JP2001345695A - Superconductive signal generator - Google Patents

Superconductive signal generator

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JP2001345695A
JP2001345695A JP2000170427A JP2000170427A JP2001345695A JP 2001345695 A JP2001345695 A JP 2001345695A JP 2000170427 A JP2000170427 A JP 2000170427A JP 2000170427 A JP2000170427 A JP 2000170427A JP 2001345695 A JP2001345695 A JP 2001345695A
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JP
Japan
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signal
circuit
superconducting
shift register
data
Prior art date
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Application number
JP2000170427A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinobu Taruya
良信 樽谷
Kazuo Saito
和夫 齊藤
一正 ▲高▼木
Kazumasa Takagi
Etsuhisa Saotome
悦久 五月女
Tokumi Fukazawa
徳海 深沢
Akira Tsukamoto
塚本  晃
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Science & Tech Agency
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Science & Tech Agency
Agency of Industrial Science and Technology
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a signal of a high frequency band difficult to realize with a circuit of a conventional semiconductor element. SOLUTION: Logical signal sequence data previously programmed with a circuit of the semiconductor element disposed in an ambient temperature area is introduced into a superconductive shifter in which a magnetic flux quantum is used as a carrier, shifted by a clock by the magnetic flux quantum, and logical signal sequence data of a high speed such as 10 GHz or more is output.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、デジタル
回路の動作特性の評価等の実行に必要な任意のプログラ
ム可能な論理信号列の発生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for generating an arbitrary programmable logic signal sequence necessary for performing, for example, evaluation of operating characteristics of a digital circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のプログラム可能な信号列の発生装
置は半導体の発振回路等を組合わせることによって構成
される。特に高速のデジタル回路の動作特性を評価する
には、これに対応した高周波信号を発生できるプログラ
マブルな信号の発生装置が必要である。このような高速
の信号発生装置はGaAsHEMT等の高速の半導体素
子によって構成され、10GHzを超える信号を発生す
る装置が製造されている。
2. Description of the Related Art A conventional programmable signal train generator is constructed by combining a semiconductor oscillation circuit and the like. In particular, in order to evaluate the operating characteristics of a high-speed digital circuit, a programmable signal generator capable of generating a high-frequency signal corresponding to this is required. Such a high-speed signal generator is composed of a high-speed semiconductor element such as GaAs HEMT, and an apparatus for generating a signal exceeding 10 GHz has been manufactured.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】半導体回路を使用する
ことによって、10GHzを超える信号列を発生する装
置が得られてはいる。しかしながら、高速回路の試験に
供するために必要とされるプログラマブルな信号列の発
生装置に要請される動作周波数は半導体素子の性能向上
とともに、より高い値が求められる。当然のことなが
ら、半導体の中でも高速性能を有するInP系のヘテロ
バイポーラトランジスタで信号列の発生装置を作製した
としても、この装置の発生する信号列では、同一性能を
有するInP系のヘテロバイポーラトランジスタの高速
性能の限界を評価することはできない。半導体で最高速
と見なされる回路の動作評価を実行するには、評価され
る半導体よりも高速性能を発揮できる可能性を有する素
子により信号列の発生装置を構成する必要がある。
By using a semiconductor circuit, an apparatus for generating a signal train exceeding 10 GHz has been obtained. However, a higher value is required for the operating frequency required for a programmable signal train generator required for testing a high-speed circuit as the performance of a semiconductor element is improved. As a matter of course, even if a device for generating a signal train is made of an InP-based heterobipolar transistor having a high-speed performance among semiconductors, a signal train generated by this device will not produce an InP-based heterobipolar transistor having the same performance. The limitations of high-speed performance cannot be evaluated. In order to evaluate the operation of a circuit that is considered to be the fastest in a semiconductor, it is necessary to configure a signal train generator with elements that have the possibility of exhibiting higher-speed performance than the semiconductor to be evaluated.

【0004】磁束量子を信号の担体とする超電導回路は
ピコ秒の高速信号、すなわち数十GHzあるいは百GH
z以上の高速信号を発生できる可能性を有する。しかる
に従来、磁束量子回路でこのような高速信号を発生し、
これを直接外部に取出して利用しようとする概念は存在
しなかった。むしろ高速で処理された信号の周波数を分
周し、並列の信号線によって、超電導磁束量子回路から
外部の半導体回路に出力する方法が採用されていた。
A superconducting circuit using flux quanta as a carrier of a signal is a picosecond high-speed signal, that is, several tens of GHz or one hundred GH.
There is a possibility that a high-speed signal of z or more can be generated. However, conventionally, such a high-speed signal is generated by a magnetic flux quantum circuit,
There was no concept to take this out directly and use it. Rather, a method has been adopted in which the frequency of a signal processed at high speed is divided and output from a superconducting magnetic flux quantum circuit to an external semiconductor circuit by a parallel signal line.

【0005】本発明の目的は、従来の半導体素子では実
現することの困難なプログラム可能な高周波帯の信号列
を得るため、磁束量子を信号の担体とする超電導回路の
高速性を生かして、外部から設定されたプログラムにし
たがって高速の信号列を発生する信号発生装置を提供す
ることである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to obtain a programmable high-frequency signal sequence which is difficult to realize with a conventional semiconductor device. The present invention is to provide a signal generator for generating a high-speed signal sequence according to a program set by the user.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は従来の半導体素
子によって論理信号の“0”および“1”状態をあらか
じめ設定された順列で発生させ、この信号列を超電導磁
束量子の有無と対応させて超電導回路によって処理する
ことにより、同じ“0”および“1”状態の信号列を高
速で発生させる信号発生装置を実現するものである。
According to the present invention, a conventional semiconductor device generates "0" and "1" states of a logic signal in a predetermined permutation, and associates this signal string with the presence or absence of a superconducting flux quantum. The present invention realizes a signal generator that generates the same signal train in the "0" and "1" states at a high speed by processing with a superconducting circuit.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下本発明を図を参照しながら説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0008】図1は本発明に関る信号発生装置の基本的
な構成を示すブロック図である。図で1000は室温領
域を示し、ここに、半導体素子によるデータ記憶回路1
001、半導体素子による論理信号列データ設定−入力
回路1002および半導体素子による信号出力回路10
03が配置される。2000は超電導温度領域であり、
ここに超電導信号列発生回路2001が配置される。室
温領域1000にあるデータ記憶回路1001には出力
として得たい論理信号列に応じて必要なデータが記憶さ
れており、これに応じて論理信号列データ設定−入力回
路1002から論理信号列パターンおよびトリガ信号お
よびクロック信号が出力される。これらは、通常の信号
線を通じて室温領域と同じ環境で超電導信号列発生回路
2001に与えられる。一方、超電導信号列発生回路2
001で発生された高速の信号列は、例えば同軸ケーブ
ルを通じて室温領域と同じ環境で信号出力回路1003
に伝えられる。この信号出力回路1003はいわゆるバ
ッファ回路であり、超電導信号列発生回路2001で発
生された高速の信号列を使用する回路の形態によっては
必ずしも必要ではない。
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a signal generator according to the present invention. In the drawing, reference numeral 1000 denotes a room temperature region, in which a data storage circuit 1 using a semiconductor element is shown.
001, Logic signal string data setting by semiconductor element-input circuit 1002 and signal output circuit 10 by semiconductor element
03 is arranged. 2000 is a superconducting temperature region,
Here, superconducting signal sequence generation circuit 2001 is arranged. The data storage circuit 1001 in the room temperature region 1000 stores necessary data in accordance with a logic signal sequence to be obtained as an output, and in response to this, sets the logic signal sequence data-input circuit 1002 from the logic signal sequence pattern and the trigger. A signal and a clock signal are output. These are supplied to the superconducting signal train generation circuit 2001 through a normal signal line in the same environment as the room temperature region. On the other hand, the superconducting signal train generation circuit 2
The high-speed signal train generated in 001 is output through a signal output circuit 1003 through, for example, a coaxial cable in the same environment as a room temperature region.
Conveyed to. The signal output circuit 1003 is a so-called buffer circuit, and is not always necessary depending on the form of a circuit using the high-speed signal sequence generated by the superconducting signal sequence generation circuit 2001.

【0009】以下、いくつかの論理信号列データへの対
応についての実施例について具体的に説明する。
An embodiment for dealing with some logic signal sequence data will be specifically described below.

【0010】実施例1 実施例1のブロック構成を図2に示す。半導体素子によ
って発生された論理信号の“0”および“1”状態の信
号列を超電導素子によるシフトレジスタに導入して記憶
させ、これを高速のクロック信号によって出力させるこ
とにより、信号列を高速で発生させる信号発生回路とし
た例である。
First Embodiment FIG. 2 shows a block configuration of a first embodiment. The signal trains in the "0" and "1" states of the logic signals generated by the semiconductor elements are introduced into a shift register formed of superconducting elements and stored, and are output by a high-speed clock signal. This is an example of a signal generation circuit for generating the signal.

【0011】201はレベル信号から磁束量子への変換
回路であり、論理信号列データ設定−入力回路1002
から与えれるトリガ信号を磁束量子に変換する。202
は磁束量子によるクロック発生回路であり、変換回路2
01の出力する磁束量子を所定のクロック信号に変換す
る。203はレベル信号から磁束量子への変換回路であ
り、変換回路201と同じ機能を持ち、論理信号列デー
タ設定−入力回路1002から与えれるクロック信号を
磁束量子に変換する。204はコンフルエンスバッファ
であり、クロック発生回路202および変換回路203
の出力する磁束量子を通過させる。205はレベル信号
から磁束量子への変換回路であり、変換回路201と同
じ機能を持ち、論理信号列データ設定−入力回路100
2から与えれる論理データ信号列信号を磁束量子に変換
する。206はシフトレジスタであり、変換回路205
から与えれる磁束量子をデータ入力信号とし、コンフル
エンスバッファ204から与えられる磁束量子をクロッ
ク信号とする。207は信号増幅回路であり、シフトレ
ジスタ206の出力を所定のレベルに増幅するととも
に、所定の出力インピーダンスを持つものとされる。各
構成要素の具体例については後述する。本実施例ではシ
フトレジスタ206を16ビット構成とするものとし
た。したがって、その入力される論理信号列データは1
6ビットが限界であり、クロック発生回路202はトリ
ガ信号に対応して16ビットのクロック信号を発生す
る。
Reference numeral 201 denotes a conversion circuit for converting a level signal into a magnetic flux quantum.
Is converted into a magnetic flux quantum. 202
Is a clock generation circuit based on magnetic flux quanta.
01 is converted to a predetermined clock signal. Reference numeral 203 denotes a conversion circuit for converting a level signal into a magnetic flux quantum, which has the same function as that of the conversion circuit 201 and converts a clock signal supplied from the logic signal sequence data setting / input circuit 1002 into a magnetic flux quantum. Reference numeral 204 denotes a confluence buffer, which includes a clock generation circuit 202 and a conversion circuit 203.
Is passed through. Reference numeral 205 denotes a conversion circuit for converting a level signal into a magnetic flux quantum, which has the same function as that of the conversion circuit 201,
2 is converted into a magnetic flux quantum. Reference numeral 206 denotes a shift register.
Is used as a data input signal, and the magnetic flux quantum given from the confluence buffer 204 is used as a clock signal. A signal amplification circuit 207 amplifies the output of the shift register 206 to a predetermined level and has a predetermined output impedance. Specific examples of each component will be described later. In this embodiment, the shift register 206 has a 16-bit configuration. Therefore, the input logic signal string data is 1
The limit is 6 bits, and the clock generation circuit 202 generates a 16-bit clock signal corresponding to the trigger signal.

