JP2003204265A - Analog-digital converter using superconductor - Google Patents

Analog-digital converter using superconductor

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JP2003204265A
JP2003204265A JP2001401959A JP2001401959A JP2003204265A JP 2003204265 A JP2003204265 A JP 2003204265A JP 2001401959 A JP2001401959 A JP 2001401959A JP 2001401959 A JP2001401959 A JP 2001401959A JP 2003204265 A JP2003204265 A JP 2003204265A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an analog/digital (A/D) converter in which a high level of accuracy can be achieved even when the indeterminate output state of a comparator exists like when the high-temperature superconductor of a high inductance value is used. <P>SOLUTION: The A/D converter using the superconductor is equipped with: distribution circuits R101 to R10N for distributing an input current to a plurality of routes; a plurality of comparators 101 to 10N for receiving the distributed input currents and making outputs of any one of first and second values while depending on the value of the input current in clock injection; and output circuits 201 to 20N respectively provided on the output side of these comparators 101 to 10N for outputting the first value each time a clock is injected during a period in which the output of the comparators alternately repeats the first and second values and for outputting the value of the comparators as it is during the other period. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、超電導体を用いた
アナログ−デジタル変換器に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an analog-digital converter using a superconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】超電導体を配線等に用いて種々の回路を
実現する超電導エレクトロニクスは、非常に高速の機能
回路を実現できる。超電導体を用いてアナログ/デジタ
ル変換器を実現する場合、例えば IEEE Transactions o
n Applied Superconductivity,Volume 1,1991,p3 に掲
載されているようなQOS型比較器が用いられる。
2. Description of the Related Art Superconducting electronics for realizing various circuits by using superconductors for wiring or the like can realize very high speed functional circuits. When implementing an analog / digital converter using a superconductor, for example, IEEE Transactions o
n A QOS type comparator as described in Applied Superconductivity, Volume 1, 1991, p3 is used.

【0003】QOS型比較器は、クロックが注入された
時の入力電流の値に依存して出力信号が“1”,“0”
のいずれかの値をとる比較器であり、1個でバイナリ符
号の1ビットを表現できるという特徴がある。並列比較
型(フラッシュ型)アナログ−デジタル変換器を構成す
る場合、従来の半導体を用いた電子回路では、アナログ
−デジタル変換出力のビット数をNとして2N 個の比較
器を必要としたのに対し、超電導配線によるQOS比較
器を用いると、N個の比較器で済むため、特にNが大き
い場合、アナログ−デジタル変換器全体の回路規模は大
きく削減されるという利点がある。
In the QOS type comparator, the output signals are "1" and "0" depending on the value of the input current when the clock is injected.
, Which has a characteristic that one bit can express one bit of a binary code. In the case of configuring a parallel comparison type (flash type) analog-digital converter, an electronic circuit using a conventional semiconductor requires 2 N comparators with the number of bits of analog-digital conversion output being N. On the other hand, when the QOS comparator using the superconducting wiring is used, only N comparators are required. Therefore, when N is particularly large, there is an advantage that the circuit scale of the entire analog-digital converter is greatly reduced.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】QOS型比較器のよう
な超電導体を用いた比較器では、超電導ループ内のイン
ダクタンスがある値より大きい場合に、出力の値が不確
定となる状態が存在することが指摘されている。このよ
うな出力不確定状態が存在すると、比較器としての精度
が低下してしまい、QOS型比較器を用いて構成される
フラッシュ型アナログ−デジタル変換器の変換精度が低
下する。
In a comparator using a superconductor such as a QOS type comparator, there is a state in which the output value becomes uncertain when the inductance in the superconducting loop is larger than a certain value. It has been pointed out. If such an output uncertain state exists, the accuracy of the comparator is reduced, and the conversion accuracy of the flash type analog-digital converter configured using the QOS type comparator is reduced.

【0005】超電導体材料は、一般にインダクタンスの
小さな金属系材料のニオブが用いられる。一方、YBa
CuOなどの酸化物系の高温超電導材料は、ニオブに比
べて動作温度を高くできるので、冷却にかかる費用を安
価にできる反面、配線として用いた場合、インダクタン
ス値が大きくなる。また、高温超電導体で良好な接合特
性が得られているランプエッジ型接合は、その特有の構
造のために余分なインダクタンスができてしまう。
As the superconductor material, niobium which is a metallic material having a small inductance is generally used. On the other hand, YBa
Since an oxide-based high temperature superconducting material such as CuO can have a higher operating temperature than niobium, the cost for cooling can be reduced, but when used as wiring, the inductance value becomes large. In addition, the lamp-edge type junction, which has good junction characteristics with the high-temperature superconductor, has an extra inductance due to its unique structure.

【0006】高温超電導体では、出力不確定状態がなく
なる程度の小さなインダクタンス値で、QOS型比較器
を作製することは困難である。例えば、YBaCuOの
典型的なインダクタンス値を代入すると、出力不確定状
態となる入力電流の領域は、アナログ−デジタル変換器
のサンプリングレートが比較的低速の場合でも、出力
“0”の状態に対して10〜30%生じる。サンプリン
グレートを高くすると、出力不確定状態となる入力電流
の領域はさらに増加することが見込まれ、高速なアナロ
グ/デジタル変換器の実現は非常に困難になる。
In a high temperature superconductor, it is difficult to manufacture a QOS type comparator with a small inductance value such that the output indeterminate state disappears. For example, if a typical inductance value of YBaCuO is substituted, the region of the input current in which the output is indeterminate is compared with the state of the output “0” even when the sampling rate of the analog-digital converter is relatively low. 10-30% occur. When the sampling rate is increased, the area of the input current in which the output is indeterminate is expected to further increase, which makes it extremely difficult to realize a high-speed analog / digital converter.

【0007】このような事情から、従来では超電導体を
用いたアナログ−デジタル変換器を製作する場合には、
比較器の出力不確定状態が存在しない程度にインダクタ
ンス値の小さい冷却費用の高価な超電導体材料を用いる
方向で研究開発が進められている。従って、アナログ−
デジタル変換器の低価格化が難しいという問題点があ
る。
Under these circumstances, conventionally, when an analog-digital converter using a superconductor is manufactured,
Research and development is proceeding in the direction of using a superconducting material having a small inductance value and high cooling cost to the extent that the output uncertain state of the comparator does not exist. Therefore, analog-
There is a problem that it is difficult to reduce the price of the digital converter.

【0008】本発明は、インダクタンス値の大きな高温
超電導体を用いた場合のように比較器の出力不確定状態
が存在しても高精度を実現できるアナログ−デジタル変
換器を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide an analog-digital converter which can realize high accuracy even when the output uncertain state of the comparator exists, as in the case of using a high temperature superconductor having a large inductance value. To do.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る超電導体を用いて構成されるアナログ
−デジタル変換器は、入力電流を複数の経路に分配する
分配回路と、分配された入力電流を受け、クロック注入
時の入力電流の値に依存して出力が第1及び第2の値の
いずれかの値をとる複数の比較器と、これら比較器の出
力側にそれぞれ設けられ、クロックが注入される毎に該
比較器の出力が第1及び第2の値を交互に繰り返す期間
には第1の値を出力し、それ以外の期間には該比較器の
出力の値をそのまま出力してアナログ−デジタル変換出
力とする出力回路とを具備する。
In order to solve the above-mentioned problems, an analog-digital converter constructed by using a superconductor according to the present invention includes a distribution circuit for distributing an input current into a plurality of paths, and a distribution circuit. And a plurality of comparators whose outputs each take a value of a first value or a second value depending on the value of the input current at the time of clock injection and which are respectively provided on the output side of these comparators. The comparator outputs the first value during the period in which the output of the comparator alternately repeats the first and second values each time the clock is injected, and outputs the value of the comparator during the other periods. Is output as it is to output an analog-digital conversion output.

