JP2838596B2 - 超伝導トグルフリップフロップ回路およびカウンタ回路 - Google Patents
超伝導トグルフリップフロップ回路およびカウンタ回路Info
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/38—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of superconductive devices
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K23/00—Pulse counters comprising counting chains; Frequency dividers comprising counting chains
- H03K23/76—Pulse counters comprising counting chains; Frequency dividers comprising counting chains using magnetic cores or ferro-electric capacitors
- H03K23/763—Pulse counters comprising counting chains; Frequency dividers comprising counting chains using magnetic cores or ferro-electric capacitors using superconductive devices
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Description
【０００１】
【発明の利用分野】本発明は極低温で動作する超伝導ス
ィッチング回路に係わり、特にジョセフソン接合を使っ
てパラメトロン型のスイッチング回路である量子磁束パ
ラメトロンを使ってカウンタ回路とその応用に関する。
ィッチング回路に係わり、特にジョセフソン接合を使っ
てパラメトロン型のスイッチング回路である量子磁束パ
ラメトロンを使ってカウンタ回路とその応用に関する。
【０００２】
【発明の背景】ジョセフソン接合を使ったパラメトロン
型のスイッチング回路である量子磁束パラメトロン（Ｑ
uantum Ｆlux Ｐarametron 以下ＱＦＰ）は当技術分野
では公知であり、昭和５９年度理化学研究所シンポジウ
ム予稿集１−３頁、４８−７８頁、９６−１０２頁、昭
和６０年度理化学研究所シンポジウム予稿集１−１３
頁、昭和６１年度理化学研究所シンポジウム予稿集５３
−５８頁、昭和６２年度理化学研究所シンポジウム予稿
集６８−７４頁、昭和６３年度理化学研究所シンポジウ
ム予稿集７８−９５頁、平成１年度理化学研究所シンポ
ジウム予稿集４１−５３頁に開示されている。量子磁束
パラメトロンは量子化された直流磁束を信号媒体として
使う、新しい動作原理に基づくスイッチング回路で、極
めて小さな消費電力で高速の動作を行うため、高速デジ
タル素子として優れている。
型のスイッチング回路である量子磁束パラメトロン（Ｑ
uantum Ｆlux Ｐarametron 以下ＱＦＰ）は当技術分野
では公知であり、昭和５９年度理化学研究所シンポジウ
ム予稿集１−３頁、４８−７８頁、９６−１０２頁、昭
和６０年度理化学研究所シンポジウム予稿集１−１３
頁、昭和６１年度理化学研究所シンポジウム予稿集５３
−５８頁、昭和６２年度理化学研究所シンポジウム予稿
集６８−７４頁、昭和６３年度理化学研究所シンポジウ
ム予稿集７８−９５頁、平成１年度理化学研究所シンポ
ジウム予稿集４１−５３頁に開示されている。量子磁束
パラメトロンは量子化された直流磁束を信号媒体として
使う、新しい動作原理に基づくスイッチング回路で、極
めて小さな消費電力で高速の動作を行うため、高速デジ
タル素子として優れている。
【０００３】量子磁束パラメトロンを使ったフリップフ
ロップ回路は既に昭和５９年度理化学研究所シンポジウ
ム予稿集９９頁に開示されている。この回路はｒｆ−Ｓ
ＱＵＩＤとＱＦＰを組み合わせた構造で、該ｒｆ−ＳＱ
ＵＩＤでデータを保持し、該ＱＦＰで保持されたデータ
を読み出す構成である。デジタル回路を用いた論理要素
