DE2520701C2 - Analog-Digital-Wandler mit Josephson-Kontakten - Google Patents

Analog-Digital-Wandler mit Josephson-Kontakten

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DE2520701C2 DE2520701A DE2520701A DE2520701C2 DE 2520701 C2 DE2520701 C2 DE 2520701C2 DE 2520701 A DE2520701 A DE 2520701A DE 2520701 A DE2520701 A DE 2520701A DE 2520701 C2 DE2520701 C2 DE 2520701C2
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Description

60
Die Erfindung betrifft einen Analog-Digital-Wandler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Der Wandler arbeitet nach dem Prinzip der schrittweisen Näherung (Iteration), das in vielen Ausführungsformen bekannt ist. Repräsentative Beispiele für derartige Wandler liefern die US-Patenischriften 35 01625 und 36 26 407. Eine ausführliche Beschreibung dieses Prinzips gibt z. B. die Veröffentlichung von K. Euier »Schaltprinzip für Analog-Digital-Umwandler hoher Bandbreite mit Tunneldioden« in Entwicklungsberichte der Siemens + Halske AG, Bd. 18, 1964, S. 21; dort werden mehrere Tunneldioden als Vergleichselemente mit binär einstellbaren Umschaltschwellen hintereinandergeschaltet, denen das in einen Binärwert umzuwandelnde Analogsignal zugeführt wird Die Tunneldioden werden dann zeitlich nacheinander aktiviert und geben ein Ausgangssignal ab, wenn das Eingangssignal größer ist als ihre Umschaltschwelle. Das Ausgangssignal jeder Tunneldiode stellt ein Bit des gesuchten Binärwerts dar und wird außerdem dazu verwendet, ein der Wertigkeit der Tunneldiode entsprechendes Signal zu erzeugen, das den in der Reihenschaltung nachfolgenden Tunneldioden subtraktiv zugeführt wird, um deren effektives Eingangssignal herabzusetzen. Auf diese Weise entstehen zeitlich nacheinander die einzelner. Bits des gesuchten Binärwortes. Die Schaltungen zur Erzeugung der Vorströme und der Subtraktionsströme erfordert relativ aufwendige Schaltungen und Verstärker. Es wurden auch schon supraleitende Schaltungen, darunter auch solche mit Josephson-Tunnelkontakten zur Herstellung verschiedener Arten von Analog-Digital-Wandlern (A/D-Wandler) vorgeschlagen. Die US-Patentschriften 32 04 211, 33 27 303 und 30 50 721 beschreiben die Verwendung von Cryotrons; in der letztgenannten US-Patentschrift 30 50 721 erfolgt die Einstellung der Umschaltschwelle für jedes der hintereinandergeschalteten Cryotrons, die als Vergleichselemente dienen, über einen Vorstrom, der dem Cryotron über eine zweite Steuerleitung zugeführt wird; zur Erzeugung binär codierter Digitalwerte ist bei diesem A/D-Wandler eine relativ große Anzahl von Schaltelementen erforderlich. Außerdem sind die Umschalteigenschaften von Cryotrons nicht geeignet, sehr schnell arbeitende A/D-Wandler herzustellen. Die US-Patentschrift 34 58 735 offenbart einen A/D-Wandler mit Josephson-Kontakten; die-dort verschlagene Anordnung erzeugt jedoch kein binär codiertes Ausgangssignal. Ein Beispiel eines Digital Analog-Wandlers mit Josephson-Elementen ist in der Veröffentlichtung IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 16, No. 1, Juni 1973, S. 1/2 zu finden; dort wird eine Ausgangsspannung erzeugt, die beim schrittweisen Anlegen der Bits einer Binärzahl entsprechend der Wertigkeit des jeweiligen Bits ebenfalls schrittweise ansteigt und z. B. einen entsprechend ansteigenden Strom hervorrufen kann. Aus der US-Patentschrift 37 58 795 sind schließlich Josephson-Elemente bekannt, deren Umschaltverhalten mit Hilfe von Mehrfachsteuerleitungen durch gleichzeitig angelegte Steuerströme in verschiedener Weise eingestellt werden kann.