【0010】本発明によると、比較器の出力不確定状態
が補償されることによって、高温超電導体のようなイン
ダクタンスの大きい超電導体を用いた場合にも、精度の
高いアナログ−デジタル変換器が実現される。
According to the present invention, by compensating the output uncertain state of the comparator, a highly accurate analog-digital converter can be realized even when a superconductor having a large inductance such as a high temperature superconductor is used. To be done.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。まず、本実施形態のアナロ
グ−デジタル変換器で用いるQOS型比較器について述
べる。QOS型比較器は、例えば図1に示すような構成
を有する。記号Lは、超電導配線のインダクタンス、記
号Jは、ジョセフソン接合のような接合をそれぞれ表
す。このようなQOS型比較器は、一般に図1中の点線
内の超電導ループにあるインダクタンスL1〜L3の値
Lと、接合J2の臨界電流Icの積であるLIc積があ
る値(ほぼ0.5Φ0)より十分小さくなるように設計
される。ここで、Φ=2.07×10-15Wbである。
雑音が回路動作に影響しないように、Icは通常100
μA以上となるように設計されるため、それに合わせて
インダクタンスLの値は選定される。図1に示したQO
S型比較器の動作原理は、次の通りである。まず、入力
電流に対する振る舞いについて述べる。図2(a)に示
すように、QOS型比較器に入力電流が注入されると、
接合J2及びJ3に流れる電流が増える。入力電流を増
やすと、接合J2がオンとなって図1中の点線内の超電
導ループ内に1個の磁束量子が入り、図2(b)に示す
ように周回電流が流れる。この状態では、接合J3には
図2(a)の状態とは逆向きである上向きの電流が流れ
る。入力電流をさらに増やすと、接合J2及びJ3に流
れる電流も増えてゆき、やがて接合J2が再びオンにな
ることで、超電導ループ内にさらに1個の磁束量子が入
る。この状態では、接合J3に流れる電流は再び上向き
となる。このように超電導ループ内に磁束量子が入るこ
とによって接合J2に流れる電流は、接合J2に臨界電
流Icを越えないように調整される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the QOS type comparator used in the analog-digital converter of the present embodiment will be described. The QOS type comparator has a configuration as shown in FIG. 1, for example. The symbol L represents the inductance of the superconducting wiring, and the symbol J represents a junction such as Josephson junction. In such a QOS type comparator, the value L of the inductances L1 to L3 in the superconducting loop in the dotted line in FIG. 1 and the LIc product which is the product of the critical current Ic of the junction J2 have a certain value (approximately 0.5Φ). 0 ) is designed to be sufficiently smaller. Here, Φ = 2.07 × 10 −15 Wb.
Ic is usually 100 so that noise does not affect circuit operation.
Since the value is designed to be μA or more, the value of the inductance L is selected accordingly. QO shown in Figure 1
The operating principle of the S-type comparator is as follows. First, the behavior with respect to the input current will be described. As shown in FIG. 2A, when an input current is injected into the QOS type comparator,
The current flowing through the junctions J2 and J3 increases. When the input current is increased, the junction J2 is turned on, one magnetic flux quantum enters in the superconducting loop in the dotted line in FIG. 1, and a circulating current flows as shown in FIG. 2 (b). In this state, an upward current, which is in the opposite direction to the state shown in FIG. 2A, flows through the junction J3. When the input current is further increased, the current flowing through the junctions J2 and J3 also increases, and eventually the junction J2 is turned on again, so that one more flux quantum enters the superconducting loop. In this state, the current flowing through the junction J3 again goes upward. Thus, the magnetic flux quantum enters the superconducting loop, and the current flowing through the junction J2 is adjusted so as not to exceed the critical current Ic at the junction J2.

【0012】このような動作により、接合J3に流れる
電流は図3に示すように入力電流に関して周期的に応答
する。すなわち、入力電流の増加に対して、接合J3に
流れる電流は、図2(a)のように徐々に増加する状態
と、図2(b)のように周回電流により向きが反転する
状態を交互に繰り返す。入力電流の周期、つまり入力電
流の増加に伴う図2(a)と図2(b)の1回の状態遷
移を出力の1ビットに割り当てることにより、QOS型
比較器1個でアナログ−デジタル変換器の出力であるバ
イナリ符号の1ビットを表現することができる。
By such an operation, the current flowing through the junction J3 periodically responds to the input current as shown in FIG. That is, as the input current increases, the current flowing through the junction J3 alternates between a state in which it gradually increases as shown in FIG. 2A and a state in which the direction reverses due to the circulating current as shown in FIG. 2B. Repeat. By allocating the cycle of the input current, that is, one state transition of FIG. 2A and FIG. 2B accompanying the increase of the input current to one bit of the output, one QOS type comparator can perform analog-digital conversion. One bit of the binary code which is the output of the container can be expressed.

【0013】次に、クロックの注入に対する動作につい
て述べる。図1のようにQOS型比較器にクロックが注
入されると、接合J7がオンとなって、図4(a)のよ
うに接合J7→J6→J3の向きに電流が流れる。この
とき、接合J3と接合J6はいずれか一方がオンとな
る。接合J6がオンとなった場合は、何も出力しない。
この何も出力しない状態を出力“0”とする。図5
(a)に、出力“0”の状態での接合J7,J6,J
3,J2のスイッチングの様子を示す。図5(a)にお
いて横軸は時間、縦軸は電圧(mV)を表す。
Next, the operation for clock injection will be described. When a clock is injected into the QOS type comparator as shown in FIG. 1, the junction J7 is turned on, and a current flows in the direction of junctions J7 → J6 → J3 as shown in FIG. 4A. At this time, one of the junction J3 and the junction J6 is turned on. If the junction J6 is turned on, nothing is output.
The state in which nothing is output is defined as output "0". Figure 5
In (a), the joints J7, J6, J in the state of the output "0"
3 shows how J2 is switched. In FIG. 5A, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage (mV).

【0014】一方、接合J3がオンとなると、その直
後、図4(b)に示すように磁束量子が出力されると同
時に、インダクタンスL1と接合J2,J3で形成され
る超電導ループ内に磁束量子が入り、周回電流が流れ
る。その後、図4(c)のように接合J2がオンとなっ
て、元の状態に戻る。このように接合J3がオンとなっ
て、磁束量子が出力された状態を出力“1”とする。図
5(b)には、出力“1”の状態での接合J7,J6,
J3,J2のスイッチングの様子を示す。図5(b)に
おいては、第5図(a)と同様に横軸は時間、縦軸は電
圧(mV)を表す。
On the other hand, when the junction J3 is turned on, immediately after that, the flux quantum is output as shown in FIG. 4 (b), and at the same time, the flux quantum is generated in the superconducting loop formed by the inductance L1 and the junctions J2 and J3. Enters, and a circulating current flows. After that, the joint J2 is turned on as shown in FIG. 4C, and the original state is restored. In this way, the state in which the junction J3 is turned on and the magnetic flux quantum is output is the output “1”. In FIG. 5B, the joints J7, J6 and J7 in the state of the output “1” are shown.
The state of switching of J3 and J2 is shown. In FIG. 5B, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage (mV), as in FIG. 5A.