でカウンタ回路を重要な位置を占めている。特に高速で
パルスの数を計数する高速カウンタ回路の用途は広く、
計算機ばかりでなく、アナログ・デジタル変換器等にも
応用できる。カウンタ回路は原理的にフリップ・フロッ
プ回路と組合せ回路で構成できる。この原理からすれ
ば、ＱＦＰを使い、該フリップ・フロップ回路といくつ
かのＱＦＰで構成された組合せ論理回路でカウンタ回路
構成できることになる。しかし、ＱＦＰは多相の交流電
流で励振される回路であり、この為この様な構成でカウ
ンタ回路を構成するには以下に示す欠点がある。 １）組合せ論理回路、フリップ・フロップ回路が多相の
交流信号に同期して動作するため、高速に動作させるた
めには高周波かつ位相遅れが正確に制御された交流の励
振信号が必要である。 ２）該高周波交流励振電流に同期した入力パルスをカウ
ントするため、ランダムに到着するパルスを計数できな
い。
ロップ回路は既に昭和５９年度理化学研究所シンポジウ
ム予稿集９９頁に開示されている。この回路はｒｆ−Ｓ
ＱＵＩＤとＱＦＰを組み合わせた構造で、該ｒｆ−ＳＱ
ＵＩＤでデータを保持し、該ＱＦＰで保持されたデータ
を読み出す構成である。デジタル回路を用いた論理要素
でカウンタ回路を重要な位置を占めている。特に高速で
パルスの数を計数する高速カウンタ回路の用途は広く、
計算機ばかりでなく、アナログ・デジタル変換器等にも
応用できる。カウンタ回路は原理的にフリップ・フロッ
プ回路と組合せ回路で構成できる。この原理からすれ
ば、ＱＦＰを使い、該フリップ・フロップ回路といくつ
かのＱＦＰで構成された組合せ論理回路でカウンタ回路
構成できることになる。しかし、ＱＦＰは多相の交流電
流で励振される回路であり、この為この様な構成でカウ
ンタ回路を構成するには以下に示す欠点がある。 １）組合せ論理回路、フリップ・フロップ回路が多相の
交流信号に同期して動作するため、高速に動作させるた
めには高周波かつ位相遅れが正確に制御された交流の励
振信号が必要である。 ２）該高周波交流励振電流に同期した入力パルスをカウ
ントするため、ランダムに到着するパルスを計数できな
い。
【０００４】以上に示した従来技術によるカウンタ回路
の欠点は、組合せ回路およびフリップ・フロップ回路が
多相の交流電流により励振されることに起因している。
の欠点は、組合せ回路およびフリップ・フロップ回路が
多相の交流電流により励振されることに起因している。
【０００５】
【発明の目的】本発明の目的は、ＱＦＰを使って、ラン
ダムに到着する高速カウンタ回路を実現することにあ
る。
ダムに到着する高速カウンタ回路を実現することにあ
る。
【０００６】
【発明の概要】この目的の為に、本発明では入力パルス
で動作するトグルフリップ・フロップ回路をｒｆ−ＳＱ
ＵＩＤとＱＦＰで構成し、該回路を直列に接続したカウ
ンタ回路を提案する。
で動作するトグルフリップ・フロップ回路をｒｆ−ＳＱ
ＵＩＤとＱＦＰで構成し、該回路を直列に接続したカウ
ンタ回路を提案する。
【０００７】
【発明の実施例】以下に実施例を用いて本発明を説明す
る。図２ａは本発明で使うトグルフリップ・フロップで
使うｒｆ−ＳＱＵＩＤの動作を説明する図である。ｒｆ
−ＳＱＵＩＤ１００はジョセフソン接合１０１とインダ
クタ１０２およびトランス１０３からなる超伝導閉回路
から構成される。該超伝導閉回路には該トランス１０３
を介して１次巻線１０４に流れる電流によりバイアス磁
束φb が印加される。バイアス磁束φb の位相角φb を
磁束量子φ0 ＝2.０７×１０-5Ｗを使ってφb ＝２πφ
b ／φ0 と定義すれば、図２ａに示すｒｆ−ＳＱＵＩＤ
は磁束の量子化法則を用いて(1) 式で記述される。
る。図２ａは本発明で使うトグルフリップ・フロップで
使うｒｆ−ＳＱＵＩＤの動作を説明する図である。ｒｆ
−ＳＱＵＩＤ１００はジョセフソン接合１０１とインダ
クタ１０２およびトランス１０３からなる超伝導閉回路
から構成される。該超伝導閉回路には該トランス１０３
を介して１次巻線１０４に流れる電流によりバイアス磁
束φb が印加される。バイアス磁束φb の位相角φb を
磁束量子φ0 ＝2.０７×１０-5Ｗを使ってφb ＝２πφ
b ／φ0 と定義すれば、図２ａに示すｒｆ−ＳＱＵＩＤ
は磁束の量子化法則を用いて(1) 式で記述される。