Die bisher für Analog-Digital-Wandler mit Vergleichselementen einstellbarer UmschaJtschwellen bekanntgewordenen Vorschläge führen jedoch zu relativ komplexen Strukturen und erlauben es nicht, alle Möglichkeiten von Josephson-Kontakten auszunutzen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, einen A/D-Wandler nach dem Iterationsprinzip 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.
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-Kontakte zugeführt, die so angeordnet sind, daß die zuerst von dem Analogsignal durchlaufenden Kontakte eine hohe Umschaltschwelle besitzen, die sich dann von Kontakt zu Kontakt verringert. Zum Einstellen der Umschaltschwelle eines Kontakts dienen ι» Subtraktionsströme, die an zusätzliche Steuerleiter der KontrJcte gelegt werden. Das Anlegen der Substraktionsströme an einen Kontakt wird durch das Umschalten des vorhergehenden Kontakts gesteuert. Die Erzeugung der Subtraktionsströme erfolgt ebenfalls mit Josephson-Kontakten. Die Umschaltimpuise der Vergleichs-Kontakte stellen das gesuchte digitale Signal dar.
Die Vorteile in dieser Erfindung liegen insbesondere im einfachen Aufbau der Schaltung; es werden maximal x> drei Steuerleiter pro Kontakt benötigt, so daß die Herstellung der Kontakte relativ einfach bleiH 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 zeigt
F i g. 1 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der J0 A/D-Umwandlung nach dem Prinzip der schrittweisen Näherung,
F i g. 2 einen vierstufigen A/D-Wandler,
F i g. 3 ein Diagramm mit verschiedenen Signalamplituden für ein spezielles analoges Eingangssignal des Konverters nach F i g. 2.
Fig. 1 erläutert das Verfahren der Analog-Digital-Umwandlung durch schrittweise Annäherung. Mit Hilfe dieses Beispiels läßt sich die in F i g. 2 dargestellte neuartige Struktur leicht verstehen. ·*ο
In F i g. 1 wird ein Analogstrom /3 in ein aus vier Bits bestehenden Digitalwert umgesetzt, wöbe· jedes Bit eine binäre Potenz eines Bezugsstroms Iu darstellt. Das erste Ausgangsbit zeigt an, ob der Eingangsstrom /3 den Wert 23 · Iu überschreitet. Im Block 101 wird daher « /3 mit 7,5 Iu verglichen; die Genauigkeit beträgt also die Hälfte des Wertes des niedrigstelligsten Bits (LSB). Übersteigt /3 nicht den Wert 7,5 ■ 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 23 · Iu vom Eingangsstrom /3 und gibt Jem ersten Ausgangsbit den Digitalwert »1«.
Der Entscheidungsblock 104 in der zweiten Stufe vergleicht/2 mit 21 · Iu abzüglich eines Toleranzwertes von 0,5 · Iu, d.h. also 3,5 · Iu. Liegt /2 unter diesem Betrag, so erscheint am zweiten Ausgangsbit der Digitalwert »0« und Block 105 erzeugt den Strom /1 = /2. Im anderen Fall wird das zweite Ausgangsbit zu »1« und in Block 106 wird/1 = /2 — 22 ■ Iu erzeugt. Auf ähnliche Weise vergleicht Block 107 den Strom /1 mit 21 · Iu abzüglich des Toleranzwertes. Das dritte Adsgangsbit wird zu »0«, wenn /1 kleiner ist als 1,5 · Iu, wobei dann Block 101 den Wert /0 = /1 ergibt. Sonst wird das dritte Bit zu »1« und Block 109 erzeugt *>5 /0 = IX — 21 · Iu. Schließlich vergleicht der Entscheidungsblock 110 den Stron Io mit 2° ■ Iu abzüglich einer Toleranz von V2 · LSB, d. h. 0,5 · Iu. Das vierte Ausgangsbit wird zu »0«, wenn /0 diese Schwelle nicht überschreitet, sonst aber zu »1«.