【0015】接合J3と接合J6のいずれがオンになる
か、すなわち出力が“1”になるか“0”になるかは、
入力電流の値によって決まる。従って、入力電流の値に
応じて出力が“1”,“0”のいずれかの値をとる比較
器の動作が実現される。
Which one of the junction J3 and the junction J6 is turned on, that is, whether the output is "1" or "0",
Determined by the value of input current. Therefore, the operation of the comparator in which the output takes a value of "1" or "0" according to the value of the input current is realized.

【0016】次に、バイアス電流に関して述べる。図1
に示したようにQOS型比較器にバイアス電流を注入す
ると、クロックが入力されたときに接合J3がオンにな
りやすくなるため、出力“1”の状態となる入力電流の
領域が増える。バイアス電流の値を調節することで、出
力“0”の状態と出力“1”の状態となる入力電流の領
域を等しくし、精度を上げることができる。
Next, the bias current will be described. Figure 1
When the bias current is injected into the QOS type comparator as shown in FIG. 3, the junction J3 is easily turned on when the clock is input, so that the area of the input current in the state of the output “1” is increased. By adjusting the value of the bias current, it is possible to equalize the regions of the input current that are in the state of the output “0” and the state of the output “1” and improve the accuracy.

【0017】上述したようなQOS型比較器は、従来の
技術の項で述べたように、インダクタンスL(L1,L
2,L3)の値が大きいと、出力の不確定状態が存在す
る。以下、QOS型比較器の出力不確定状態の発生メカ
ニズムについて述べる。インダクタンスLの値が大きい
場合、ある入力電流に対して、図4(b)の状態におい
て接合J2がオンとならない状態が存在する。接合J2
がオンとならない場合は、図2(b)に示したように元
の状態に比べて磁束量子が1個多く保持される。この状
態では、接合J3に流れる電流の向きは図2(b)中で
は上向きとなる。この状態で次のクロックが入力された
ときは、接合J3がオンとならずに、接合J6がオンと
なるため、比較器からは何も出力されない。つまり、1
個目のクロックが入力されたときには、比較器は出力を
発生するが、磁束量子が保持されてしまうために、2個
目のクロックが入力されたときは、出力を発生しない。
The QOS type comparator as described above has an inductance L (L1, L1) as described in the section of the prior art.
If the value of (2, L3) is large, an output uncertain state exists. The generation mechanism of the output uncertain state of the QOS type comparator will be described below. When the value of the inductance L is large, there is a state in which the junction J2 is not turned on in the state of FIG. 4B for a certain input current. Join J2
When is not turned on, one more magnetic flux quantum is held compared to the original state as shown in FIG. 2B. In this state, the direction of the current flowing through the junction J3 is upward in FIG. 2 (b). When the next clock is input in this state, the junction J3 is not turned on and the junction J6 is turned on, so that nothing is output from the comparator. That is, 1
The comparator generates an output when the second clock is input, but does not generate an output when the second clock is input because the magnetic flux quantum is held.

【0018】このような状態となる入力電流に対して
は、QOS型比較器の出力が“1”であるか、“0”で
あるかが不確定となる。この出力不確定状態での接合の
スイッチングの様子をさらに詳しく説明する。磁束量子
が1個多く保持されている状態では、図2(b)に示し
たようにJ3→J2→L1の向きに周回電流が流れてい
るので、接合J3は上向きの電流が流れている。
It is uncertain whether the output of the QOS comparator is "1" or "0" with respect to the input current in such a state. The state of switching of the junction in this output uncertain state will be described in more detail. In the state where one more magnetic flux quantum is held, the orbiting current flows in the direction of J3 → J2 → L1 as shown in FIG. 2B, and therefore the upward current flows in the junction J3.

【0019】この状態でクロックが注入されると、接合
J6がオンとなる。クロックに基づく電流は、図6
(a)のように接合J3だけでなく、接合J2にも流れ
る。周回電流とクロックに基づく電流が重なって、接合
J2がオンとなり、超電導ループ内の磁束量子が1個減
る。磁束量子は出力されずに、図6(b)のように元の
状態に戻る。さらに、クロックが入力されると磁束量子
を出力し、図2(b)の状態になる。これら一連の動作
を繰り返すので、QOS型比較器の出力は図7に示すよ
うにクロック毎に“1”と“0”を繰り返して不確定な
状態となる。図7において、横軸は時間、縦軸は電圧
(mV)を表す。入力電流の値を増加させた場合は、図
8に示すように出力“1”の状態から出力“0”の状態
への遷移期間に、このような出力不確定状態が発生す
る。
When the clock is injected in this state, the junction J6 is turned on. The current based on the clock is shown in FIG.
It flows not only to the joint J3 as in (a) but also to the joint J2. The orbiting current and the current based on the clock overlap, the junction J2 is turned on, and the flux quantum in the superconducting loop is reduced by one. The magnetic flux quantum is not output, and the state returns to the original state as shown in FIG. Further, when a clock is input, magnetic flux quanta are output, and the state shown in FIG. Since a series of these operations are repeated, the output of the QOS type comparator becomes an uncertain state by repeating "1" and "0" every clock as shown in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage (mV). When the value of the input current is increased, such an output uncertain state occurs during the transition period from the state of the output "1" to the state of the output "0" as shown in FIG.

【0020】一方、図1に示したQOS型比較器におけ
る入力電流周期(図3参照)は、インダクタンスL1の
値に反比例する。インダクタンスL1を特に入力インダ
クタンスと呼ぶことにする。入力インダクタンスL1の
値を2m-1 倍にすると、同じ入力電流の値に対して入
力電流周期は1/2m-1 となるので、比較器の出力の重
みは1/2m-1 となる。すなわち、あるL1の値を持つ
比較器の出力をアナログ−デジタル変換出力の最上位ビ
ットとすると、L1の値を2m-1 倍にした比較器の出力
はアナログ−デジタル変換出力の上位からmビット目と
なる。しかし、L1の値を増やすと前述したように、出
力の不確定状態が存在する。仮に超電導体にニオブ材料
を用いたとしても、QOS型比較器の出力不確定状態無
しでL1の値を4倍以上にすることは困難である。
On the other hand, the input current cycle (see FIG. 3) in the QOS type comparator shown in FIG. 1 is inversely proportional to the value of the inductance L1. The inductance L1 will be particularly called an input inductance. If the value of the input inductance L1 is multiplied by 2 m-1 , the input current period becomes 1/2 m-1 for the same input current value, so the weight of the output of the comparator is 1/2 m-1 . Become. That is, assuming that the output of the comparator having a certain value of L1 is the most significant bit of the analog-digital conversion output, the output of the comparator obtained by multiplying the value of L1 by 2 m-1 is m from the higher order of the analog-digital conversion output. It will be a bit. However, when the value of L1 is increased, as described above, the output uncertain state exists. Even if a niobium material is used for the superconductor, it is difficult to make the value of L1 four times or more without the output indeterminate state of the QOS type comparator.