【０００８】 θ＋２π（Im Lr/φ0 )sinθ−φb ＝２πN・・・・・ (1) ここで、θはジョセフソン接合１０１の位相角、Imは該
ジョセフソン接合１０１の臨界電流、Lrはｒｆ−ＳＱＵ
ＩＤのインダクタ１０２のインダクタンス値、Ｎは整数
である。図２ｂにＮ＝０の時のθとφb の関係を示して
いる。ImとLrの積をφ0 ／２πより大きくすると図２ｂ
に示すヒステリシス特性を示す様になる。この様なヒス
テリシス特性を持つｒｆ−ＳＱＵＩＤでバイアス位相角
φb をπにすると該ｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００の動作点は
Ａ点またはＢ点になる。ここで、Ａ点をデジタル信号の
“１”に、Ｂ点をデジタル信号の“０”に対応させる
と、該ｒｆ−ＳＱＵＩＤはフリップ・フロップ回路を構
成する。Ａ点からＢ点に遷移させるには図２ｂのヒステ
リシス特性に従ってバイアス位相角を減少させるか、外
部より電流を流して該ジョセフソン接合の位相角を減少
させてＡ→Ｂ線上を移動させる。同様にＢ点からＡ点に
移動させるにはＢ→Ａ線上を移動させる。
ジョセフソン接合１０１の臨界電流、Lrはｒｆ−ＳＱＵ
ＩＤのインダクタ１０２のインダクタンス値、Ｎは整数
である。図２ｂにＮ＝０の時のθとφb の関係を示して
いる。ImとLrの積をφ0 ／２πより大きくすると図２ｂ
に示すヒステリシス特性を示す様になる。この様なヒス
テリシス特性を持つｒｆ−ＳＱＵＩＤでバイアス位相角
φb をπにすると該ｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００の動作点は
Ａ点またはＢ点になる。ここで、Ａ点をデジタル信号の
“１”に、Ｂ点をデジタル信号の“０”に対応させる
と、該ｒｆ−ＳＱＵＩＤはフリップ・フロップ回路を構
成する。Ａ点からＢ点に遷移させるには図２ｂのヒステ
リシス特性に従ってバイアス位相角を減少させるか、外
部より電流を流して該ジョセフソン接合の位相角を減少
させてＡ→Ｂ線上を移動させる。同様にＢ点からＡ点に
移動させるにはＢ→Ａ線上を移動させる。
【０００９】図２ａの回路はデータを保持するフリップ
・フロップ回路の動作を行なうが、この回路を用いて、
入力信号で動作するカウンタ回路を構成するには更に工
夫が必要である。本発明ではＱＦＰを使った回路で、ラ
ンダムに入力されるパルスを計数するのに以下の方法を
採用した。 １）入力信号を励振電流として使い、パルスが印加され
る毎にＱＦＰ他の回路が動作する。 ２）入力パルスが印加される毎に該フリップ・フロップ
回路の保持しているデータが反転する、いわゆるトグル
フリップ・フロップを採用し、該トグルフリップ・フロ
ップを多段に接続してカウンタ回路を構成する。
・フロップ回路の動作を行なうが、この回路を用いて、
入力信号で動作するカウンタ回路を構成するには更に工
夫が必要である。本発明ではＱＦＰを使った回路で、ラ
ンダムに入力されるパルスを計数するのに以下の方法を
採用した。 １）入力信号を励振電流として使い、パルスが印加され
る毎にＱＦＰ他の回路が動作する。 ２）入力パルスが印加される毎に該フリップ・フロップ
回路の保持しているデータが反転する、いわゆるトグル
フリップ・フロップを採用し、該トグルフリップ・フロ
ップを多段に接続してカウンタ回路を構成する。
【００１０】図１は本発明によるトグルフリップ・フロ
ップの概念図である。図１のトグルフリップ・フロップ
は図２ａに示すｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００のインダクタ１
０２に同相で磁束結合したインダクタ２１０で該ｒｆ−
ＳＱＵＩＤ１００に流れる循環電流を検出しその信号を
電流増幅器２００に入力する。電流増幅器２００の動作
はＱＦＰの動作を念頭に置いたもので、その動作は以下
に示す通りである。
ップの概念図である。図１のトグルフリップ・フロップ
は図２ａに示すｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００のインダクタ１
０２に同相で磁束結合したインダクタ２１０で該ｒｆ−
ＳＱＵＩＤ１００に流れる循環電流を検出しその信号を