F i g. 2 zeigt einen vierstufigen Analog-Digital-Wandler 200, der 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 F i g. 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 Konta'-'s wird durch die algebraische Summe seiner .Steuerströ-ne 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 seine ohmschen Eigenschaften beibehält Diese Widerstände unterdrükken auch Reflexionen in den Übertragungsleitungen, die sich sonst aufgrund der extrem hoben Umschaltgeschwindigkeiten dieser Schaltelemente einstellen wurden. 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. 1967) beschrieben.
In Fig.2 wird der zu verarbeitende Analo^strom über die Leitung 201 zugeführt und verläßt die Schaltung über die Leitung 202. Das Eingangssignal karr- beispielsweise von einem üblichen Abfühlgerät erzeugt werden, welches die Meßspannung für einige Zeit aufrecht erhält; diese Einrichtung ist in F i g. 2 nicht dargestellt. Die Leitung 201 stellt eine Steuerleitung dar, die vier Josephson-Kontakten C 3, G 2, G\ und GO zugeordnet ist, die alle in den spannungsbehafteten Zustand umschalten, wenn der gesamte Arbeitsstrom 7,5 Stromeinheiten, d. h. 7,5 · Iu erreicht. Die Kontakte G 3 bis CO stellen zusammen eine Vergleichseinrichtung dar.
Die Leitung 211 der ersten Umwandlungsstufe 210 führt dem Kontakt G 3 zur Zeit f 0 einen Arbeitsstrom zu. Der Kontakt G 3 wird durch die Steuerleitung 216 entsprechend der gewünschten Umschaltschwelle eingestellt. Bleibt der F.ingangsstrom auf der Leitung 201 unter dem Wert von 7,5 Einheiten, so bleibt auch G 3 in seinem spannungslosen Zustand. Überschreitet der Strom diesen Schwellwert, so schaltet G 3 um mit der Folge, daß an (73 eine Spannung abfällt. Der Widerstand 212 erzeugt dann einen bestimmten Strom in der Leitung 213, die als Steuerleitung für die Josephson-Kontakte D3 und 52 dient. Dieser Strom reicht aus, um den Kontakt D3 umzuschalten, der somit an die Ausgangsleitungen 214 die Spannung für das digitale Ausgangssigr.a! »1« abgibt. Der Widerstand 215 dient nur zum Abschluß dieser Leitungen und unterdrückt somit Reflexionen der beim Umschalten auftretenden, schnell abklineenden Sienale. Die l.eitunp
203 führ! zu allen Zeiten während des Umwandlungszyklus den Ausgangskontakten D3 (und den Ausgangskontakten D 2, D 1 und D 0) den Arbeitsstrom zu.
Der beim Umschalten von G 3 in der Leitung 213 erzeugte Strom reicht auch zum Umschalten der Kontakte in dem Josephson-Element 52 aus, welches zusammen mit den Elementen 51 und 50 eine Vorrichtung zur Erzeugung der Subtraktionsströme bildet. Dieses Element wird während des gesamten Umwandlungszyklus über die Leitung 204 mit Strom versorgt. Die Elemente 5 1 und 52 können sich zur Zeit /0 nicht im spannungsbehafteten Zustand befinden: das Element 52 umfaßt eine Gruppe von vier einzelnen Josephson-Kontakten. Die Werte der Widerstände 205 und 206 sind bezüglich der Summe der Spannungsabfäl-Ie der Kontakte von 52 derart ausgewählt, daß eine Subtraktionsleitung 207 einen Strom führt, der acht Stromeinheiten entspricht, wenn 52 über die Leitung 213 aktiviert wird. Zur Zeit / 0 führt die Leitung 207 also keinen Strom, wenn der Eingangsstrom unter dem Wert von 7,5 Einheiten liegt; für den Fall, daß der Eingangsstrom 7,5 Einheiten überschreitet, fließt auf ihr jedoch ein Strom, der acht Einheiten äquivalent ist.