【0021】このような問題を解決するため、本発明の
実施形態ではQOS型比較器の出力側に、出力不確定状
態の期間、つまり比較器の出力がクロックの注入毎に
“0”と“1”を交互に繰り返す期間に、強制的に
“1”を出力する出力回路を付加する。前述したよう
に、QOS型比較器に磁束量子が1個多く保持されてい
る状態においてクロックを入力すると、QOS型比較器
は出力を発生せずに元の状態に戻る。従って、QOS型
比較器の出力不確定な状態となる入力電流に対して、ク
ロック毎に出力は“1”と“0”を繰り返す。このよう
にQOS型比較器の出力がクロックの注入毎に“1”と
“0”を繰り返す出力不確定状態の期間では、QOS型
比較器器の後段の出力回路で強制的に“1”を出力する
ことにより、出力は“1”に確定する。
In order to solve such a problem, in the embodiment of the present invention, the output side of the QOS type comparator has a period of an output uncertain state, that is, the output of the comparator is "0" and "0" at every clock injection. An output circuit forcibly outputting "1" is added during a period in which "1" is alternately repeated. As described above, when a clock is input in the state where one more magnetic flux quantum is held in the QOS type comparator, the QOS type comparator returns to the original state without generating an output. Therefore, the output repeats "1" and "0" for each clock with respect to the input current in which the output of the QOS comparator becomes indeterminate. In this way, during the output uncertain state in which the output of the QOS type comparator repeats "1" and "0" at each clock injection, the output circuit in the subsequent stage of the QOS type comparator is forced to output "1". By outputting, the output is fixed at "1".

【0022】従って、高温超電導体を用いた場合のよう
にインダクタンスが大きくとも、精度の良いQOS型比
較器を用いたフラッシュ型アナログ−デジタル変換器を
実現できる。また、図1中のインダクタンスL1の値を
大きくして、入力電流周期を短くしたQOS型比較器を
実現することも容易に可能となる。以下に、出力回路を
含めたQOS型比較器の周辺回路について、具体的な実
施形態を説明する。
Therefore, even if the inductance is large as in the case of using the high temperature superconductor, it is possible to realize the flash type analog-digital converter using the QOS type comparator with high accuracy. It is also possible to easily realize a QOS type comparator with a short input current cycle by increasing the value of the inductance L1 in FIG. Specific embodiments of the peripheral circuit of the QOS type comparator including the output circuit will be described below.

【0023】(第1の実施形態)本発明の第1の実施形
態によると、QOS型比較器に対して、通常のクロック
に加えてQOS型比較器をリセットするためのリセット
クロックを注入する回路が付加され、さらにQOS型比
較器の後段に、クロックが注入された後に次のクロック
が注入されるまでの間にQOS型比較器から1個以上磁
束量子が入力されたときは、磁束量子を1個だけ出力す
る出力回路が付加される。
(First Embodiment) According to the first embodiment of the present invention, a circuit for injecting a reset clock for resetting the QOS type comparator into the QOS type comparator in addition to the normal clock. Is added, and when one or more magnetic flux quanta are input from the QOS type comparator between the injection of the clock and the injection of the next clock in the subsequent stage of the QOS type comparator, An output circuit that outputs only one is added.

【0024】具体的には、図9に示すようにQOS型比
較器1のクロック注入側に二逓倍器2が挿入され、さら
にQOS型比較器1の後段に出力回路として破壊読み出
しレジスタ3が付加される。QOS型比較器1は、図1
に示した通りの構成であるとする。
Specifically, as shown in FIG. 9, a doubler 2 is inserted on the clock injection side of a QOS type comparator 1, and a destructive read register 3 is added as an output circuit at the subsequent stage of the QOS type comparator 1. To be done. The QOS type comparator 1 is shown in FIG.
It is assumed that the configuration is as shown in.

【0025】二逓倍器2は、1個の磁束量子の入力に対
し、1個の磁束量子を出力した後にさらにもう1個の磁
束量子を出力する回路である。すなわち、二逓倍器2は
QOS型比較器1に通常のクロックを注入した後に、さ
らにリセットクロックを注入する。二逓倍器2は、例え
ば図10に示されるように、入力された第1のクロック
を二分岐する分岐器21と、二分岐された一方のクロッ
クを一定時間だけ遅延させる遅延器22、及び二分岐さ
れた他方のクロックと遅延器22で遅延されたクロック
を合成して第2のクロックとして出力する合成器23か
ら構成される。
The doubler 2 is a circuit that outputs one magnetic flux quantum and then outputs another magnetic flux quantum to the input of one magnetic flux quantum. That is, the doubler 2 injects a normal clock into the QOS type comparator 1 and then further injects a reset clock. The doubler 2 includes, for example, as shown in FIG. 10, a branching device 21 that bifurcates the input first clock, a delay device 22 that delays one of the bifurcated one clocks by a certain time, and a delay device 22. It is composed of a synthesizer 23 which synthesizes the other branched clock and the clock delayed by the delay device 22 and outputs the synthesized clock as a second clock.

【0026】保持していたデータをそのまま読み出すと
共に、保持していたデータが消滅(破壊)することを破
壊読み出し(destructive read out)と呼ぶ。本実施形
態で用いる破壊読み出しレジスタ3は、入力として磁束
量子を扱い、磁束量子が1回以上連続して入力されて
も、読み出し用クロックが注入されたときに磁束量子を
1個だけ出力し、初期状態に戻る素子である。破壊読み
出しレジスタ3には、二逓倍器2でリセットクロックが
生成されていないクロック(第1のクロック)が読み出
し用クロックとして注入される。
It is called destructive read out that the retained data is read as it is and the retained data disappears (destroys). The destructive read register 3 used in the present embodiment handles a magnetic flux quantum as an input, and even if the magnetic flux quantum is continuously input once or more, when the read clock is injected, only one magnetic flux quantum is output. It is an element that returns to the initial state. A clock (first clock) for which the reset clock is not generated by the doubler 2 is injected into the destructive read register 3 as a read clock.

【0027】図12には、出力不確定状態において図9
のように二逓倍器2及び破壊読み出しレジスタ3を付加
したときの図1中の接合J7,J6,J3,J2のスイ
ッチングと、破壊読み出しレジスタ3に注入されるクロ
ック及びレジスタ3の出力の様子を示す。図12におい
て横軸は時間、縦軸は電圧(mV)を表す。接合J7
は、二逓倍器2からのクロックによりスイッチングされ
る。図12中の接合J7のスイッチング波形に示される
ように、図5や図7中に示した本来のクロックに続け
て、リセットクロックがさらに注入される点がこれまで
の説明と異なる。
FIG. 12 shows the state of FIG. 9 in the output uncertain state.
The switching of the junctions J7, J6, J3, and J2 in FIG. 1 when the doubler 2 and the destructive read register 3 are added as described above, and the state of the clock injected into the destructive read register 3 and the output of the register 3 are shown. Show. In FIG. 12, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage (mV). Joined J7
Are switched by the clock from the doubler 2. As shown in the switching waveform of the junction J7 in FIG. 12, the point that the reset clock is further injected after the original clock shown in FIGS. 5 and 7 is different from the above description.

【0028】接合J3及びJ6は、クロックが注入され
る毎に交互にオンとなる。例えば、本来のクロックが注
入されたときは接合J3がオンとなり、このときQOS
型比較器1の出力状態は“1”となる。リセットクロッ
クが注入されたときは、接合J6がオンとなり、このと
きQOS型比較器1の出力状態は“0”となる。このよ
うに、QOS型比較器1の出力状態は“1”と“0”を
繰り返す。
Junctions J3 and J6 are alternately turned on each time the clock is injected. For example, when the original clock is injected, the junction J3 turns on, and at this time, the QOS
The output state of the type comparator 1 becomes "1". When the reset clock is injected, the junction J6 is turned on, and the output state of the QOS type comparator 1 is "0" at this time. Thus, the output state of the QOS type comparator 1 repeats "1" and "0".