電流増幅器２００に入力する。電流増幅器２００の動作
はＱＦＰの動作を念頭に置いたもので、その動作は以下
に示す通りである。
【００１１】電流増幅器２００は増幅器２０１と励振イ
ンダクタ２０２から構成され、該増幅器２０１は該励振
線２０２に入力線２０３を介して入力パルス信号が印加
された時だけ活性化されて該入力信号を増幅し、増幅し
た出力電流信号を出力線２２１に出力する。出力線２２
１は帰還インダクタ２２０に接続されている。帰還イン
ダクタ２２０はｒｆ−ＳＱＵＩＤのインダクタ１０２に
逆相で磁気結合しており、該電流増幅器２００の出力電
流はｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００の循環電流と同方向の電流
を該ｒｆ−ＳＱＵＩＤの閉回路に誘起し、この誘起され
た電流が該ｒｆ−ＳＱＵＩＤの循環電流の方向を反転さ
せ、フリップ・フロップ回路の保持信号を反転させる。
この動作で入力パルス信号が励振信号になっていること
は本回路方式の特徴として挙げられる。
ンダクタ２０２から構成され、該増幅器２０１は該励振
線２０２に入力線２０３を介して入力パルス信号が印加
された時だけ活性化されて該入力信号を増幅し、増幅し
た出力電流信号を出力線２２１に出力する。出力線２２
１は帰還インダクタ２２０に接続されている。帰還イン
ダクタ２２０はｒｆ−ＳＱＵＩＤのインダクタ１０２に
逆相で磁気結合しており、該電流増幅器２００の出力電
流はｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００の循環電流と同方向の電流
を該ｒｆ−ＳＱＵＩＤの閉回路に誘起し、この誘起され
た電流が該ｒｆ−ＳＱＵＩＤの循環電流の方向を反転さ
せ、フリップ・フロップ回路の保持信号を反転させる。
この動作で入力パルス信号が励振信号になっていること
は本回路方式の特徴として挙げられる。
【００１２】図３は該電流増幅器２００にＱＦＰ２５０
を採用した場合の本発明の実施例である。ＱＦＰ２５０
は２個のジョセフソン接合２５１、２５２と２個の励振
インダクタ２５３、２５４からなる超伝導閉回路を該励
振線２０２を介して励振する構造である。このＱＦＰの
動作はさきに挙げた理化学研究所シンポジュウムに開示
されている。ＱＦＰは２端子素子であるので入力信号と
出力信号が混じり合う。このため、図２の電流増幅器２
００を単純にＱＦＰ２５０に置き換えただけでは所望の
機能を発揮できない。図３では、入力信号と出力信号を
分離するための原理的な方法を示している。即ち、図３
ではスイッチ２６０を用いて入力信号と出力信号の切り
換えをおこなう。この回路構成では、ＱＦＰ２５０が励
振される以前はスイッチ２６０はインダクタ２１０に接
続されｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００信号が該ＱＦＰ２５０に
導かれる。ＱＦＰが励振された後スイッチ２６０は帰還
インダクタ２２０に接続され、該ＱＦＰ２５０の出力電
流は帰還インダクタ２２０に導かれ該ｒｆ−ＳＱＵＩＤ
１００の保持信号（循環電流）を反転させる。
を採用した場合の本発明の実施例である。ＱＦＰ２５０
は２個のジョセフソン接合２５１、２５２と２個の励振
インダクタ２５３、２５４からなる超伝導閉回路を該励
振線２０２を介して励振する構造である。このＱＦＰの
動作はさきに挙げた理化学研究所シンポジュウムに開示
されている。ＱＦＰは２端子素子であるので入力信号と
出力信号が混じり合う。このため、図２の電流増幅器２
００を単純にＱＦＰ２５０に置き換えただけでは所望の
機能を発揮できない。図３では、入力信号と出力信号を
分離するための原理的な方法を示している。即ち、図３
ではスイッチ２６０を用いて入力信号と出力信号の切り
換えをおこなう。この回路構成では、ＱＦＰ２５０が励
振される以前はスイッチ２６０はインダクタ２１０に接
続されｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００信号が該ＱＦＰ２５０に
導かれる。ＱＦＰが励振された後スイッチ２６０は帰還
インダクタ２２０に接続され、該ＱＦＰ２５０の出力電
流は帰還インダクタ２２０に導かれ該ｒｆ−ＳＱＵＩＤ