【0012】本実施例による高速論理信号列データの発
生について説明する。
The generation of high-speed logic signal sequence data according to this embodiment will be described.

【0013】まず、シフトレジスタ206に論理信号列
データ設定−入力回路1002によって作成された出力
すべき高速信号列に対応する信号列を記憶させる。この
ために、論理信号列データ設定−入力回路1002に設
定されている信号列を室温領域1000の半導体素子が
作る周波数の信号列として変換回路205に導入する。
同時に、これと同じ周波数のクロック信号を論理信号列
データ設定−入力回路1002から変換回路203に導
入する。シフトレジスタ206には変換回路205から
出力すべき信号列に対応した磁束量子が与えられるとと
もに、変換回路203からこれに対応したクロック信号
が磁束量子で与えられる。その結果、論理信号列データ
設定−入力回路1002から所定のビット数の信号列が
出力された状態では、シフトレジスタ206には同じ信
号列に対応するデータが記憶された状態となる。
First, a signal sequence corresponding to a high-speed signal sequence to be output created by the logic signal sequence data setting-input circuit 1002 is stored in the shift register 206. For this purpose, the signal sequence set in the logic signal sequence data setting-input circuit 1002 is introduced into the conversion circuit 205 as a signal sequence of a frequency generated by the semiconductor element in the room temperature region 1000.
At the same time, a clock signal having the same frequency is introduced from the logic signal sequence data setting / input circuit 1002 to the conversion circuit 203. The shift register 206 is provided with a magnetic flux quantum corresponding to the signal sequence to be output from the conversion circuit 205, and a clock signal corresponding thereto from the conversion circuit 203 as a magnetic flux quantum. As a result, in a state where a signal sequence having a predetermined number of bits is output from the logic signal sequence data setting / input circuit 1002, the shift register 206 is in a state where data corresponding to the same signal sequence is stored.

【0014】次いで、クロック発生回路202に論理信
号列データ設定−入力回路1002からトリガ信号が加
えられる。これに対応して磁束量子による高速の16ビ
ットのクロック信号がクロック発生回路202から発生
される。クロック発生回路202から発生されたクロッ
ク信号はコンフルエンスバッファ204を介してシフト
レジスタ206に与えられるから、シフトレジスタ20
6に記憶されていた信号列に対応する高速の信号列がシ
フトレジスタ206から出力される。この出力は増幅回
路207によって増幅されて室温領域1000にある信
号出力回路1003に与えられる。
Next, a trigger signal is applied to the clock generation circuit 202 from the logic signal string data setting / input circuit 1002. Correspondingly, a high-speed 16-bit clock signal generated by the magnetic flux quantum is generated from the clock generation circuit 202. Since the clock signal generated from the clock generation circuit 202 is supplied to the shift register 206 via the confluence buffer 204, the shift register 20
The high-speed signal sequence corresponding to the signal sequence stored in 6 is output from the shift register 206. This output is amplified by the amplifier circuit 207 and provided to the signal output circuit 1003 in the room temperature region 1000.

【0015】図3は室温領域1000にある論理信号列
データ設定−入力回路1002が与える低速の信号列と
超電導温度領域2000にある増幅回路207に得られ
る高速の信号出力との関係を模式的に示すものである。
図では、横軸に時間を示し、縦軸に信号出力を示すが、
横軸の時間軸は全くかけ離れたレベルであり、図の大き
さは意味を持たない。ここでは、入力信号の設定後に出
力信号が得られることと入出力信号が同じパターンで得
られることを示す点においてのみ意味が有る。図の上段
に論理信号列データ設定−入力回路1002から周波数
10kHz相当の低速で16ビットの論理データ信号が
入力された状態を示す。図3では簡単のために1,1,
0,1,0,1,1,1の8ビット分を示した。下段に
シフトレジスタ206に記憶された入力信号が論理信号
列データ設定−入力回路1002から与えられたトリガ
信号により起動されたクロック発生回路202により高
速の16ビットクロックを発生させて10GHzで1,
1,0,1,0,1,1,1の8ビット分の論理信号を
発生できた状態を示す。クロック発生回路202の超電
導接合に対するバイアス電流を変更することによって、
より高速のクロックとすることもできる。クロック発生
回路202の超電導接合に対するバイアス電流と磁束量
子発生頻度の関係をあらかじめ対応づけておけば、任意
の速度の出力を得ることができる。
FIG. 3 schematically shows the relationship between the low-speed signal train provided by the logic signal train data setting-input circuit 1002 in the room temperature region 1000 and the high-speed signal output obtained by the amplifier circuit 207 in the superconducting temperature region 2000. It is shown.
In the figure, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates signal output.
The time axis on the horizontal axis is a level far apart, and the size of the figure has no meaning. Here, it is significant only in that the output signal is obtained after the setting of the input signal and the input / output signal is obtained in the same pattern. The upper part of the figure shows a state where a 16-bit logical data signal is input from the logical signal string data setting-input circuit 1002 at a low speed corresponding to a frequency of 10 kHz. In FIG. 3, for simplicity, 1,1,
8 bits of 0, 1, 0, 1, 1, 1 are shown. The input signal stored in the shift register 206 at the lower stage is generated by the clock generation circuit 202 activated by the trigger signal given from the logic signal string data setting-input circuit 1002 to generate a high-speed 16-bit clock.
This shows a state in which a logic signal for eight bits of 1, 0, 1, 0, 1, 1, 1 has been generated. By changing the bias current for the superconducting junction of the clock generation circuit 202,
A faster clock can be used. If the relationship between the bias current for the superconducting junction of the clock generation circuit 202 and the frequency of magnetic flux quantum generation is associated in advance, an output at an arbitrary speed can be obtained.

【0016】次に、図2に示す各構成要素のより具体的
な構成例を説明する。
Next, a more specific configuration example of each component shown in FIG. 2 will be described.

【0017】図4は変換回路201およびクロック発生
回路202の一例である。本実施例では、変換回路20
1の出力磁束量子が、分岐回路SP 、超電導接合線路
JTLおよびコンフルエンス・バッファCBによって構
成されるクロック発生回路202とした例である。トリ
ガ信号を加えられる変換回路201は、その一例を後述
するように、dc入力から磁束量子を発生してこれを超
電導接合線路を介して出力するものである。変換回路2
01の超電導接合線路から出力される磁束量子は分岐回
路132で2個の磁束量子に分割されてそれぞれの後段
に設けられた超電導接合線路133、134に加えられ
る。超電導接合線路134の出力段にはコンフルエンス
・バッファ136が設けられる。コンフルエンス・バッ
ファ136には、もう一つの超電導接合線路135の出
力が加えられ、いずれかの超電導接合線路JTLの出力
が磁束量子として出力される。説明は省略するが、図の
上側の超電導接合線路と分岐回路の直列回路と、図の下
側の超電導接合線路とコンフルエンス・バッファの直列
回路とは、対となる分岐回路とコンフルエンス・バッフ
ァとが超電導接合線路により結合され、上述の動作を繰
り返すものとなるから、出力される磁束量子は1個の磁
束量子に対して繰り返しの段数倍の磁束量子を発生する
クロック発生回路が得られる。本実施例では、1個の磁
束量子に対して16個の磁束量子を発生する16ビット
クロック発生回路とした。また、超電導接合線路JTL
の超電導素子のバイアス電流を変えることにより、磁束
量子の伝播速度が変えられるから、クロック信号の周波
数を変えることができる。
FIG. 4 shows an example of the conversion circuit 201 and the clock generation circuit 202. In this embodiment, the conversion circuit 20
In this example, the output magnetic flux quantum of No. 1 is a clock generation circuit 202 including a branch circuit SP, a superconducting junction line JTL, and a confluence buffer CB. The conversion circuit 201 to which a trigger signal can be applied generates a magnetic flux quantum from a dc input and outputs this via a superconducting junction line, as will be described later. Conversion circuit 2
The magnetic flux quantum output from the superconducting junction line No. 01 is divided into two magnetic flux quantums by a branch circuit 132 and applied to superconducting junction lines 133 and 134 provided at the subsequent stages. A confluence buffer 136 is provided at the output stage of the superconducting junction line 134. The output of another superconducting junction line 135 is added to the confluence buffer 136, and the output of one of the superconducting junction lines JTL is output as a magnetic flux quantum. Although the description is omitted, the series circuit of the superconducting junction line and the branch circuit on the upper side of the figure and the series circuit of the superconducting junction line and the confluence buffer on the lower side of the figure are composed of a paired branch circuit and a confluence buffer. Because the above operation is repeated by the superconducting junction lines, a clock generation circuit is obtained in which the output flux quanta generates magnetic flux quanta that is a multiple of the number of repetitions of one magnetic flux quantum. In the present embodiment, a 16-bit clock generation circuit that generates 16 flux quanta for one flux quantum is used. Also, the superconducting junction line JTL
By changing the bias current of the superconducting element, the propagation speed of the magnetic flux quantum can be changed, so that the frequency of the clock signal can be changed.

【0018】図5は変換回路205およびシフトレジス
タ206の一例である。本実施例では、セット・リセッ
ト・フリップフロップrs−FFが超電導接合線路JT
Lを介してカスケードに接続された下側回路と、コンフ
ルエンス・バッファ203を介して導入されるクロック
信号を超電導接合線路JTLおよび分岐回路SPのカス
ケードに接続された上側回路とよりなり、上側回路の分
岐回路SPで分岐されたクロック信号がそれぞれ対応す
る位置にあるセット・リセット・フリップフロップrs
−FFのリセット信号として加えられる構成とした例で
ある。
FIG. 5 shows an example of the conversion circuit 205 and the shift register 206. In this embodiment, the set / reset flip-flop rs-FF is a superconducting junction line JT
A lower circuit connected in cascade through L and an upper circuit connected to the cascade of the superconducting junction line JTL and the branch circuit SP by using a clock signal introduced through the confluence buffer 203. Set / reset flip-flop rs in which clock signals branched by branch circuit SP are at corresponding positions
This is an example in which the configuration is added as a reset signal of -FF.