【0029】破壊読み出しレジスタ3には、二逓倍器2
を通す前の第1のクロック(図12中のDのクロック)
が読み出し用クロックとして注入され、第1のクロック
が注入されてから次の第1のクロックが注入されるまで
の間に、QOS型比較器1から一度以上“1”が入力さ
れていれば、破壊読み出しレジスタ3から“1”が出力
される(図12中のDの出力)。破壊読み出しレジスタ
3にクロックが注入されてから、次のクロックが注入さ
れるまでの間にQOS型比較器1が“1”を出力する回
数は、入力電流が図8における“0”状態に対応する値
では0回、“1”状態では2回、出力不確定状態では1
回となる。これによって、破壊読み出しレジスタ3の出
力で見ると、QOS型比較器1の出力不確定状態が補償
されている。
The destructive read register 3 includes a doubler 2
First clock before passing through (clock of D in FIG. 12)
Is injected as the read clock, and if "1" is input from the QOS comparator 1 more than once between the injection of the first clock and the injection of the next first clock, "1" is output from the destructive read register 3 (output of D in FIG. 12). The number of times the QOS type comparator 1 outputs "1" between the time when the clock is injected into the destructive read register 3 and the time when the next clock is injected corresponds to the "0" state of the input current in FIG. Value is 0, 2 in "1" state, 1 in output indeterminate state
Times. As a result, when viewed from the output of the destructive read register 3, the output indeterminate state of the QOS type comparator 1 is compensated.

【0030】(第2の実施形態)本発明の第2の実施形
態では、QOS型比較器の後段に、2回クロックが入力
されると1回だけクロックを出力する回路と、クロック
が入力されてから次のクロックが注入されるまでの間に
1回以上磁束量子が入力されたときは、磁束量子を1個
だけ出力する出力回路が付加される。
(Second Embodiment) In the second embodiment of the present invention, a circuit that outputs a clock only once when a clock is input twice and a clock is input to the subsequent stage of the QOS type comparator. When a magnetic flux quantum is input more than once between the start and the next clock injection, an output circuit for outputting only one magnetic flux quantum is added.

【0031】具体的には、図13に示すように出力回路
を構成する破壊読み出しレジスタ3のクロック注入側
に、磁束量子が2度注入されると、磁束量子を1度出力
する二分周器4が挿入される。二分周器4では、入力さ
れるクロック(第1のクロック)のクロック周波数を1
/2倍したクロック(第3のクロック)が生成され、Q
OS型比較器1には二分周器4で分周される前のクロッ
ク(第1のクロック)が注入される。
Specifically, as shown in FIG. 13, when the magnetic flux quantum is injected twice into the clock injection side of the destructive read register 3 which constitutes the output circuit, the frequency divider 4 which outputs the magnetic flux quantum once. Is inserted. The divide-by-two frequency divider 4 sets the clock frequency of the input clock (first clock) to 1
A clock (third clock) multiplied by 2 is generated, and Q
A clock (first clock) before being divided by the frequency divider 4 is injected into the OS type comparator 1.

【0032】図14には、出力不確定状態において図1
3のように二分周器4及び破壊読み出しレジスタ3を付
加したときの図1中の接合J7,J6,J3,J2のス
イッチングと、破壊読み出しレジスタ3に注入されるク
ロック及びレジスタ3の出力の様子を示す。図14にお
いて、横軸は時間、縦軸は電圧(mV)を表す。接合J
7は、第1のクロックによりスイッチングされる。接合
J3及びJ6は、クロックが注入される毎に交互にオン
となる。例えば、本来のクロックが注入されたときは接
合J3がオンとなり、このときQOS型比較器1の出力
状態は“1”となる。QOS型比較器1の出力状態は、
接合J3がオンのとき“1”、接合J6がオンのとき
“0”となる。
FIG. 14 shows the state of FIG.
Switching of the junctions J7, J6, J3 and J2 in FIG. 1 when the frequency divider 4 and the destructive read register 3 are added as in No. 3, and the state of the clock injected into the destructive read register 3 and the output of the register 3. Indicates. In FIG. 14, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage (mV). Join J
7 is switched by the first clock. Junctions J3 and J6 are alternately turned on each time the clock is injected. For example, when the original clock is injected, the junction J3 is turned on, and at this time, the output state of the QOS type comparator 1 becomes "1". The output state of the QOS type comparator 1 is
It is "1" when the junction J3 is on, and "0" when the junction J6 is on.

【0033】破壊読み出しレジスタ3は、QOS型比較
器1に注入される第1のクロックの2倍の周期を持つ第
3のクロック(図14中のDのクロック)が二分周器4
から注入され、この第3のクロックが注入されたときだ
けQOS型比較器1の出力を読み出す(図14中のDの
出力)。破壊読み出しレジスタ3に第3のクロックが注
入されてから、次の第3のクロックが注入されるまでの
間に、QOS型比較器1は“0”と“1”を一度ずつ出
力する。従って、第1の実施形態と同様に、破壊読み出
しレジスタ3からは“1”のみが出力され、破壊読み出
しレジスタ3の出力においては、QOS型比較器1の出
力不確定状態が補償されていることになる。
In the destructive read register 3, a third clock (clock D in FIG. 14) having a period twice that of the first clock injected into the QOS type comparator 1 is divided into two.
The output of the QOS type comparator 1 is read only when this third clock is injected (the output of D in FIG. 14). The QOS type comparator 1 outputs "0" and "1" once after the third clock is injected into the destructive read register 3 and before the next third clock is injected. Therefore, as in the first embodiment, only "1" is output from the destructive read register 3, and the output of the destructive read register 3 compensates the output indeterminate state of the QOS type comparator 1. become.

【0034】(第3の実施形態)本発明の第3の実施形
態によると、QOS型比較器の後段にQOS型比較器の
現在の出力と1クロック前の出力との論理和を出力する
出力回路が付加される。
(Third Embodiment) According to a third embodiment of the present invention, an output for outputting a logical sum of the current output of the QOS type comparator and the output one clock before is output after the QOS type comparator. A circuit is added.

【0035】具体的には、図15に示すようにQOS型
比較器1の出力は分岐器5により二分岐される。分岐器
5の一方の出力はシフトレジスタ6を介して論理和ゲー
ト7の一方の入力端に供給され、他方の出力は論理和ゲ
ート7の他方の入力端に直接入力される。シフトレジス
タ6には、シフトクロックとしてQOS型比較器1に注
入されるクロックと同一クロックが供給される。論理和
ゲート7は、QOS型比較器1に注入されるクロックと
同一クロックが供給された時点での論理和を出力する。
Specifically, as shown in FIG. 15, the output of the QOS type comparator 1 is branched into two by the branching device 5. One output of the branching device 5 is supplied to one input end of the OR gate 7 via the shift register 6, and the other output is directly input to the other input end of the OR gate 7. The shift register 6 is supplied with the same clock as the clock injected into the QOS type comparator 1 as a shift clock. The OR gate 7 outputs the OR when the same clock as the clock injected into the QOS type comparator 1 is supplied.

