Analog to digital converter |
US3626407A (en) * | 1969-08-05 | 1971-12-07 | Ibm | Circuits for conversion between analog and digital representations of data |
US3758795A (en) * | 1972-06-30 | 1973-09-11 | Ibm | Superconductive circuitry using josephson tunneling devices |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3419712A (en) * | 1959-03-05 | 1968-12-31 | Rca Corp | Function generation and analog-to-digital conversion using superconducting techniques |
US3259844A (en) * | 1961-10-26 | 1966-07-05 | Philips Corp | Signal amplitude discriminator having a plurality of superconducting loops arranged to respond to the magnetic field produced by the signal |
US3386089A (en) * | 1964-06-01 | 1968-05-28 | Gen Electric | Apparatus for converting information to binary digital form |
US3466470A (en) * | 1966-06-14 | 1969-09-09 | Bell Telephone Labor Inc | Superconducting device utilizing an alloy material |
-
1974
- 1974-08-28 US US05/501,121 patent/US3949395A/en not_active Expired - Lifetime
-
1975
- 1975-03-18 IT IT21379/75A patent/IT1034379B/it active
- 1975-03-27 CA CA223,587A patent/CA1042554A/en not_active Expired
- 1975-04-24 FR FR7513746A patent/FR2283595A1/fr active Granted
- 1975-04-30 GB GB17909/75A patent/GB1492894A/en not_active Expired
- 1975-05-09 DE DE2520701A patent/DE2520701C2/de not_active Expired
- 1975-05-28 JP JP50063093A patent/JPS5126459A/ja active Granted
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3050721A (en) * | 1960-02-24 | 1962-08-21 | Ibm | Superconductive circuits |
US3501625A (en) * | 1965-07-23 | 1970-03-17 | Ibm | Analog to digital converter |
US3626407A (en) * | 1969-08-05 | 1971-12-07 | Ibm | Circuits for conversion between analog and digital representations of data |
US3758795A (en) * | 1972-06-30 | 1973-09-11 | Ibm | Superconductive circuitry using josephson tunneling devices |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
DE-Z.: Frequenz, 18 (1964), H.10, S.325-331 * |
US-Z.: IBM Technical Disclosure Bulletin, 16 (1973), Nr.1, Juni, S.1,2 * |
US-Z.: Proceedings of the IEEE, 55 (1967), Nr.2, S.172-180 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5126459A (en) | 1976-03-04 |
GB1492894A (en) | 1977-11-23 |
US3949395A (en) | 1976-04-06 |
CA1042554A (en) | 1978-11-14 |
FR2283595A1 (fr) | 1976-03-26 |
IT1034379B (it) | 1979-09-10 |
JPS5531647B2 (de) | 1980-08-20 |
DE2520701C2 (de) | 1984-03-29 |
FR2283595B1 (de) | 1977-07-22 |
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