１００の保持信号（循環電流）を反転させる。
【００１３】図４は該スイッチ２６０をＱＦＰを使って
実現した実施例である。図４の実施例では、電流増幅器
２００を２個のＱＦＰ２５０−１、２５０−２と遅延素
子３００から構成する。インダクタ２１０で検出した該
ｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００の信号は第１のＱＦＰ２５０−
１に印加される。該第１のＱＦＰ２５０−１の出力信号
は第２のＱＦＰ２５０−２に入力される。該第２のＱＦ
Ｐ２５０−２の出力信号は出力線２２１を介して帰還イ
ンダクタ２２０に印加される。励振線２０３ａは第１の
ＱＦＰ２５０−１を、励振線２０３ｂは第２のＱＦＰ２
５０−２を励振するが、該２個の励振線２０３ａ、２０
３ｂの間には遅延素子３００が置かれている。従って、
遅延素子３００の遅延時間分該第２のＱＦＰ２５０−２
は該第１のＱＦＰ２５０−１より遅く励振される。従っ
て、図３の回路ではまず、該第１のＱＦＰ２５０−１が
該ｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００の信号を増幅し、次に該第２
のＱＦＰ２５０−２がその信号をさらに増幅して該帰還
インダクタ２２０に供給する。
実現した実施例である。図４の実施例では、電流増幅器
２００を２個のＱＦＰ２５０−１、２５０−２と遅延素
子３００から構成する。インダクタ２１０で検出した該
ｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００の信号は第１のＱＦＰ２５０−
１に印加される。該第１のＱＦＰ２５０−１の出力信号
は第２のＱＦＰ２５０−２に入力される。該第２のＱＦ
Ｐ２５０−２の出力信号は出力線２２１を介して帰還イ
ンダクタ２２０に印加される。励振線２０３ａは第１の
ＱＦＰ２５０−１を、励振線２０３ｂは第２のＱＦＰ２
５０−２を励振するが、該２個の励振線２０３ａ、２０
３ｂの間には遅延素子３００が置かれている。従って、
遅延素子３００の遅延時間分該第２のＱＦＰ２５０−２
は該第１のＱＦＰ２５０−１より遅く励振される。従っ
て、図３の回路ではまず、該第１のＱＦＰ２５０−１が
該ｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００の信号を増幅し、次に該第２
のＱＦＰ２５０−２がその信号をさらに増幅して該帰還
インダクタ２２０に供給する。
【００１４】この回路構成で、該第１のＱＦＰ２５０−
１の出力信号はインダクタ２１０にも逆流する。従って
この逆流電流よりも大きい出力電流を該第２のＱＦＰ２
５０−２から該帰還インダクタ２２０に供給し、該ｒｆ
−ＳＱＵＩＤ１００の保持信号を確実に反転させるため
には、該第２のＱＦＰ２５０−２の電流レベル（ジョセ
フソン接合の臨界電流他）を大きくする事が望ましい。
遅延素子３００は伝送線路で容易に構成できるがさらに
インダクタ、静電容量、抵抗を用いた回路で構成できる
ことは明か。
１の出力信号はインダクタ２１０にも逆流する。従って
この逆流電流よりも大きい出力電流を該第２のＱＦＰ２
５０−２から該帰還インダクタ２２０に供給し、該ｒｆ
−ＳＱＵＩＤ１００の保持信号を確実に反転させるため
には、該第２のＱＦＰ２５０−２の電流レベル（ジョセ
フソン接合の臨界電流他）を大きくする事が望ましい。
遅延素子３００は伝送線路で容易に構成できるがさらに
インダクタ、静電容量、抵抗を用いた回路で構成できる
ことは明か。
【００１５】図５はＱＦＰの入力信号と出力信号を分離
して使う他の実施例である。図５の実施例では該ｒｆ−
ＳＱＵＩＤ１００の信号はインダクタ３６０を介してＱ
ＦＰ２５０に印加し、該ＱＦＰ２５０の出力信号を抵抗
３５０を介して該ｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００に帰還させる
方法である。一般に、ｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００のジョセ
フソン接合１０１の等価インダクタンス値はインダクタ
１０２のインダクタンス値より大きい。従って、図５の
回路構成ではインダクタ１０２とインダクタ３６０の結