In der zweiten Wandlerstufe 220 empfängt der Vergieichskontakt C 2 den Steuerstrom über die Leitungen 201 und 207 sowie einen Vorstrom über die Leitung 226. Wenn der Kontakt G 2 zur Zeit M (die später als f0 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 Faii wirkt der gesamte Eingangsstrom auf den Kontakt G 2 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 C 2 abgezogen und stellt somit die Funktion des Blocks 103 in Fig. 1 dar. Wenn der Kontakt Gl identisch aufgebaut ist wie der Kontakt Ci, so stellt dieser Strom acht Stromeinheiten dar. Unter diesen Bedingungen wird jedoch der Kontakt G 2 umschalten, sobald der resultierende Steuerstrom 7,5 Stromeinheiten überschreitet, während es aber tatsächlich gewünscht ist. G 2 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 73 Einheiten, die zum Umschalten von G2 erforderlich sind. Der resultierende Strom in den Leitungen 201 und 207 muß daher nur noch 3,5 Einheiten betragen, um G 2 umzuschalten und erfüllt somit die Bedingungen des Blocks 104 in F i g. 1.
Wenn der Kontakt G 2 in seinem spannungslosen Zustand zur Zeit r1 verbleibt, wird das zweite Ausgangsbit auf den Leitungen 204 eine binäre »0«. Wurde G 2 jedoch durch den Strom in den Leitungen 201, 207 und 226 umgeschaltet, so führt die Leitung 223 einen Strom, dessen Betrag awrdr, den Widerstand 222 ~ bestimmt wird. Dieser Strom reicht aus, um das Element D 2 umzuschalten und erzeugt somit eine binäre »1« als Ausgangssignal auf den Leitungen 224. Wie in Stufe 220 dient ein AbschiuDwiderstand 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 51. Das Vorhandensein eines Stromes in Leitung 224 aktiviert auch 51. Da 51 und 52 in Serie in die Leitung 204 eingebaut sind und da die Aktivierung von 52 acht äquivalente Stromeinheiten in Leitung 207 erzeugt, ruft die Aktivierung von 51 vier Einheiten in der Leitung 207 hervor. Zur Zeit 11 trägt damit die Leitung 207 vier Stromeinheiten, wenn nur 51 aktiv ist, acht Einheiten, wenn nur das Element 52 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 G 2 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 i2, der im Umwandlungszyklus später liegt als die »1«. Beträgt die Umschaltschwelle von G 1 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 G 1 von seinem spannungslosen in den spannungsbehafteten Zustand umzuschalten. Wie früher beschrieben, führt die Leitung 207 zur Zeit / 3 entweder 0,4,8 oder 12 Stromeinheiten. Reicht dieser Strom zusammen mit den Eingangs- und Verströmen aus, \im G 1 zu aktivieren, so aktiviert der resultierende Strom durch den Widerstand 232 und die Leitung 233 den Kontakt D1 um damit am Abschlußwiderstand 235 in der Leitung 234 ein binäres Ausgangssignal »1« zu erzeugen.
Ein Strom auf der Leitung 233 aktiviert weiterhin das Eicfneni SQ mit einem einzigen joäephson-Koniakt, 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 234. Wiederum können zusätzliche Ströme, die sich infolge der Aktivierung des Elements 50 ergeben, den Zustand von G 1 nicht beeinflussen, da dieser Kontakt schon in den spannungsbehafteten Zustand umgeschaltet hat.
In der letzten Umwandlungsstufe 240 wird der Kontakt GO in den spannungsbehafteten Zustand umgeschaltet, wenn der resultierende Strom :i den Leitungen 201 und 207 den Wert 0.5 Stromeinheiten überschreitet, sobald die Leitung 241 zur Zeit f3. die später als 12 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 G 0 in der Leitung 243 von dem Widerstand 242 erzeugte Strom ergibt, im Widerstand 245 und den Leitungen 244 ein Binärsignal »1« für das niedrigstellige 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 Steuerieitungcn 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.