【0036】図16に、出力不確定状態において図1中
の接合J7,J6,J3,J2のスイッチングと、論理
和ゲート7の入力クロック及び出力(図16中のORの
クロック及び出力)を示す。論理和ゲート7からはQO
S型比較器1の出力とこれをシフトレジスタ6によって
1クロック分(クロック周期)だけ遅延した出力との論
理和が出力される。すなわち、QOS型比較器1の出力
が“0”と“1”の繰り返しの場合、論理和ゲート7は
同一出力(“1”)を繰り返し出力する。従って、論理
和ゲート7からはQOS型比較器1の出力状態“1”の
みが出力されることにより、QOS型比較器1の出力不
確定状態が補償される。
FIG. 16 shows switching of the junctions J7, J6, J3 and J2 in FIG. 1 and the input clock and output of the OR gate 7 (clock and output of OR in FIG. 16) in the output uncertain state. . QO from OR gate 7
The logical sum of the output of the S-type comparator 1 and the output delayed by one clock (clock cycle) by the shift register 6 is output. That is, when the output of the QOS type comparator 1 repeats "0" and "1", the OR gate 7 repeatedly outputs the same output ("1"). Therefore, the OR gate 7 outputs only the output state "1" of the QOS type comparator 1, so that the output uncertain state of the QOS type comparator 1 is compensated.

【0037】(第4の実施形態)図17は、図9に示し
た第1の実施形態を一般化した構成を示しており、QO
S型比較器に対して、通常のクロックに加えてn−1個
のリセットクロックを注入する回路が付加され、さらに
QOS型比較器の後段に、クロックが注入された後に次
のクロックが注入されるまでの間にQOS型比較器から
n個以上磁束量子が入力されたときは、磁束量子を1個
だけ出力する出力回路が付加される。
(Fourth Embodiment) FIG. 17 shows a generalized configuration of the first embodiment shown in FIG.
A circuit for injecting n-1 reset clocks in addition to the normal clock is added to the S-type comparator, and a clock is injected and then the next clock is injected to the subsequent stage of the QOS-type comparator. When n or more magnetic flux quanta are input from the QOS type comparator until the above, an output circuit for outputting only one magnetic flux quanta is added.

【0038】具体的には、QOS型比較器11のクロッ
ク注入側にn逓倍器12(nは2以上の整数)が挿入さ
れ、さらにQOS型比較器11の後段に出力回路を構成
する破壊読み出しレジスタ13が付加される。QOS型
比較器11は、図1に示した通りの構成であるとする。
Specifically, the n multiplier 12 (n is an integer of 2 or more) is inserted on the clock injection side of the QOS type comparator 11, and the destructive read constituting the output circuit at the subsequent stage of the QOS type comparator 11. A register 13 is added. The QOS type comparator 11 is assumed to have the configuration shown in FIG.

【0039】(第5の実施形態)図18は、図13に示
した第2の実施形態を一般化した構成を示しており、Q
OS型比較器の後段に、n回クロックが入力されると1
回だけクロックを出力する回路と、クロックが入力され
てから次のクロックが注入されるまでの間にn回以上磁
束量子が入力されたときは、磁束量子を1個だけ出力す
る出力回路が付加される。
(Fifth Embodiment) FIG. 18 shows a generalized configuration of the second embodiment shown in FIG.
1 when the clock is input n times after the OS comparator
A circuit that outputs the clock only once and an output circuit that outputs only one flux quantum when the magnetic flux quantum is input n times or more between the input of the clock and the injection of the next clock To be done.

【0040】具体的には、出力回路を構成する破壊読み
出しレジスタ13のクロック注入側に、入力されるクロ
ック(第1のクロック)のクロック周波数を1/n倍し
たクロックを生成するn分周器14が挿入され、QOS
型比較器11にはn分周器14で分周される前のクロッ
クが注入される。
Specifically, an n frequency divider for generating a clock that is 1 / n times the clock frequency of the input clock (first clock) on the clock injection side of the destructive read register 13 that constitutes the output circuit. 14 is inserted, QOS
The clock before being divided by the n divider 14 is injected into the type comparator 11.

【0041】(第6の実施形態)図19には、図15に
示した第3の実施形態を一般化した構成を示す。QOS
型比較器の後段にQOS型比較器の現在の出力とn−1
クロック前までの出力との論理和を出力する出力回路が
付加される。
(Sixth Embodiment) FIG. 19 shows a generalized configuration of the third embodiment shown in FIG. QOS
The current output of the QOS type comparator and n-1
An output circuit that outputs a logical sum of the outputs up to the clock before is added.

【0042】具体的には、QOS型比較器11の出力は
分岐器15によりn分岐される。分岐器15のn個の出
力は、段数が順次1個ずつ異なる複数のシフトレジスタ
16を介して論理和ゲート17に入力される。シフトレ
ジスタ16には、QOS型比較器11に注入されるクロ
ックと同一クロックがシフトクロックとしてそれぞれ供
給される。論理和ゲート17は、QOS型比較器11に
注入されるクロックと同一クロックが供給された時点で
の論理和を出力する。上述した第4〜第6の実施形態に
よっても、第1〜第3の実施形態と同様の原理に基づい
て、QOS型比較器11の出力不確定状態が補償される
ことは明らかである。
Specifically, the output of the QOS type comparator 11 is branched into n by the branching device 15. The n outputs of the branching device 15 are input to the OR gate 17 through a plurality of shift registers 16 each having a different number of stages one by one. The same clock as the clock injected into the QOS type comparator 11 is supplied to the shift register 16 as a shift clock. The OR gate 17 outputs the OR when the same clock as the clock injected into the QOS comparator 11 is supplied. It is clear that the output uncertain state of the QOS type comparator 11 is also compensated by the fourth to sixth embodiments described above based on the same principle as that of the first to third embodiments.

【0043】次に、第1〜第6の実施形態で説明した出
力不確定状態の補償を行ったQOS型比較器を用いたフ
ラッシュ型アナログ−デジタル変換器の実施形態につい
て説明する。
Next, an embodiment of the flash type analog-digital converter using the QOS type comparator which compensates the output uncertain state described in the first to sixth embodiments will be described.

【0044】(第7の実施形態)図20に、本発明の第
7の実施形態に係るフラッシュ型アナログ−デジタル変
換器を示す。アナログ入力電流は、N個の抵抗R101
〜R10Nからなる分配回路によりN個の経路に等分配
されてN個のQOS型比較器101〜10Nに入力され
る。QOS型比較器101〜10Nの出力は、第1〜第
6の実施形態で説明した出力回路201〜20Nを介し
て、Nビットのアナログ−デジタル変換出力として取り
出される。出力回路201の出力は最上位ビット(MS
B)とし、出力回路20m(m=2,3,N)の出力は
上位からmビット目の出力とする(出力回路20Nの出
力は最下位ビット(LSB))。
(Seventh Embodiment) FIG. 20 shows a flash type analog-digital converter according to a seventh embodiment of the present invention. The analog input current is N resistors R101
.. R10N are equally distributed to N paths and input to N QOS type comparators 101 to 10N. The outputs of the QOS type comparators 101 to 10N are taken out as N-bit analog-digital conversion outputs via the output circuits 201 to 20N described in the first to sixth embodiments. The output of the output circuit 201 is the most significant bit (MS
B), and the output of the output circuit 20m (m = 2, 3, N) is the output of the m-th bit from the high-order (the output of the output circuit 20N is the least significant bit (LSB)).