【0019】まず、論理信号列データ設定−入力回路1
002から与えられるデータのシフトレジスタ206へ
の導入から説明する。最初のセット・リセット・フリッ
プフロップ146に変換回路205の出力磁束量子が導
入され、146はデータ入力に応じた状態にセットされ
る。コンフルエンス・バッファ204から導入される変
換回路203からのクロック信号は超電導接合線路14
1を介して分岐回路142で2個の磁束量子に分割され
てそれぞれの後段に設けられた超電導接合線路143、
144に加えられる。超電導接合線路143から出力さ
れたクロック信号はカスケードに接続された超電導接合
線路JTLおよび分岐回路SPを介して伝播される。ク
ロック信号が超電導接合線路145を介してセット・リ
セット・フリップフロップ146に伝播されたとき、セ
ット・リセット・フリップフロップ146に加えられた
とき、146の状態に応じた信号が超電導接合線路14
7を介して第2段目のセット・リセット・フリップフロ
ップ148に伝播される。
First, logic signal string data setting-input circuit 1
A description will be given from the introduction of the data given from 002 into the shift register 206. The output flux quantum of the conversion circuit 205 is introduced into the first set / reset flip-flop 146, and 146 is set to a state corresponding to the data input. The clock signal from the conversion circuit 203 introduced from the confluence buffer 204 is
1, a superconducting junction line 143 divided into two magnetic flux quanta by a branch circuit 142 and provided at each subsequent stage.
144. The clock signal output from the superconducting junction line 143 is propagated via the superconducting junction line JTL and the branch circuit SP connected in cascade. When the clock signal is propagated through the superconducting junction line 145 to the set / reset flip-flop 146 and applied to the set / reset flip-flop 146, a signal corresponding to the state of 146 is output to the superconducting junction line 14.
7 to the second-stage set / reset flip-flop 148.

【0020】次いで、最初のセット・リセット・フリッ
プフロップ146にデータ信号の2番目の信号が変換回
路205を介して導入され、146は2番目のデータ入
力に応じた状態にセットされる。コンフルエンス・バッ
ファ204から導入される変換回路203からの2番目
のクロック信号は、前述したように、超電導接合線路J
TLと分岐回路142で伝播および分割を繰り返しなが
ら、後段に伝播される。超電導接合線路149から第2
段目のセット・リセット・フリップフロップ148に加
えられるクロック信号により148の状態に応じた信号
が超電導接合線路150を介して第3段目のセット・リ
セット・フリップフロップ151に伝播される。その
後、最初のセット・リセット・フリップフロップ146
にクロック信号が加えられるから、これはリセットされ
るとともに、第2段目のセット・リセット・フリップフ
ロップ148が2番目のデータ入力に応じた状態にセッ
トされる。
Next, the second signal of the data signal is introduced into the first set / reset flip-flop 146 via the conversion circuit 205, and 146 is set to a state corresponding to the second data input. The second clock signal from the conversion circuit 203 introduced from the confluence buffer 204 is, as described above, a superconducting junction line J.
The signal is propagated to the subsequent stage while repeating propagation and division by the TL and the branch circuit 142. Second from superconducting joint line 149
A signal corresponding to the state of the set / reset flip-flop 148 is transmitted to the third set / reset flip-flop 151 via the superconducting junction line 150 by the clock signal applied to the set / reset flip-flop 148 of the stage. Thereafter, the first set / reset flip-flop 146
Is reset, and the second-stage set-reset flip-flop 148 is set to a state corresponding to the second data input.

【0021】このようにして次々とシフトが繰り返され
て、最初のセット・リセット・フリップフロップ146
から最終段のセット・リセット・フリップフロップ15
2に、論理信号列データ設定−入力回路1002から与
えられた信号列に対応した信号が記憶される。
In this way, the shift is repeated one after another, and the first set / reset flip-flop 146
To the final set-reset flip-flop 15
2 stores a signal corresponding to the signal sequence given from the logic signal sequence data setting-input circuit 1002.

【0022】次に、シフトレジスタ206の最初のセッ
ト・リセット・フリップフロップ146から最終段のセ
ット・リセット・フリップフロップ152に記憶された
論理信号列データを高速信号として出力することについ
て説明する。
Next, a description will be given of outputting the logic signal string data stored in the last set / reset flip-flop 152 of the shift register 206 from the first set / reset flip-flop 152 as a high-speed signal.

【0023】図4を参照しながら説明したように、論理
信号列データ設定−入力回路1002から与えられたト
リガ信号により変換回路201からは磁束量子が発生さ
れて、これにより所定のビット数で且つ高速のクロック
信号が生成される。このクロック信号は、シフトレジス
タ206へのデータの導入時と同様に、コンフルエンス
・バッファ204介して導入されるとともに超電導接合
線路JTLおよび分岐回路SPを介して後段側に伝播さ
れる。最初のクロック信号が分岐回路142で分割さ
れ、超電導接合線路144を介して最終段のセット・リ
セット・フリップフロップ152に加えられたとき、1
52に記憶されていたデータが超電導接合線路153を
介して出力される。分岐回路142で分割されたクロッ
ク信号は、後段に伝送される都度、分岐回路SPによっ
て分割され対応する位置にあるセット・リセット・フリ
ップフロップrs−FFをリセットして、記憶されてい
るデータを一段ずつシフトする。かくして、最後のクロ
ック信号が超電導接合線路141、分岐回路144およ
び超電導接合線路144を介して最終段のセット・リセ
ット・フリップフロップ152に加えられたとき、次々
とシフトされて152に記憶されていた最後のデータが
超電導接合線路153を介して出力される。超電導接合
線路153を介して次々に出力されるシフトレジスタ2
06のデータの出力は、前述したように、室温領域10
00に伝送される。
As described with reference to FIG. 4, a magnetic flux quantum is generated from the conversion circuit 201 by the trigger signal given from the logic signal string data setting-input circuit 1002, and thus, a predetermined number of bits and A high-speed clock signal is generated. This clock signal is introduced via the confluence buffer 204 and propagated to the subsequent stage via the superconducting junction line JTL and the branch circuit SP, similarly to the introduction of data into the shift register 206. When the first clock signal is divided by the branch circuit 142 and applied to the final set / reset flip-flop 152 via the superconducting junction line 144,
The data stored in 52 is output via superconducting junction line 153. Each time the clock signal divided by the branch circuit 142 is transmitted to the subsequent stage, the clock signal is divided by the branch circuit SP and the set / reset flip-flop rs-FF at the corresponding position is reset to store the stored data by one stage. Shift by one. Thus, when the last clock signal is applied to the last-stage set / reset flip-flop 152 via the superconducting junction line 141, the branch circuit 144 and the superconducting junction line 144, the clock signal is successively shifted and stored in the 152. The last data is output via the superconducting junction line 153. Shift register 2 output one after another via superconducting junction line 153
As described above, the output of the data 06 is in the room temperature region 10.
Transmitted to 00.

【0024】図6から図8は信号増幅回路207の一例
を説明する図であり、図6は構成ブロックの模式図を、
図7はその等価回路を、図8は基板上に実装したときの
平面図を、それぞれ示す。
FIGS. 6 to 8 are diagrams for explaining an example of the signal amplifying circuit 207. FIG. 6 is a schematic diagram of the constituent blocks.
FIG. 7 shows an equivalent circuit, and FIG. 8 shows a plan view when mounted on a substrate.

【0025】10は超電導磁束量子回路であり、本発明
の実施例で言えば、変換回路201,203および20
5に対応する回路である。この出力である磁束量子SF
Qが増幅されるべき信号であるが、この回路の構成につ
いて先に簡単に説明する。超電導磁束量子回路10は、
図7の等価回路に示すように、トリガ信号源1によって
磁束量子パルスを発生する回路の例である。超電導磁束
量子回路10では、インダクタ21と超電導接合51、5
2からなる超電導閉ループにパルス源である交流電源1
から超電導接合53を介して交流電流が供給される。交
流電源1の入力線の一方はインダクタ22を介してグラ
ウンド3に接続され、トリガ信号源1の他方もグラウン
ド3に接続されている。超電導閉ループに電流を流し込
むことによって、超電導閉ループに磁束量子が1個発生
する。ここで6は適当なバイアス電源であり超電導接合
1、52に適当な電流を流すために一端が超電導接合5
1、52に、他端がグラウンド3に接続される。各超電導
接合51、52の他端はグラウンド3に接続される。超電
導接合はトンネル接合に抵抗を並列に接続したもの、あ
るいは電流−電圧特性に履歴を示さない接合を用いた。
Reference numeral 10 denotes a superconducting magnetic flux quantum circuit. In the embodiment of the present invention, conversion circuits 201, 203 and 20 are used.
5 is a circuit corresponding to FIG. This output, the flux quantum SF
Although Q is a signal to be amplified, the configuration of this circuit will be briefly described first. The superconducting flux quantum circuit 10
This is an example of a circuit that generates a magnetic flux quantum pulse by a trigger signal source 1 as shown in the equivalent circuit of FIG. In the superconducting flux quantum circuit 10, inductor 2 1 and the superconducting junction 5 1, 5
AC power source 1 as a pulse source in superconducting closed loop consisting of two
Alternating current is supplied through the superconducting junction 5 3. One input line of the AC power supply 1 is connected to the ground 3 via the inductor 2 2, the other of the trigger signal source 1 it is also connected to ground 3. By applying a current to the superconducting closed loop, one magnetic flux quantum is generated in the superconducting closed loop. Here, reference numeral 6 denotes an appropriate bias power supply, one end of which is connected to the superconducting junctions 5 1 and 5 2 in order to supply an appropriate current to the superconducting junctions 5 1 and 5 2.
1, 5 2 and the other end connected to ground 3. The other end of each superconducting junction 5 1, 5 2 is connected to ground 3. As the superconducting junction, a junction in which a resistor was connected in parallel to a tunnel junction, or a junction having no history in current-voltage characteristics was used.