F i g. J zei^t als Beispiel die Wirkungsweise des Wandlers 200 für einen Eingangsstrom von 14 Einheiten. Das Bezugszeichen 311 bezeichnet den Arbeitsstrom, der in F i g. 2 über die Leitung 211 durch ei·; ) Vergleichskontakt G 3 fließt. Da der Eingangsstrom 7,5 Einheiten überschreitet, erzeugt der Kontakt G 3 auf der Leitung 213 in F i g. 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 Vcrgleichskontakt G 2 mit einem Arbeitsstrom 321 beaufschlagt %vird, zeigt der Ausgang 323 an. daß der F.ingangsstrom 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 GX. Wenn also G 2 einen Arbeitsstrom 331 erhält, erzeugt sein Ausgangsstrom 333 eine Spannung 334 und veranlaßt damit die Subtraktionseinheit 50 der Leitung 207 in Fig. 2 zwei weitere Stromeinheiten 307" hinzuzufügen
ίο 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 CO in Höhe von 0.5 Einheiten zu überschreiten. Dieser erzeugt also keinen Ausgangsstrom und damit keine Binärausgangsspanniing. was diirrh dip gpstrirhelten 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.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungeT

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Analog-Digital-Wandler nach dem Iterationsprinzip, der aus mehreren in Reihe geschalteten Vergleichselementen mit binär abgestuften Umschaltschwellen besteht, die über entsprechend abgestufte Vorströme eingestellt werden, wobei die Vergleichselemente weiterhin über eine gemeinsame Eingangssignalleitung verfügen und über getrennte Aktivierungsleitungen zeitlich nacheinander aktiviert werden, um jeweils ein Ausgangssignal zu erzeugen, das entsprechend dem Digital-Wert der Urnschaltschwelle ein Bit eines Binärwortes darstellt und um ein Analogsignal zu erzeugen, das wertniederen Stufen der Reihenschaltung von ie Vergleichseiementen subtraktiv zugeführt wird, um das effektive Eingangssignal für diese Vergleichselemente herabzusetzen, dadurch gekennzeichnet, daß die VergleichselementeJosephson-Kontaktt (Vergieichskontakte G 3, G 2, Gl, GO) mit Meteiach-Steuerleitungen und jeweils einem parallel geschaltetem Ausgangskreis (213, 223, 233, 243) sind, wobei eine erste Steuerleitung (201) allen Vergleichskontakten gemeinsam ist und das analoge Eingangssignal führt und eine zweite Steuerleitung (216, 226, 236, 246) jeweils einen Vorstrom zur Einstellung der Umschaltschwelle führt, daß ein Leitungsabschnitt der Ausgangskreise (z. B. 213) jeweils als Steuerleitung für eine Gruppe (S2, Sl, 50) von weiteren hintereinandergeschalteten Jo- Jo sephson-Kontakten wirkt, deren Anzahl entsprechend dem Digital-Wert des jeweiligen Vergleichskontaktet ausgewählt ist, und daß alle diese Gruppen als Reihenbchaltung mit einem Nebenschluß (207) angeordnet sine, wobei der Neben-Schluß als dritte Steuerleitung für alle Vergleichskontakte mit Ausnahme_ des ersten dient, um Subtraktionsströme zur Änderung der effektiven Umschaltschwelle der nachfolgenden Vergleichskontakte zu liefern. -to
2. Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Vergleichskontakten zugeordneten Gruppen von weiteren Josephson-Kontakten sich verhalten wie abnehmende Potenzen von 2 (z.B. 52 = 4, -»5 51=2, 50=1) und daß der niedrigstellige Vergleichskontakt (GO) keinen weiteren Josephson-Kontakt zugeordnet hat.
3. Analog-Digital-Wandler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ä0 Ausgangskreise der Vergleichskontakte als Steuerleitungen für dritte Josephson-Kontakte (DO, DX, D 2, DI) angeordnet sind, die ihrerseits das gesuchte digitale Ausgangssignal auf mit Widerständen (215, 225,235,245) versehenen Ausgangsübertragungsleitungen (214,224,234,244) erzeugen.
DE2520701A 1974-08-28 1975-05-09 Analog-Digital-Wandler mit Josephson-Kontakten Expired DE2520701C2 (de)

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