【0045】ここで、QOS型比較器201〜20N内
の図1中に示した入力インダクタンスL1の値について
は、図21(a)に示すようにアナログ−デジタル変換
出力の最上位ビットに対応するQOS型比較器201内
のL1の値をL1=Lとすると、図21(b)に示
すようにアナログ−デジタル変換出力の上位からmビッ
ト目に対応するQOS型比較器20m内のL1の値をL
1=2m-1とする。すると、アナログ−デジタル
変換出力の最上位ビットに対応するQOS型比較器20
1の入力電流周期に対して、アナログ−デジタル変換出
力の上位からmビット目に対応するQOS型比較器20
mの入力電流周期は2m-1 倍となる。
Here, the value of the input inductance L1 shown in FIG. 1 in the QOS type comparators 201 to 20N corresponds to the most significant bit of the analog-digital conversion output as shown in FIG. 21 (a). Assuming that the value of L1 in the QOS type comparator 201 is L1 = L 0 , as shown in FIG. 21B, the value of L1 in the QOS type comparator 20m corresponding to the m-th bit from the higher order of the analog-digital conversion output is Value is L
1 = 2 m-1 L 0 . Then, the QOS type comparator 20 corresponding to the most significant bit of the analog-digital conversion output.
The QOS type comparator 20 corresponding to the m-th bit from the higher order of the analog-digital conversion output for one input current cycle.
The input current period of m becomes 2 m-1 times.

【0046】このような構成により、出力回路201〜
20Nの出力からNビットのアナログ−デジタル変換出
力を得ることができる。
With such a configuration, the output circuits 201 to 201
An N-bit analog-digital conversion output can be obtained from the output of 20N.

【0047】(第8の実施形態)図22は、本発明の第
8の実施形態に係るフラッシュ型アナログ−デジタル変
換器であり、アナログ入力電流がN個のインダクタL1
01〜L10Nからなる分配回路によりN個の経路に等
分配されてN個のQOS型比較器101〜10Nに入力
される点が第7の実施形態と異なる。QOS型比較器2
01〜20N内の図1中に示した入力インダクタンスL
1の値については、第7の実施形態と同様に設定され
る。
(Eighth Embodiment) FIG. 22 shows a flash type analog-to-digital converter according to an eighth embodiment of the present invention, in which an inductor L1 having N analog input currents.
The seventh embodiment is different from the seventh embodiment in that it is equally distributed to N paths by a distribution circuit composed of 01 to L10N and is input to N QOS type comparators 101 to 10N. QOS type comparator 2
The input inductance L shown in FIG.
The value of 1 is set as in the seventh embodiment.

【0048】以上述べたように、本発明の実施形態によ
ればインダクタンスの大きい高温超電導体を用いた場合
のQOS型比較器の出力不確定状態を補償して高精度の
アナログ−デジタル変換を実現することができ、ニオブ
材料に比べて冷却の費用を大幅に安価にすることが可能
となる。また、QOS型比較器の出力不確定状態の補償
を小規模な回路によって実現できるため、プロセス技術
が未成熟な高温超電導体に適している。さらに、アナロ
グ−デジタル変換精度が向上し、特に静特性(低周波入
力、低速サンプリング)では誤差が非常に小さいことが
期待でき、超電導体としてニオブ材料を用いた場合に応
用しても、アナログ−デジタル変換精度が上がる可能性
がある。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the output uncertain state of the QOS type comparator in the case of using the high temperature superconductor having a large inductance is compensated to realize the highly accurate analog-digital conversion. Therefore, the cost of cooling can be significantly reduced as compared with the niobium material. Further, since the output uncertain state of the QOS type comparator can be compensated by a small-scale circuit, it is suitable for a high temperature superconductor whose process technology is immature. Furthermore, the accuracy of analog-to-digital conversion is improved, and it can be expected that the error will be very small especially in static characteristics (low-frequency input, low-speed sampling). Even if it is applied when a niobium material is used as a superconductor, Digital conversion accuracy may increase.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば超
電導体を用いたアナログ−デジタル変換器において、比
較器の出力不確定状態を補償して高精度のアナログ−デ
ジタル変換を実現することができる。
As described above, according to the present invention, in the analog-digital converter using the superconductor, it is possible to compensate the output uncertain state of the comparator and realize the high-precision analog-digital conversion. You can

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

【図1】QOS型比較器の一例の構成を示す回路図FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an example of a QOS type comparator.

【図2】QOS型比較器の基本動作を説明する図FIG. 2 is a diagram explaining a basic operation of a QOS type comparator.

【図3】QOS型比較器の入力電流に対する周期的応答
を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a periodic response of a QOS comparator to an input current.

【図4】QOS型比較器のクロックに対する動作の遷移
を説明する図
FIG. 4 is a diagram for explaining a transition of operation with respect to a clock of a QOS comparator.

【図5】QOS型比較器の出力“1”及び“0”の状態
での各接合のスイッチングの様子を示す図
FIG. 5 is a diagram showing a switching state of each junction in a state where outputs of the QOS type comparator are “1” and “0”.

【図6】QOS型比較器の出力不確定状態の動作原理に
ついて説明する図
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation principle of an output indeterminate state of a QOS type comparator.

【図7】QOS型比較器の出力不確定状態が生じるとき
の各接合のスイッチングの様子を示す図
FIG. 7 is a diagram showing a switching state of each junction when an output indeterminate state of a QOS type comparator occurs.

【図8】QOS型比較器の出力不確定状態の発生の様子
を示す図
FIG. 8 is a diagram showing how an output indeterminate state of a QOS type comparator occurs.

【図9】本発明の第1の実施形態に係るQOS型比較器
の出力不確定状態を補償する回路の構成図
FIG. 9 is a configuration diagram of a circuit for compensating for an output uncertain state of the QOS type comparator according to the first embodiment of the present invention.

【図10】二逓倍器の具体的な構成例を示す図FIG. 10 is a diagram showing a specific configuration example of a doubler.

【図11】破壊読み出しレジスタの具体的な構成を示す
FIG. 11 is a diagram showing a specific configuration of a destructive read register.

【図12】同実施形態におけるQOS型比較器の出力不
確定状態が生じるときの各接合のスイッチングの様子と
破壊読み出しレジスタの動作を示す図
FIG. 12 is a diagram showing a switching state of each junction and an operation of a destructive read register when an output indeterminate state of the QOS type comparator occurs in the same embodiment;

【図13】本発明の第2の実施形態に係るQOS型比較
器の出力不確定状態を補償する回路の構成図
FIG. 13 is a configuration diagram of a circuit for compensating for an output uncertain state of a QOS type comparator according to a second embodiment of the present invention.

【図14】同実施形態におけるQOS型比較器の出力不
確定状態が生じるときの各接合のスイッチングの様子と
破壊読み出しレジスタの動作を示す図
FIG. 14 is a view showing a switching state of each junction and an operation of a destructive read register when an output indeterminate state of the QOS type comparator occurs in the same embodiment.

【図15】本発明の第3の実施形態に係るQOS型比較
器の出力不確定状態を補償する回路の構成図
FIG. 15 is a configuration diagram of a circuit for compensating for an output uncertain state of a QOS type comparator according to a third embodiment of the present invention.

【図16】同実施形態におけるQOS型比較器の出力不
確定状態が生じるときの各接合のスイッチングの様子と
OR回路の動作を示す図
FIG. 16 is a diagram showing a switching state of each junction and an operation of an OR circuit when an output uncertain state of the QOS type comparator occurs in the same embodiment.

【図17】第1の実施形態を一般化した本発明の第4の
実施形態に係るQOS型比較器の出力不確定状態を補償
する回路の構成図
FIG. 17 is a configuration diagram of a circuit for compensating for an output uncertain state of a QOS type comparator according to a fourth embodiment of the present invention, which is a generalization of the first embodiment.