【0026】次に信号増幅回路207について図6を参
照して説明するが、以下、図および説明が煩雑となるの
で、同等の構成要素は同じシンボルマークで表示し、参
照符号は適宜省略した。増幅されるべき磁束量子は、ま
ず、第1段目の分岐回路(SPで示す)12に導入され
る。分岐回路12で二つに分割された磁束量子は超電導
接合線路(JTLで示す)13、14を介して第2段目
の分岐回路に導入される。第2段目の分岐回路15で二
つに分割された磁束量子は超電導接合線路17、18を
介して第3段目の分岐回路に導入される。第3段目の分
岐回路20で二つに分割された磁束量子は超電導接合線
路21、22を介して第4段目の分岐回路に導入され
る。図の実施例では最終段と第4段目の分岐回路31で
二つに分割された磁束量子は超電導接合線路41、42
を介して超電導量子干渉素子(JIで示す)61、62
の磁場印加用制御線51、52に導入される。それぞれ
の磁場印加用制御線51、52には超電導接合線路7
1、72が接続されて、最終の終端抵抗81、82を介
して接地される。90は電源であり、超電導量子干渉素
子の電圧出力線91に電流を供給する。直列に接続され
た電圧出力線91および電源90の直列回路は両端で接
地される。
Next, the signal amplifying circuit 207 will be described with reference to FIG. 6. However, since the figure and the description are complicated, equivalent components are denoted by the same symbol marks, and reference numerals are omitted as appropriate. The flux quantum to be amplified is first introduced into a first-stage branch circuit (indicated by SP) 12. The magnetic flux quantum divided into two in the branch circuit 12 is introduced into the second branch circuit via superconducting junction lines (indicated by JTL) 13 and 14. The magnetic flux quantum divided into two in the second-stage branch circuit 15 is introduced into the third-stage branch circuit via the superconducting junction lines 17 and 18. The magnetic flux quantum divided into two in the third-stage branch circuit 20 is introduced into the fourth-stage branch circuit via the superconducting junction lines 21 and 22. In the embodiment shown in the figure, the flux quanta divided into two by the final-stage and fourth-stage branch circuits 31 are superconducting junction lines 41 and 42.
Through superconducting quantum interference devices (indicated by JI) 61, 62
Are applied to the magnetic field application control lines 51 and 52. The superconducting junction line 7 is connected to each of the magnetic field application control lines 51 and 52.
1 and 72 are connected and grounded via final terminating resistors 81 and 82. Reference numeral 90 denotes a power supply, which supplies a current to a voltage output line 91 of the superconducting quantum interference device. A series circuit of the voltage output line 91 and the power supply 90 connected in series is grounded at both ends.

【0027】説明を省略した分岐回路の他端のそれぞれ
でも同様に構成される。したがって、ここでは、4段の
分岐回路を備えて、16個の超電導量子干渉素子JIが
直列接続されたものとなる。図7は、この構成の等価回
路を最上段と最下段の部分については全部示し、途中は
省略して示すものであり、対応する構成要素に図6と同
じ参照符号を付した。
Each of the other ends of the branch circuits whose description is omitted has the same configuration. Therefore, here, a four-stage branch circuit is provided, and 16 superconducting quantum interference devices JI are connected in series. FIG. 7 shows an equivalent circuit of this configuration in all of the uppermost and lowermost parts, omitting parts in the middle, and corresponding components are given the same reference numerals as in FIG.

【0028】図8は、図6、図7に示した信号増幅回路
の最上段から3段部分と最下段から3段部分を具体的に示
し、中間部は省略して示した基板上の実装例を示す平面
図である。図8では、図6、図7に示したものと同じ物
には同じ参照符号を付した。また、図は簡便化のため、
絶縁層については表示を省略し、必要な導電層と接続関
係が分かるものとされている。
FIG. 8 specifically shows the top three stages and the bottom three stages of the signal amplifying circuit shown in FIGS. 6 and 7, with the middle part omitted from the illustration. It is a top view showing an example. 8, the same components as those shown in FIGS. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals. Also, for the sake of simplicity,
The illustration of the insulating layer is omitted, and the connection relationship with the necessary conductive layer is understood.

【0029】110は超電導量子干渉素子61の入力イ
ンダクタであるとともに、両端が超電導接合の下部電極
として使用されている。112および113は超電導接
合の上部電極である。111は超電導量子干渉素子62
の入力インダクタへの接続導体を兼ねた超電導体であ
る。下部電極としての超電導体110と上部電極112
および113とは超電導接合を形成し、超電導量子干渉
素子62の入力インダクタへの接続導体を兼ねた超電導
体111は上部電極112および113と抵抗接続を形
成するように、両電極の接触面積が設定されている。し
たがって、超電導体110、上部電極112および11
3、超電導体111は超電導量子干渉素子61の超電導
ループを形成していることになる。超電導量子干渉素子
62以下についても、これらの関係が繰り返しパターン
の形となっている。最下段の超電導体115が磁気遮蔽
膜100と接続点116で接続されている。最上段の超
電導量子干渉素子61の入力インダクタ110は、電圧
出力線91に直結しており、電圧出力線91は出力パッ
ド101および電源接続パッド102に直結している。
Reference numeral 110 denotes an input inductor of the superconducting quantum interference device 61, and both ends are used as lower electrodes of a superconducting junction. 112 and 113 are upper electrodes of the superconducting junction. 111 is a superconducting quantum interference device 62
Is a superconductor that also serves as a connection conductor to the input inductor. Superconductor 110 as lower electrode and upper electrode 112
And 113 form a superconducting junction, and the contact area of both electrodes is set so that superconductor 111 also serving as a connection conductor to the input inductor of superconducting quantum interference device 62 forms a resistive connection with upper electrodes 112 and 113. Have been. Therefore, superconductor 110, upper electrodes 112 and 11
3. The superconductor 111 forms the superconducting loop of the superconducting quantum interference device 61. For the superconducting quantum interference device 62 and below, these relationships are in the form of a repetitive pattern. The lowermost superconductor 115 is connected to the magnetic shielding film 100 at a connection point 116. The input inductor 110 of the uppermost superconducting quantum interference device 61 is directly connected to the voltage output line 91, and the voltage output line 91 is directly connected to the output pad 101 and the power supply connection pad 102.

【0030】超電導量子干渉素子61の入力インダクタ
110には磁場印加用制御線51が絶縁膜を介して重ね
て配列されている。図6、図7に示したように、磁場印
加用制御線51はその入出力端に磁束量子は超電導接合
線路41、71が構成されているわけであるが、これら
は、磁場印加用制御線51に並列に配置され、且つ、抵
抗接続されている上部電極127および128と磁気遮
蔽膜100に抵抗接続されている下部電極129よりな
る二つの超電導接合と、同じ構成の上部電極122およ
び123と下部電極124よりなる二つの超電導接合と
により形成されている。さらに、磁場印加用制御線51
はこれに抵抗接続されている超電導体131により磁気
遮蔽膜100に抵抗接続されて終端されている。
In the input inductor 110 of the superconducting quantum interference device 61, control lines 51 for applying a magnetic field are arranged in an overlapping manner via an insulating film. As shown in FIGS. 6 and 7, the magnetic field application control line 51 is configured such that the magnetic flux quantum superconducting junction lines 41 and 71 are formed at the input and output ends thereof. 51, two superconducting junctions composed of upper electrodes 127 and 128 connected in resistance and a lower electrode 129 connected in resistance to the magnetic shielding film 100, and upper electrodes 122 and 123 of the same configuration. It is formed by two superconducting junctions including the lower electrode 124. Furthermore, the control line 51 for applying a magnetic field
Is connected to the magnetic shield film 100 by a resistor and connected to the magnetic shield film 100 by a resistor.

【0031】本実施例では、最下段の超電導量子干渉素
子以外の超電導量子干渉素子は磁気遮蔽膜100を切り
欠いた部分に形成されており、最下段の超電導量子干渉
素子の超電導接合の一方の電極が全体領域の磁気遮蔽膜
100に接続されている。
In the present embodiment, the superconducting quantum interference devices other than the lowermost superconducting quantum interference device are formed in portions where the magnetic shielding film 100 is cut out, and one of the superconducting junctions of the lowermost superconducting quantum interference device is formed. The electrodes are connected to the magnetic shielding film 100 in the entire area.

【0032】超電導磁束量子回路の周波数を低下させる
最も大きな要因は、動作周波数を高くするにしたがっ
て、寄生容量の影響が増大することである。超電導量子
干渉素子で、グランド電位の磁気遮蔽膜を用いた場合、
層間絶縁膜を介して電極と磁気遮蔽膜間で容量が形成さ
れる。数十ミクロンの寸法の素子では容量は0.1pF
から1pFの大きさになる。
The biggest factor in lowering the frequency of the superconducting flux quantum circuit is that the effect of the parasitic capacitance increases as the operating frequency increases. When using a magnetic shielding film of the ground potential in a superconducting quantum interference device,
A capacitance is formed between the electrode and the magnetic shielding film via the interlayer insulating film. Capacitance of 0.1 pF for devices with dimensions of tens of microns
To 1 pF.

【0033】超電導量子干渉素子1段の場合、容量に蓄
積される電荷はピコ秒動作に対してもとくに影響する大
きさではない。しかるに超電導量子干渉素子を多数段直
列接続した場合、容量は素子の個数に比例して増大する
とともに、発生電圧を高くするため、蓄積される電荷量
はほぼ素子数の2乗に比例して増大するが、本実施例に
係る超電導信号増幅回路の構造によれば、超電導量子干
渉素子は磁気遮蔽膜を持たないためにこのような立ち上
り時間の遅延要因は存在しない。グランドとの容量成分
は超電導量子干渉素子の電極と制御線間に存在するが、
交差する面積が相対的に小さいことと、層間絶縁膜が比
較的厚いことから推定して、上記蓄積時間の1/20以
下である。したがって本実施例になる超電導ドライバ回
路では10GHz以上の高い周波数の信号を増幅し、出
力することが可能であった。
In the case of one stage of the superconducting quantum interference device, the electric charge stored in the capacitance is not a magnitude that has a significant influence on the picosecond operation. However, when a large number of superconducting quantum interference devices are connected in series, the capacitance increases in proportion to the number of devices and the generated voltage increases, so that the amount of accumulated charge increases approximately in proportion to the square of the number of devices. However, according to the structure of the superconducting signal amplifying circuit according to the present embodiment, since the superconducting quantum interference device does not have a magnetic shielding film, such a rise time delay factor does not exist. The capacitance component with the ground exists between the electrode of the superconducting quantum interference device and the control line,
Estimated from the fact that the crossing area is relatively small and the interlayer insulating film is relatively thick, it is 1/20 or less of the accumulation time. Therefore, in the superconducting driver circuit according to the present embodiment, it was possible to amplify and output a signal having a high frequency of 10 GHz or more.

【0034】出力線のインピーダンスが50オームとな
るように、超電導配線の幅、および超電導配線とグラン
ド線との間隔を調節した。信号増幅回路からの出力信号
は電流0.18mA、電圧6mVであり、出力線のイン
ピーダンスに近い値とすることができたので、室温領域
における半導体素子よりなる回路とのインピーダンスマ
ッチングが改善できた。
The width of the superconducting wiring and the distance between the superconducting wiring and the ground line were adjusted so that the impedance of the output line became 50 ohms. The output signal from the signal amplifier circuit was a current of 0.18 mA and a voltage of 6 mV, which could be a value close to the impedance of the output line, so that the impedance matching with a circuit including a semiconductor element in a room temperature region could be improved.