【図18】第2の実施形態を一般化した本発明の第5の
実施形態に係るQOS型比較器の出力不確定状態を補償
する回路の構成図
FIG. 18 is a configuration diagram of a circuit for compensating for an output uncertain state of a QOS type comparator according to a fifth embodiment of the present invention, which is a generalization of the second embodiment.

【図19】第3の実施形態を一般化した本発明の第6の
実施形態に係るQOS型比較器の出力不確定状態を補償
する回路の構成図
FIG. 19 is a configuration diagram of a circuit for compensating for an output uncertain state of a QOS type comparator according to a sixth embodiment of the present invention, which is a generalization of the third embodiment.

【図20】本発明の第7の実施形態に係るアナログ−デ
ジタル変換器の構成を示す図
FIG. 20 is a diagram showing a configuration of an analog-digital converter according to a seventh embodiment of the present invention.

【図21】同実施形態における最上位ビット及び上位か
らmビット目のQOS型比較器の入力インダクタンスに
ついて説明する図
FIG. 21 is a view for explaining the input inductance of the most significant bit and the m-th bit QOS type comparator in the same embodiment.

【図22】本発明の第8の実施形態に係るアナログ−デ
ジタル変換器の構成を示す図
FIG. 22 is a diagram showing a configuration of an analog-digital converter according to an eighth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…QOS型比較器 2…二逓倍器 3…破壊読み出しレジスタ 4…二分周器 5…分岐器 6…シフトレジスタ 7…論理和ゲート 11…QOS型比較器 12…n逓倍器 13…破壊読み出しレジスタ 14…n分周器 15…分岐器 16…シフトレジスタ 17…論理和ゲート 101〜10N…QOS型比較器 201〜20N…出力回路 R101〜R10N…分配用抵抗 L101〜L10N…分配用インダクタ 1 ... QOS type comparator 2 ... Doubler 3 ... Destruction read register 4 ... Divider 5 ... switch 6 ... Shift register 7 ... OR gate 11 ... QOS type comparator 12 ... n multiplier 13 ... Destruction read register 14 ... n divider 15 ... turnout 16 ... Shift register 17 ... OR gate 101-10N ... QOS type comparator 201-20N ... Output circuit R101 to R10N ... Distribution resistors L101 to L10N ... Distribution inductor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 英行 東京都江東区東雲1丁目14番3号 財団法 人国際超電導産業技術研究センター超電導 工学研究所内 (72)発明者 樽谷 良信 東京都江東区東雲1丁目14番3号 財団法 人国際超電導産業技術研究センター超電導 工学研究所内 (72)発明者 田辺 圭一 東京都江東区東雲1丁目14番3号 財団法 人国際超電導産業技術研究センター超電導 工学研究所内 Fターム(参考) 4M113 AC02 AD21 CA34 5J022 AA06 BA01 CE01 CE08 CF01   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hideyuki Sugiyama             Foundation law, 1-14-3 Shinonome, Koto-ku, Tokyo             International Superconductivity Industrial Technology Research Center Superconductivity             Engineering Research Center (72) Inventor Yoshinobu Tarutani             Foundation law, 1-14-3 Shinonome, Koto-ku, Tokyo             International Superconductivity Industrial Technology Research Center Superconductivity             Engineering Research Center (72) Inventor Keiichi Tanabe             Foundation law, 1-14-3 Shinonome, Koto-ku, Tokyo             International Superconductivity Industrial Technology Research Center Superconductivity             Engineering Research Center F-term (reference) 4M113 AC02 AD21 CA34                 5J022 AA06 BA01 CE01 CE08 CF01

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】超電導体を用いて構成されるアナログ−デ
ジタル変換器において、 入力電流を複数の経路に分配する分配回路と、 分配された入力電流を受け、クロック注入時の入力電流
の値に依存して出力が第1及び第2の値のいずれかの値
をとる複数の比較器と、 前記比較器の出力側にそれぞれ設けられ、前記クロック
が注入される毎に該比較器の出力が第1及び第2の値を
交互に繰り返す期間には第1の値を出力し、それ以外の
期間には該比較器の出力の値をそのまま出力してアナロ
グ−デジタル変換出力の各ビットとする出力回路とを具
備する超電導体を用いたアナログ−デジタル変換器。
1. An analog-to-digital converter configured by using a superconductor, wherein a distribution circuit that distributes an input current to a plurality of paths and a distributed input current are received, and a value of the input current at the time of clock injection is set. A plurality of comparators each of which has an output that is one of the first and second values, and an output of the comparator that is provided on the output side of the comparator and that outputs each time the clock is injected. During the period in which the first and second values are alternately repeated, the first value is output, and during the other periods, the output value of the comparator is output as it is and used as each bit of the analog-digital conversion output. An analog-digital converter using a superconductor having an output circuit.
【請求項2】第1のクロックの入力毎に第2のクロック
をn個(nは2以上の整数)ずつ生成して前記比較器に
注入する逓倍器を有し、前記出力回路は、前記第1のク
ロックが注入される毎に前記比較器から出力される第1
の値を読み出す破壊読み出しレジスタである請求項1記
載の超電導体を用いたアナログ−デジタル変換器。
2. A multiplier for injecting n second clocks (n is an integer of 2 or more) for each first clock input and injecting the second clocks into the comparator, wherein the output circuit is The first output from the comparator each time the first clock is injected
An analog-digital converter using a superconductor according to claim 1, wherein the analog-digital converter is a destructive read register for reading the value of.
【請求項3】入力される第1のクロックの周波数を1/
n倍(nは2以上の整数)した第3のクロックを生成す
る分周器を有し、前記比較器は前記第1のクロックが注
入され、前記出力回路は、前記第3のクロックが注入さ
れる毎に前記比較器から出力される第1の値を読み出す
破壊読み出しレジスタである請求項1記載の超電導体を
用いたアナログ−デジタル変換器。
3. The frequency of the first clock input is 1 /
It has a frequency divider that generates a third clock multiplied by n times (n is an integer of 2 or more), the comparator is injected with the first clock, and the output circuit is injected with the third clock. The analog-to-digital converter using a superconductor according to claim 1, wherein the analog-to-digital converter is a destructive read register for reading the first value output from the comparator every time the reset is performed.
【請求項4】前記出力回路は、前記比較器に注入される
連続するn個(nは2以上の整数)のクロックに対応す
る該比較器の出力の論理和を出力する請求項1記載の超
電導体を用いたアナログ−デジタル変換器。
4. The output circuit outputs a logical sum of outputs of the comparators corresponding to consecutive n clocks (n is an integer of 2 or more) injected into the comparators. An analog-digital converter that uses a superconductor.
【請求項5】前記複数の比較器は、前記アナログ−デジ
タル変換出力の各ビットにそれぞれ対応して設けられ、
アナログ−デジタル変換出力の最上位ビットに対応する
比較器の入力電流周期に対して、アナログ−デジタル変
換出力の上位からmビット目(mは任意の整数)に対応
する比較器の入力電流周期が2m-1 倍に設定されている
請求項1記載の超電導体を用いたアナログ−デジタル変
換器。
5. The plurality of comparators are provided corresponding to each bit of the analog-digital conversion output,
With respect to the input current cycle of the comparator corresponding to the most significant bit of the analog-digital conversion output, the input current cycle of the comparator corresponding to the m-th bit (m is an arbitrary integer) from the high order of the analog-digital conversion output is An analog-digital converter using a superconductor according to claim 1, which is set to 2 m-1 times.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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