【0035】実施例2 上述の実施例1では、シフトレジスタ206に入力した
高速で出力すべき論理信号列データが、高速で一回出力
されるに過ぎなかったが、この実施例では、シフトレジ
スタ206の出力を再度シフトレジスタ206の入力と
してフィードバックして循環させることにより、一回の
入力操作で繰り返し出力できるように工夫されている。
図9に実施例2のブロック構成を、図10に実施例2の
フィードバック用に使用できるシフトレジスタのブロッ
ク構成を、それぞれ、示す。図9において、図2と同じ
参照符号を付して示すものは同等の機能を持つ物であ
る。図2と図9とを対比して明らかなように、実施例2
と実施例1との最も大きな差違はシフトレジスタ206
の出力を再度シフトレジスタ206の入力として循環さ
せるためのシフトレジスタ212を備えていることであ
る。
Second Embodiment In the first embodiment described above, the logic signal sequence data input to the shift register 206 to be output at a high speed is output only once at a high speed. The output of the shift register 206 is fed back and circulated as the input of the shift register 206, so that the output can be repeatedly output by one input operation.
FIG. 9 shows a block configuration of the second embodiment, and FIG. 10 shows a block configuration of a shift register that can be used for feedback in the second embodiment. In FIG. 9, components having the same reference numerals as those in FIG. 2 have the same functions. As apparent from a comparison between FIG. 2 and FIG.
The biggest difference between the first embodiment and the first embodiment is that the shift register 206
Is provided with a shift register 212 for circulating the output of the shift register 206 again as an input of the shift register 206.

【0036】シフトレジスタ206に、変換回路205
を介して論理信号列データを、変換回路203を介して
クロック信号を、それぞれ、論理信号列データ設定−入
力回路1002から導入して記憶する。この場合、実施
例2では、シフトレジスタ206の出力する論理信号列
データをシフトレジスタ212を介して再度入力するた
めに、論理信号列データはコンフルエンスバッファ21
0を介して導入される。論理信号列データ設定−入力回
路1002から与えられるクロック信号が変換回路20
3で磁束量子に変換されてコンフルエンスバッファ20
4を介して導入される点は、実施例1と同じである。ク
ロック発生回路202からのクロック信号はシフトレジ
スタ212に一旦導入されて超電導接合線路JTLおよ
び分岐回路SPのカスケードに接続された上側回路を経
由して導出された後コンフルエンスバッファ204を介
して導入される。シフトレジスタ206の出力は分岐回
路211により分割され、一つは実施例1と同様に信号
増幅回路207に加えられるが、他の一つは、シフトレ
ジスタ212を介して、所定の時間遅れの後にコンフル
エンスバッファ210を介して再度シフトレジスタ20
6に導入される。
The conversion circuit 205 is provided in the shift register 206.
, And a clock signal via the conversion circuit 203, respectively, from the logic signal sequence data setting-input circuit 1002, and stored. In this case, in the second embodiment, since the logic signal string data output from the shift register 206 is input again via the shift register 212, the logic signal string data is stored in the confluence buffer 21.
0 is introduced. Logic signal string data setting—the clock signal supplied from the input circuit 1002 is
3, the confluence buffer 20
4 is the same as in the first embodiment. The clock signal from the clock generation circuit 202 is once introduced into the shift register 212, derived via the upper circuit connected to the cascade of the superconducting junction line JTL and the branch circuit SP, and then introduced via the confluence buffer 204. . The output of the shift register 206 is divided by a branch circuit 211, one of which is added to the signal amplification circuit 207 as in the first embodiment, while the other is supplied via a shift register 212 after a predetermined time delay. The shift register 20 is again transmitted via the confluence buffer 210.
6 is introduced.

【0037】図10にシフトレジスタ206の出力を再
度シフトレジスタ206の入力として循環させるための
4ビットシフトレジスタ212の構成例を示す。図10
の構成のシフトレジスタ212は、本質的に図5で説明
したシフトレジスタ206の構成と同じであり、図5と
同じ参照符号を付して示すものは同等の機能を持つ物で
ある。シフトレジスタ212は超電導接合線路JTLお
よび分岐回路SPのカスケードに接続された上側回路を
経由して超電導接合線路145を介して最初のセット・
リセット・フリップフロップ146に加えられるクロッ
ク信号が分岐回路154を介して導出される点において
シフトレジスタ206と異なるのみである。もちろんシ
フトレジスタ206が論理信号列データを記憶するのに
必要なbit数とされるの対して、シフトレジスタ21
2はシフトレジスタ206の出力を再度シフトレジスタ
206の入力として循環させるために必要なbit数と
される点において異なるのは当然である。シフトレジス
タ212に必要なbit数はクロック信号が2個のシフ
トレジスタを通過するのに要する時間を、論理信号が1
段シフトされるのに要する時間で割った値以上の数であ
ればよい。この値を実施例2では4としたものである。
FIG. 10 shows a configuration example of the 4-bit shift register 212 for circulating the output of the shift register 206 again as the input of the shift register 206. FIG.
Is essentially the same as the configuration of the shift register 206 described with reference to FIG. 5, and those denoted by the same reference numerals as those in FIG. 5 have equivalent functions. The shift register 212 receives the first set via the superconducting junction line 145 via the superconducting junction line JTL and the upper circuit connected to the cascade of the branch circuit SP.
The only difference from the shift register 206 is that the clock signal applied to the reset flip-flop 146 is derived via the branch circuit 154. Of course, the number of bits required for the shift register 206 to store the logic signal sequence data is
Naturally, the difference is that 2 is the number of bits required to circulate the output of the shift register 206 again as the input of the shift register 206. The number of bits required for the shift register 212 indicates the time required for the clock signal to pass through the two shift registers,
It is sufficient if the number is equal to or greater than a value obtained by dividing by the time required for the step shift. This value is set to 4 in the second embodiment.

【0038】実施例2の信号発生装置は次のような手順
で動作させた。室温領域1000の論理信号列データ設
定−入力回路1002から16ビットの論理データを変
換回路205およびコンフルエンスバッファ210を介
して、16ビットのクロック信号を変換回路203およ
びコンフルエンスバッファ204を介して、それぞれ、
シフトレジスタ206に初期入力として入力した。続い
て、室温領域1000の論理信号列データ設定−入力回
路1002からトリガ信号を変換回路201に加えてク
ロック発生回路202からクロック信号を発生させた。
実施例2では、クロック発生回路202は二つのシフト
レジスタ206、212のbit数を加算した数のクロ
ック信号を発生するものとした。
The signal generator of the second embodiment was operated in the following procedure. Logic signal string data setting in the room temperature region 1000-16-bit logic data from the input circuit 1002 via the conversion circuit 205 and the confluence buffer 210, and 16-bit clock signal via the conversion circuit 203 and the confluence buffer 204, respectively.
It was input to the shift register 206 as an initial input. Subsequently, a trigger signal was applied to the conversion circuit 201 from the logic signal string data setting / input circuit 1002 in the room temperature region 1000, and a clock signal was generated from the clock generation circuit 202.
In the second embodiment, the clock generation circuit 202 generates clock signals of the number obtained by adding the number of bits of the two shift registers 206 and 212.

【0039】初期入力により、実施例1で説明したのと
同じように、シフトレジスタ206に16bitのデー
タが記憶されている。シフトレジスタ212にはデータ
はない。続いて、クロック発生回路202が発生したク
ロック信号がシフトレジスタ212を経由してコンフル
エンスバッファ204を介してシフトレジスタ206に
加えられる。
As described in the first embodiment, 16 bits of data are stored in the shift register 206 by the initial input. The shift register 212 has no data. Subsequently, the clock signal generated by the clock generation circuit 202 is applied to the shift register 206 via the shift register 212 and the confluence buffer 204.

【0040】したがって、シフトレジスタ206に記憶
されている論理信号列データが順次出力されて信号増幅
回路を介して室温領域1000の信号出力回路に送出さ
れる。これとともに、シフトレジスタ206の出力は分
岐回路211を介してシフトレジスタ212に加えられ
る。シフトレジスタ206がクロック信号によって出力
を次々と出して行くのに合わせて、シフトレジスタ21
2も加えられたシフトレジスタ206の出力をシフトさ
せ、コンフルエンスバッファ204を介してシフトレジ
スタ206に戻す。ロック発生回路202が所定の数の
クロック信号を発生した後は、結局、シフトレジスタ2
06に初期設定されたのと同じデータが記憶される。
Therefore, the logic signal sequence data stored in the shift register 206 is sequentially output and sent to the signal output circuit in the room temperature region 1000 via the signal amplifier circuit. At the same time, the output of the shift register 206 is applied to the shift register 212 via the branch circuit 211. As the shift register 206 sequentially outputs its output according to the clock signal, the shift register 21
The output of the shift register 206 to which 2 has been added is also shifted and returned to the shift register 206 via the confluence buffer 204. After the lock generation circuit 202 generates a predetermined number of clock signals, the shift register 2
The same data as initially set to 06 is stored.

【0041】続いて、室温領域1000の論理信号列デ
ータ設定−入力回路1002からトリガ信号が繰り返し
変換回路201に加えられてクロック発生回路202か
らクロック信号を発生させれば、上述の動作と同じ動作
が繰り返されて、繰り返し高速の論理信号列データを出
力することができる。
Subsequently, when a trigger signal is repeatedly applied to the conversion circuit 201 from the logic signal string data setting / input circuit 1002 in the room temperature region 1000 and a clock signal is generated from the clock generation circuit 202, the same operation as that described above is performed. Are repeated, and high-speed logic signal string data can be output repeatedly.

【0042】図11は、実施例2によって室温領域10
00にある論理信号列データ設定−入力回路1002が
与える低速の信号列と超電導温度領域2000にある増
幅回路207に得られる高速の信号出力との関係を模式
的に示すものである。図11でも図3と同様に、横軸に
時間を示し、縦軸に信号出力を示すが、横軸の時間軸は
全くかけ離れたレベルであり、図の大きさは意味を持た
ない。ここでは、入力信号の設定後に出力信号が得られ
ること、入出力信号が同じパターンで得られることおよ
び一回の入力信号の設定で出力信号が繰り返し得られる
ことを示す点においてのみ意味が有る。図の上段に論理
信号列データ設定−入力回路1002から周波数10k
Hz相当の低速で16ビットの論理データ信号が入力さ
れた状態を示す。図11では簡単のために1,1,1,
0,1,1,1,0,1,1の10ビット分を示した。
下段にシフトレジスタ206に記憶された入力信号が論
理信号列データ設定−入力回路1002から与えられた
トリガ信号により起動されたクロック発生回路202に
より高速の16ビットクロックを発生させて10GHz
で1,1,1,0,1,1,1,0,1,1の10ビッ
ト分の論理信号を繰り返し発生できた状態を示す。クロ
ック発生回路202の超電導接合に対するバイアス電流
を変更することによって、より高速のクロックとするこ
ともできる。ここで、Tは論理信号列データ設定−入力
回路1002から与えられたトリガ信号の繰り返し周期
であり、例えば、繰返し周波数を100MHzに設定す
ることも可能である。
FIG. 11 shows a room temperature region 10 according to the second embodiment.
10 schematically shows the relationship between the low-speed signal sequence provided by the logic signal sequence data setting-input circuit 1002 and the high-speed signal output obtained by the amplifier circuit 207 in the superconducting temperature region 2000. In FIG. 11, similarly to FIG. 3, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates signal output. However, the time axis on the horizontal axis is a level far apart, and the size of the figure has no meaning. Here, it is meaningful only in that an output signal is obtained after setting an input signal, an input / output signal is obtained in the same pattern, and an output signal is repeatedly obtained by setting one input signal. In the upper part of the figure, the logic signal string data setting-frequency 10 k from the input circuit 1002
This shows a state where a 16-bit logical data signal is input at a low speed corresponding to Hz. In FIG. 11, for simplicity, 1,1,1,
10 bits of 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1 are shown.
The input signal stored in the shift register 206 at the lower stage is generated by generating a high-speed 16-bit clock by the clock generation circuit 202 activated by the trigger signal given from the logic signal string data setting-input circuit 1002 to 10 GHz.
Shows a state where 10-bit logic signals of 1,1,1,0,1,1,1,0,1,1 have been repeatedly generated. By changing the bias current for the superconducting junction of the clock generation circuit 202, a higher-speed clock can be obtained. Here, T is a repetition period of the trigger signal given from the logic signal sequence data setting-input circuit 1002, and for example, the repetition frequency can be set to 100 MHz.

【0043】実施例2のこのような内部クロック動作で
重要なことは一連の信号発生サイクルで、正確に所定の
タイミングで、論理データのビット信号列が出力される
ことである。シフトレジスタの動作では各段で先ずビッ
ト信号が到着し、次にクロック信号が入ることによっ
て、ビット信号が転送される。ビット信号が到達する前
にクロック信号が入った場合、この段は空であるから、
本来の入力ビットが“1”であっても“0”が後段に送
られることとなり、誤動作となる。逆に、クロック信号
が入る前にビット信号が続けて入った場合も同様に誤動
作となる。
What is important in such an internal clock operation of the second embodiment is that a bit signal string of logical data is output at exactly a predetermined timing in a series of signal generation cycles. In the operation of the shift register, a bit signal first arrives at each stage, and then a clock signal is input to transfer the bit signal. If the clock signal comes in before the bit signal arrives, this stage is empty,
Even if the original input bit is "1", "0" is sent to the subsequent stage, resulting in malfunction. Conversely, if a bit signal continues to enter before the clock signal enters, a malfunction similarly occurs.

【0044】単体のシフトレジスタでは、ビット信号と
クロック信号を同期して入力している限り、間違いない
動作が実行される。実施例2のように、シフトレジスタ
からの出力ビット信号列を、再度、同じシフトレジスタ
に取込む場合、ビット信号とクロック信号とが、上述し
たように、所定のタイミングで供給されることが重要と
なる。
In a single shift register, as long as a bit signal and a clock signal are input in synchronization, a correct operation is executed. When the output bit signal sequence from the shift register is taken into the same shift register again as in the second embodiment, it is important that the bit signal and the clock signal are supplied at a predetermined timing as described above. Becomes

【0045】一般に、一つの基板上に超電導回路により
シフトレジスタを形成して、シフトレジスタから出力さ
れたビット信号をその入力点まで転送して再入力するこ
とを考えると、この転送に要する時間は、シフトレジス
タ内の段間の転送時間より長くなる。一方、クロック信
号を超電導接合線路JTLおよび分岐回路SPのカスケ
ードに接続された上側回路を経由してシフトレジスタを
通過させるのには、段数に応じた時間を要する。これら
の時間遅れを基板上に形成する超電導回路によって合わ
せ込むことは極めて困難である。
In general, considering that a shift register is formed by a superconducting circuit on one substrate, and a bit signal output from the shift register is transferred to its input point and input again, the time required for this transfer is as follows. , The transfer time between stages in the shift register is longer. On the other hand, it takes a time corresponding to the number of stages to pass the clock signal through the shift register via the superconducting junction line JTL and the upper circuit connected to the cascade of the branch circuits SP. It is extremely difficult to match these time delays with a superconducting circuit formed on the substrate.

【0046】本実施例2の回路構成においては、16b
itシフトレジスタ206の動作が実行される直前に
は、シフトレジスタ206にビット信号列が蓄えられ、
4bitシフトレジスタ212は空の状態とされてい
る。シフトレジスタ212のデータ信号出力側に、クロ
ック発生回路202からのクロック信号が入力され、シ
フトレジスタ212からの最前段のビット信号がシフト
レジスタ206に到達した瞬間には、シフトレジスタ2
06の最後段にクロック信号は未だ到達していない。し
かしながら、シフトレジスタ212のビット信号はすべ
て“0”であるから、誤動作とはならない。シフトレジ
スタ206の最前段のビット信号がシフトレジスタ21
2を通って、シフトレジスタ206の最後段、すなわち
信号入力点に到達した瞬間には、両シフトレジスタの超
電導接合線路JTLおよび分岐回路SPのカスケードに
接続された上側回路を経由して転送されたクロック信号
はシフトレジスタ206の最後段、すなわち信号入力点
に到達しているはずである。
In the circuit configuration of the second embodiment, 16b
Immediately before the operation of the it shift register 206 is executed, a bit signal sequence is stored in the shift register 206,
The 4-bit shift register 212 is empty. The clock signal from the clock generation circuit 202 is input to the data signal output side of the shift register 212, and at the moment when the first bit signal from the shift register 212 reaches the shift register 206, the shift register 2
The clock signal has not yet reached the last stage of 06. However, since the bit signals of the shift register 212 are all “0”, no malfunction occurs. The first bit signal of the shift register 206 is the shift register 21
2, at the moment of reaching the last stage of the shift register 206, that is, the signal input point, the data is transferred via the superconducting junction line JTL of both shift registers and the upper circuit connected to the cascade of the branch circuit SP. The clock signal should have reached the last stage of the shift register 206, that is, the signal input point.

【0047】このようにして、シフトレジスタ212を
必要十分な段数にし、シフトレジスタ212のデータ信
号出力点側にクロック信号を入力することにより、ビッ
トずれを生じることなく、シフトレジスタ206に設定
されたビット信号列を、高速で繰り返し発生することが
できた。
As described above, by setting the shift register 212 to a necessary and sufficient number of stages and inputting the clock signal to the data signal output point side of the shift register 212, the shift register 212 can be set in the shift register 206 without any bit shift. A bit signal sequence could be repeatedly generated at high speed.

【0048】超電導回路に対する外部からの交流電流は
雑音源となり、誤動作の原因となる。実施例2では、動
作時に必要とされる交流電流入力が論理信号列データ設
定−入力回路1002から与えられたトリガ信号である
繰返し周期信号のみであるので、超電導回路の誤動作を
低減することができる。しかも、変換回路201に加え
る繰返し周期信号としてのトリガ信号源1には正弦波を
用いることができるため、繰返し周波数を必要に応じて
高くすることができる。
An external alternating current to the superconducting circuit becomes a noise source and causes a malfunction. In the second embodiment, since the alternating current input required at the time of operation is only the repetition period signal which is the trigger signal given from the logic signal string data setting-input circuit 1002, the malfunction of the superconducting circuit can be reduced. . Moreover, since a sine wave can be used as the trigger signal source 1 as a repetition period signal applied to the conversion circuit 201, the repetition frequency can be increased as necessary.

【0049】実施例3 実施例2によってシフトレジスタ206に論理信号列デ
ータを一回設定するだけで繰り返し論理信号列データを
発生させることができたが、繰返し周期信号としてのト
リガ信号を加える必要があった。実施例3では、リング
発振回路をクロック発生回路の前段に設けることによ
り、リング発振回路に対する1個のトリガ信号を入力す
れば、シフトレジスタ206に論理信号列データを一回
設定するだけで繰り返し論理信号列データを発生させる
ものとできる。
Third Embodiment According to the second embodiment, the logic signal sequence data can be repeatedly generated only by setting the logic signal sequence data in the shift register 206 once. However, it is necessary to add a trigger signal as a repetition period signal. there were. In the third embodiment, by providing the ring oscillation circuit at the preceding stage of the clock generation circuit, if one trigger signal is input to the ring oscillation circuit, the logic signal sequence data is set in the shift register 206 only once and the logic is repeated. The signal sequence data may be generated.

【0050】図12は実施例3の全体構成を、図13は
変換回路201およびリング発振回路213の回路例
を、それぞれ、示す。図9と図12とを対比して明らか
なように、実施例3は変換回路201と4bitシフト
レジスタ212との間にリング発振回路213が挿入さ
れた点を除けば実施例2と異なるところはない。実施例
3では、論理信号列データ設定−入力回路1002から
トリガ信号が与えられるとリング発振回路213が実施
例2における繰返しトリガ信号をクロック発生回路20
2に加えることになり、図11で説明したような出力信
号が得られることになる。
FIG. 12 shows an overall configuration of the third embodiment, and FIG. 13 shows circuit examples of the conversion circuit 201 and the ring oscillation circuit 213, respectively. As is clear from comparison between FIGS. 9 and 12, the third embodiment differs from the second embodiment except that a ring oscillation circuit 213 is inserted between the conversion circuit 201 and the 4-bit shift register 212. Absent. In the third embodiment, when a trigger signal is given from the logic signal sequence data setting-input circuit 1002, the ring oscillation circuit 213 generates the repetitive trigger signal in the second embodiment by the clock generation circuit 20.
2 and an output signal as described with reference to FIG. 11 is obtained.

【0051】図13においては図7で説明したSFQ回
路と同じである。リング発振回路213の構成と動作は
以下のようである。ここで、回路の構成素子については
前述した参照番号と同じものを用いる。
FIG. 13 is the same as the SFQ circuit described in FIG. The configuration and operation of the ring oscillation circuit 213 are as follows. Here, the same components as those of the above-mentioned reference numerals are used for the constituent elements of the circuit.

【0052】リング発振回路213は、インダクタ2と
超電導接合5からなる超電導閉ループが適当数カスケー
ドに接続されるとともに、スプリッタとして機能する接
続点を2個、一方向性回路として機能する超電導接合を
含むものとされる。変換回路201からの磁束量子はイ
ンダクタ211を介してリング発振回路213の接続点J
1に入力されると、インダクタ212およびインダクタ
13のそれぞれの方向に分割されて伝播される。インダ
クタ212の方向に伝播された磁束量子は超電導接合線路
の超電導閉ループを次々と伝播されるが、インダクタ2
14を介して接続点JP2に到達したとき、インダクタ2
15およびインダクタ216のそれぞれの方向に分割されて
伝播される。インダクタ215の方向に伝播された磁束量
子は、クロック発生回路202にトリガ信号として加え
られる。
Ring oscillation circuit 213 includes a superconducting closed loop composed of inductor 2 and superconducting junction 5 connected in an appropriate number of cascades, includes two connection points functioning as splitters, and a superconducting junction functioning as a unidirectional circuit. It is assumed. Connection point of the ring oscillator circuit 213 flux quanta through the inductor 2 11 from converter 201 J
When input to P 1 , it is split and propagated in the respective directions of inductor 2 12 and inductor 2 13 . The flux quantum propagated in the direction of the inductor 2 12 is successively propagated through the superconducting closed loop of the superconducting junction line.
When it reaches the connection point JP 2 via 14 , the inductor 2
It is divided 15 and in each direction of the inductor 2 16 is propagated. Flux quantum propagated in the direction of the inductor 2 15 is added as a trigger signal to the clock generation circuit 202.

【0053】インダクタ213の方向に伝播された磁束量
子およびインダクタ216の方向に伝播された磁束量子
は、一つのリングを逆方向に回るものとなるので、放置
しておけば、リング内で衝突して消滅する。インダクタ
17、インダクタ218およびインダクタ219、超電導接
合511、512および513はこれを防止するための一方向
回路を構成するものである。インダクタ213の方向に伝
播された磁束量子は超電導接合リング300の超電導閉
ループを次々と伝播されるが、インダクタ217に到達し
たとき、超電導接合511を介して超電導接合512および
13の並列回路に加えられるものとなる。その結果、イ
ンダクタ213の方向に伝播された磁束量子はここで消滅
する。一方、インダクタ216の方向に伝播された磁束量
子は、一方向回路の存在に係らず、超電導接合リング3
00の超電導閉ループを次々と伝播される。当然のこと
ながら、インダクタ213の方向に伝播された磁束量子と
インダクタ216の方向に伝播された磁束量子とが衝突す
るよりも前にインダクタ213の方向に伝播された磁束量
子の伝播を阻止すべきであるから、リング内で一方向回
路を構成する位置は、接続点JP1を起点として見たと
き左回りのJP1に近い位置であるべきである。
[0053] flux quantum propagated in the direction of the inductor 2 13 flux quantum and the inductor 2 16 is propagated in the direction of, since those orbiting one ring in the opposite direction, if allowed to stand, in the ring Collision disappears. The inductor 2 17 , the inductor 2 18 and the inductor 2 19 , and the superconducting junctions 5 11 , 5 12 and 5 13 constitute a one-way circuit for preventing this. Flux quantum propagated in the direction of the inductor 2 13 is being successively propagate superconducting closed loop of the superconducting junction ring 300, when it reaches the inductor 2 17, the superconducting junction 5 12 and 5 13 through the superconducting junction 5 11 It will be added to the parallel circuit. As a result, the magnetic flux quantum propagated in the direction of the inductor 2 13 will disappear here. On the other hand, the magnetic flux quantum propagated in the direction of the inductor 2 16, regardless of the existence of one-way circuit, superconducting junction ring 3
00 superconducting closed loops. Of course, the propagation of flux quanta that are propagated in the direction of the inductor 2 13 prior to the flux quantum that is propagated in the direction of the propagating direction of the inductor 2 13 magnetic flux quantum and the inductor 2 16 will collide since it should be prevented, a position constituting a one-way circuit in the ring should be an position close to JP 1 counterclockwise when viewed connection point JP 1 as a starting point.

【0054】すなわち、変換回路201からリング発振
回路213に入力された磁束量子はリング発振回路21
3内を循環しながら、接続点JP2を通過するたびに磁
束量子を出力してクロック発生回路202にトリガ信号
として加えられることになる。
That is, the magnetic flux quantum inputted from the conversion circuit 201 to the ring oscillation circuit 213 is
While circulating in the 3, it will be added as a trigger signal to the clock generation circuit 202 outputs a flux quantum in each pass through the connection point JP 2.

【0055】ところで、リング発振回路213内を一循
した磁束量子が接続点JP1を通過するとき、ここでイ
ンダクタ211およびインダクタ212のそれぞれの方向に
分割されて伝播されることになる。インダクタ212の方
向に伝播される磁束量子はリング発振回路213内を循
環し、クロック発生回路202に磁束量子を出力するた
めに必要なものであるが、インダクタ211の方向に伝播
される磁束量子は、変換回路201の方向に送出される
ものであるから、リング発振回路213内を磁束量子が
正常に循環しているならば無用なものである。しかしな
がら、インダクタ211の方向に伝播される磁束量子は変
換回路201内で消滅するだけのことであり、障害とな
ることはない。
By the way, when the flux quantum that Ichi循ring oscillator circuit 213 passes through the connection point JP 1, made here in the inductor 2 11 and be propagated is divided in each direction of the inductor 2 12. Flux quanta propagate in the direction of the inductor 2 12 will circulate the ring oscillator circuit 213, a magnetic flux is a clock generation circuit 202 is necessary to output a magnetic flux quantum, which is propagated in the direction of the inductor 2 11 Since the quantum is transmitted in the direction of the conversion circuit 201, it is useless if the magnetic flux quantum circulates normally in the ring oscillation circuit 213. However, the magnetic flux quanta propagate in the direction of the inductor 2 11 is that only disappear in the conversion circuit 201 does not become an obstacle.

【0056】実施例3によれば、トリガ信号が一度与え
られるだけで、リング発振回路213から周期的にクロ
ック発生回路202に磁束量子が送られる。これを繰返
し周期信号として用いることにより、動作時に室温系か
らの交流信号を全く必要とすることなく、論理信号列を
送り出すことができた。この場合、繰返し周波数をさら
に高速化できることは明らかである。
According to the third embodiment, the magnetic flux quantum is periodically sent from the ring oscillation circuit 213 to the clock generation circuit 202 only once the trigger signal is given. By using this as a repetitive periodic signal, a logical signal sequence could be sent out without any need for an AC signal from a room temperature system during operation. In this case, it is clear that the repetition frequency can be further increased.

【0057】本発明の超電導信号発生装置は酸化物系超
電導薄膜を用いて作製することができる。すなわちL
a、Sr、Al酸化物の単結晶基板にY、Ba、Cu酸
化物超電導薄膜で磁気遮蔽膜を形成した。La、Sr、
Al酸化物、あるいはSr、Ti酸化物の層間絶縁膜を
介して、Y、Ba、Cu酸化物超電導薄膜を電極とし、
Ce酸化物薄膜を絶縁層とする超電導接合を作製した。
超電導接合はランプエッジ形接合とし、下部超電導電極
の端面にArイオンで損傷を与えた層を超電導カップリ
ング層とした。カップリング層と上下の超電導電極間で
超電導接合を構成した。Au薄膜を抵抗素子とし、Au
膜の両側をY、Ba、Cu酸化物超電導電極で接続し
た。
The superconducting signal generator of the present invention can be manufactured using an oxide superconducting thin film. That is, L
A magnetic shielding film was formed of a Y, Ba, and Cu oxide superconducting thin film on a single crystal substrate of a, Sr, and Al oxide. La, Sr,
A Y, Ba, Cu oxide superconducting thin film as an electrode through an interlayer insulating film of Al oxide or Sr, Ti oxide,
A superconducting junction using a Ce oxide thin film as an insulating layer was produced.
The superconducting junction was a ramp edge type junction, and a layer in which the end surface of the lower superconducting electrode was damaged by Ar ions was a superconducting coupling layer. A superconducting junction was formed between the coupling layer and the upper and lower superconducting electrodes. Au thin film is used as a resistance element, and Au
Both sides of the film were connected by Y, Ba, and Cu oxide superconducting electrodes.

【0058】また、これらの超電導信号発生装置はNb
超電導膜等を用いて作製こともできる。すなわちSiウ
ェハ上にNb磁気遮蔽膜、Si酸化物薄膜による層間絶
縁膜、Mo薄膜を用いた抵抗、Nb膜を電極とし、Al
の極薄酸化物薄膜を障壁層とする超電導接合、およびN
b膜を制御線として超電導回路を構成した。超電導接合
は電流−電圧特性に履歴を有するトンネル型であるの
で、超電導接合に並列に抵抗を接続し、履歴を示さない
特性とした。
Also, these superconducting signal generators are Nb
It can also be manufactured using a superconducting film or the like. That is, an Nb magnetic shielding film, an interlayer insulating film made of a Si oxide thin film, a resistor using a Mo thin film, an Nb film as an electrode,
Superconducting junction using an ultra-thin oxide thin film as a barrier layer, and N
A superconducting circuit was formed using the b film as a control line. Since the superconducting junction is of a tunnel type having a history in current-voltage characteristics, a resistor is connected in parallel with the superconducting junction so that the superconducting junction has no history.

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明によれば、超電導回路の特徴を生
かしたきわめて周波数の高い論理信号列データを発生す
る超電導信号発生装置を実現できる。
According to the present invention, it is possible to realize a superconducting signal generator which generates logic signal sequence data having a very high frequency utilizing the characteristics of the superconducting circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に関る信号発生装置の基本的な構成を示
すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a signal generator according to the present invention.

【図2】実施例1のブロック構成を示す図。FIG. 2 is a diagram illustrating a block configuration according to the first embodiment.

【図3】実施例1における室温領域にある論理信号列デ
ータ設定−入力回路が与える低速の信号列と超電導温度
領域にある増幅回路に得られる高速の信号出力との関係
を模式的に示す図。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a relationship between a low-speed signal train provided by an input circuit and a high-speed signal output obtained from an amplifier circuit in a superconducting temperature region according to the first embodiment; .

【図4】実施例1における変換回路およびクロック発生
回路の一例を示すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a conversion circuit and a clock generation circuit according to the first embodiment.

【図5】実施例1における変換回路およびシフトレジス
タの一例を示すブロック図。
FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a conversion circuit and a shift register according to the first embodiment.

【図6】実施例1における信号増幅回路の一例の構成ブ
ロックの模式図。
FIG. 6 is a schematic diagram of a configuration block of an example of a signal amplification circuit according to the first embodiment.

【図7】実施例1における信号増幅回路の一例の等価回
路を示す図。
FIG. 7 is a diagram illustrating an equivalent circuit of an example of a signal amplification circuit according to the first embodiment.

【図8】実施例1における信号増幅回路を基板上に実装
したときの一例を示す平面図。
FIG. 8 is a plan view showing an example when the signal amplification circuit according to the first embodiment is mounted on a substrate.

【図9】実施例2のブロック構成を示す図。FIG. 9 is a diagram illustrating a block configuration according to a second embodiment.

【図10】実施例2のフィードバック用に使用できるシ
フトレジスタのブロック構成を示す図。
FIG. 10 is a diagram illustrating a block configuration of a shift register that can be used for feedback according to the second embodiment.

【図11】実施例2における室温領域にある論理信号列
データ設定−入力回路が与える低速の信号列と超電導温
度領域にある増幅回路に得られる高速の信号出力との関
係を模式的に示す図。
FIG. 11 is a diagram schematically illustrating a relationship between a low-speed signal train provided by an input circuit and a high-speed signal output obtained from an amplifier circuit in a superconducting temperature region according to a second embodiment; .

【図12】実施例3のブロック構成を示す図。FIG. 12 is a diagram illustrating a block configuration according to a third embodiment.

【図13】実施例3における変換回路およびリング発振
回路の一例を示すブロック図。
FIG. 13 is a block diagram illustrating an example of a conversion circuit and a ring oscillation circuit according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1000:室温領域、1001:半導体素子によるデー
タ記憶回路、1002:半導体素子による論理信号列デ
ータ設定−入力回路、1003:半導体素子による信号
出力回路、2000:超電導温度領域、2001:超電
導信号列発生回路、201,203および205:レベ
ル信号から磁束量子への変換回路、202:クロック発
生回路、136,204:コンフルエンスバッファ、2
06,212:シフトレジスタ、207:信号増幅回
路、213:リング発振回路、12,15,20,3
1,132,142:分岐回路(SP)、13,14,
17,18,21,22,41,42,71.72,1
33,134,135,141,143,144,14
7,150:超電導接合線路(JTL)、146,14
8,152:セット・リセット・フリップフロップ、1
0:超電導磁束量子回路、SFQ:磁束量子、1:トリ
ガ信号源、2:インダクタ、3:グラウンド、5:超電
導接合、6:バイアス電源、51,52:磁場印加用制
御線、61,62:超電導量子干渉素子(JI)、8
1,82:終端抵抗、90:電源、91:電圧出力線、
100:磁気遮蔽膜、101:出力パッド、102:電
源接続パッド、110:入力インダクタ、111,11
5,131:超電導体、112,113,122,12
3,124,127および128:上部電極、116:
接続点、124および129:下部電極
1000: room temperature region, 1001: data storage circuit using semiconductor elements, 1002: logic signal string data setting-input circuit using semiconductor elements, 1003: signal output circuit using semiconductor elements, 2000: superconducting temperature area, 2001: superconducting signal string generating circuit , 201, 203 and 205: a conversion circuit from a level signal to a magnetic flux quantum, 202: a clock generation circuit, 136, 204: a confluence buffer, 2
06,212: shift register, 207: signal amplification circuit, 213: ring oscillation circuit, 12, 15, 20, 3
1, 132, 142: branch circuit (SP), 13, 14,
17, 18, 21, 22, 41, 42, 71.72, 1
33,134,135,141,143,144,14
7,150: Superconducting junction line (JTL), 146,14
8, 152: set / reset flip-flop, 1
0: superconducting magnetic flux quantum circuit, SFQ: magnetic flux quantum, 1: trigger signal source, 2: inductor, 3: ground, 5: superconducting junction, 6: bias power supply, 51, 52: control line for applying magnetic field, 61, 62: Superconducting quantum interference device (JI), 8
1, 82: termination resistance, 90: power supply, 91: voltage output line,
100: magnetic shielding film, 101: output pad, 102: power supply connection pad, 110: input inductor, 111, 11
5,131: superconductor, 112, 113, 122, 12
3, 124, 127 and 128: upper electrode, 116:
Connection points 124 and 129: lower electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼木 一正 埼玉県比企郡鳩山町赤沼2520番地 株式会 社日立製作所基礎研究所内 (72)発明者 五月女 悦久 埼玉県比企郡鳩山町赤沼2520番地 株式会 社日立製作所基礎研究所内 (72)発明者 深沢 徳海 埼玉県比企郡鳩山町赤沼2520番地 株式会 社日立製作所基礎研究所内 (72)発明者 塚本 晃 埼玉県比企郡鳩山町赤沼2520番地 株式会 社日立製作所基礎研究所内 Fターム(参考) 4M113 AA01 AA51 AC08 AD04 AD21 AD22 AD23 AD44 5J042 AA10  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor ▲ Taka ▼ Kazuma Ki 2520 Akanuma, Hatoyama-cho, Hiki-gun, Saitama Prefecture Inside Hitachi, Ltd.Basic Research Laboratories Co., Ltd. Address: Hitachi, Ltd.Basic Research Laboratories (72) Inventor Tokukai 2520, Akanuma-cho, Hatoyama-cho, Hiki-gun, Saitama Pref. F-term in Hitachi, Ltd. Basic Research Laboratories (reference) 4M113 AA01 AA51 AC08 AD04 AD21 AD22 AD23 AD44 5J042 AA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】超電導温度領域に配置される超電導磁束量
子を信号担体とする所定のbit数のデータを保持でき
るシフトレジスタ、該シフトレジスタのデータをシフト
するための超電導磁束量子を信号担体とするクロック発
生回路および前記シフトレジスタの送出するデータを増
幅するための超電導磁束量子を信号担体とする信号増幅
回路、室温領域にある回路から与えられる信号を超電導
磁束量子に変換する複数の変換回路よりなり、前記シフ
トレジスタは保持すべきデータとクロック信号とを前記
変換回路介して導入してデータを保持するとともに、前
記クロック発生回路は変換回路を介してトリガ信号を導
入して所定のクロックを超電導磁束量子で発生するとと
もに前記シフトレジスタの保持しているデータを送出す
ることを特徴とする超電導信号発生装置。
A shift register capable of holding data of a predetermined number of bits using a superconducting magnetic flux quantum arranged in a superconducting temperature region as a signal carrier, and a superconducting magnetic flux quantum for shifting data of the shift register as a signal carrier. A clock amplifying circuit, a signal amplifying circuit using a superconducting flux quantum for amplifying data sent from the shift register as a signal carrier, and a plurality of conversion circuits for converting a signal given from a circuit in a room temperature region into a superconducting flux quantum. The shift register introduces data to be held and a clock signal through the conversion circuit to hold the data, and the clock generation circuit introduces a trigger signal through the conversion circuit to generate a predetermined clock to superconducting magnetic flux. Transmitting the data generated by the quantum and held by the shift register. Superconducting signal generator.
【請求項2】超電導温度領域に配置される超電導磁束量
子を信号担体とする所定のbit数のデータを保持でき
る第1のシフトレジスタ、該第1のシフトレジスタの送
出するデータを増幅するための超電導磁束量子を信号担
体とする信号増幅回路、前記第1のシフトレジスタの送
出するデータを入力とし出力を前記第1のシフトレジス
タの入力に戻す超電導磁束量子を信号担体とする第2の
シフトレジスタ、該第1および第2のシフトレジスタの
データをシフトするための超電導磁束量子を信号担体と
するクロック発生回路および室温領域にある回路から与
えられる信号を超電導磁束量子に変換する複数の変換回
路よりなり、前記第1のシフトレジスタは保持すべきデ
ータとクロック信号とを前記変換回路介して導入してデ
ータを保持するとともに、前記クロック発生回路は変換
回路を介してトリガ信号を導入して所定のクロックを超
電導磁束量子で発生するとともに前記第1および第2の
シフトレジスタの保持しているデータをシフトすること
を特徴とする超電導信号発生装置。
2. A first shift register capable of holding data of a predetermined number of bits using a superconducting magnetic flux quantum disposed in a superconducting temperature region as a signal carrier, and for amplifying data transmitted from the first shift register. A signal amplification circuit using a superconducting magnetic flux quantum as a signal carrier, a second shift register using a superconducting magnetic flux quantum as a signal carrier, receiving data sent from the first shift register and returning an output to an input of the first shift register. A clock generation circuit using a superconducting flux quantum for shifting data of the first and second shift registers as a signal carrier, and a plurality of conversion circuits for converting a signal given from a circuit in a room temperature region into a superconducting flux quantum. And the first shift register introduces data to be held and a clock signal through the conversion circuit and holds the data. In addition, the clock generation circuit introduces a trigger signal through a conversion circuit to generate a predetermined clock with a superconducting magnetic flux quantum, and to shift data held in the first and second shift registers. Characteristic superconducting signal generator.
【請求項3】超電導温度領域に配置される超電導磁束量
子を信号担体とする所定のbit数のデータを保持でき
る第1のシフトレジスタ、該第1のシフトレジスタの送
出するデータを増幅するための超電導磁束量子を信号担
体とする信号増幅回路、前記第1のシフトレジスタの送
出するデータを入力とし出力を前記第1のシフトレジス
タの入力に戻す超電導磁束量子を信号担体とする第2の
シフトレジスタ、該第1および第2のシフトレジスタの
データをシフトするための超電導磁束量子を信号担体と
するクロック発生回路および室温領域にある回路から与
えられる信号を超電導磁束量子に変換する複数の変換回
路、室温領域に配置される半導体素子を構成の主体とす
る回路であって前記第1のシフトレジスタが保持すべき
データ、前記第1のシフトレジスタを駆動するクロック
信号および前記クロック発生回路を起動するためのトリ
ガ信号を出力する回路よりなり、前記第1のシフトレジ
スタは保持すべきデータとクロック信号とを前記変換回
路介して導入してデータを保持するとともに、前記クロ
ック発生回路は変換回路を介してトリガ信号を導入して
所定のクロックを超電導磁束量子で発生するとともに前
記第1および第2のシフトレジスタの保持しているデー
タをシフトすることを特徴とする信号発生装置。
3. A first shift register capable of holding data of a predetermined number of bits using a superconducting magnetic flux quantum arranged in a superconducting temperature region as a signal carrier, and amplifying data transmitted by the first shift register. A signal amplification circuit using a superconducting magnetic flux quantum as a signal carrier, a second shift register using a superconducting magnetic flux quantum as a signal carrier, receiving data sent from the first shift register and returning an output to an input of the first shift register. A clock generation circuit using a superconducting flux quantum for shifting data of the first and second shift registers as a signal carrier, and a plurality of conversion circuits for converting a signal given from a circuit in a room temperature region into a superconducting flux quantum, A circuit mainly composed of a semiconductor element arranged in a room temperature region, wherein the data to be held by the first shift register; A clock signal for driving a shift register and a circuit for outputting a trigger signal for activating the clock generation circuit. The first shift register introduces data to be held and a clock signal through the conversion circuit. While holding the data, the clock generation circuit introduces a trigger signal through a conversion circuit to generate a predetermined clock with the superconducting magnetic flux quantum and shifts the data held in the first and second shift registers. A signal generator characterized in that:
【請求項4】前記クロック発生回路は、変換回路を介し
て導入されたトリガ信号により起動される超電導磁束量
子を信号担体とするリング発振回路によるクロックで前
記第1および第2のシフトレジスタの保持しているデー
タをシフトする請求項2または3記載の信号発生装置。
4. The clock generation circuit holds the first and second shift registers with a clock generated by a ring oscillation circuit having a superconducting magnetic flux quantum activated by a trigger signal introduced via a conversion circuit as a signal carrier. 4. The signal generator according to claim 2, wherein the data is shifted.
【請求項5】前記クロック発生回路の出力するクロック
周波数はクロック発生回路を構成する超電導素子に対す
る直流バイアス電流の値によって調節可能である請求項
1から4のいずれかに記載の信号発生装置。
5. The signal generator according to claim 1, wherein a clock frequency output from said clock generation circuit is adjustable by a value of a DC bias current for a superconducting element constituting said clock generation circuit.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006252717A (en) * 2005-03-14 2006-09-21 Nec Corp Method of constituting superconducting random access memory
CN112116094A (en) * 2020-08-27 2020-12-22 中国科学院计算技术研究所 Superconducting pipeline circuit and processor
WO2022220254A1 (en) * 2021-04-14 2022-10-20 国立大学法人横浜国立大学 Magnetic flux bias circuit

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