合方向を逆方向とし、該抵抗３５０を介して流れる帰還
電流が該ｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００の循環電流に加算され
る構造である。一方、ジョセフソン接合１０１の等価イ
ンダクタンス値がインダクタ１０２のインダクタンス値
より小さければインダクタンス３６０の結合方向を同相
にすればよい。
して使う他の実施例である。図５の実施例では該ｒｆ−
ＳＱＵＩＤ１００の信号はインダクタ３６０を介してＱ
ＦＰ２５０に印加し、該ＱＦＰ２５０の出力信号を抵抗
３５０を介して該ｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００に帰還させる
方法である。一般に、ｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００のジョセ
フソン接合１０１の等価インダクタンス値はインダクタ
１０２のインダクタンス値より大きい。従って、図５の
回路構成ではインダクタ１０２とインダクタ３６０の結
合方向を逆方向とし、該抵抗３５０を介して流れる帰還
電流が該ｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００の循環電流に加算され
る構造である。一方、ジョセフソン接合１０１の等価イ
ンダクタンス値がインダクタ１０２のインダクタンス値
より小さければインダクタンス３６０の結合方向を同相
にすればよい。
【００１６】図５の構成では、該ＱＦＰ２５０が励振さ
れる以前はインダクタ３６０を介して該ｒｆ−ＳＱＵＩ
Ｄ１００の信号が該ＱＦＰ２５０に伝えられ、励振時は
過渡的に該抵抗３５０を介して該ＱＦＰ２５０の出力電
流が該ｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００に帰還され、この時ｒｆ
−ＳＱＵＩＤの循環電流が反転する。図５に示す様にＱ
ＦＰ２５０に負荷インダクタ３７０を接続し、ＱＦＰ２
５０の出力電流を該負荷インダクタ３７０に出力するこ
ともできる。
れる以前はインダクタ３６０を介して該ｒｆ−ＳＱＵＩ
Ｄ１００の信号が該ＱＦＰ２５０に伝えられ、励振時は
過渡的に該抵抗３５０を介して該ＱＦＰ２５０の出力電
流が該ｒｆ−ＳＱＵＩＤ１００に帰還され、この時ｒｆ
−ＳＱＵＩＤの循環電流が反転する。図５に示す様にＱ
ＦＰ２５０に負荷インダクタ３７０を接続し、ＱＦＰ２
５０の出力電流を該負荷インダクタ３７０に出力するこ
ともできる。
【００１７】図６は本発明によるトグルフリップ・フロ
ップを使ったカウンタ回路の実施例である。図６の実施
例では図５に示すトグルフリップ・フロップ回路を直列
に複数個接続し、２段目以降は入力パルス信号と前段の
トグルフリップ・フロップの出力電流で次段のトグルフ
リップ・フロップを励振する構成である。このため前段
の負荷インダクタ３７０は次段の励振インダクタとして
使われている。初段のトグルフリップ・フロップのＱＦ
Ｐ２５０ａには該入力線２０３以外に励振バイアス線３
８０が設けられ、二つの励振線に流れる電流により励振
される。図６のカウンタ回路では、入力信号、ＱＦＰ２
５０の出力電流、初段の励振バイアス電流の電流レベル
を以下の様に設定する。 (1) 入力信号だけでは各ＱＦＰは励振されない。 (2) 入力信号と前段のＱＦＰの出力が正の時のＱＦＰは
励振される。 (3) 入力信号と前段のＱＦＰの出力が負の時ではＱＦＰ
は励振されない。 (4) 初段では励振バイアス電流を印加し常に入力信号で
ＱＦＰが励振される。 この様な電流設定を行なうと、図７に示す様に図６の実
施例はリップルカウンタとしての動作を行なう。
ップを使ったカウンタ回路の実施例である。図６の実施
例では図５に示すトグルフリップ・フロップ回路を直列
に複数個接続し、２段目以降は入力パルス信号と前段の
トグルフリップ・フロップの出力電流で次段のトグルフ
リップ・フロップを励振する構成である。このため前段
の負荷インダクタ３７０は次段の励振インダクタとして
使われている。初段のトグルフリップ・フロップのＱＦ
Ｐ２５０ａには該入力線２０３以外に励振バイアス線３
８０が設けられ、二つの励振線に流れる電流により励振
される。図６のカウンタ回路では、入力信号、ＱＦＰ２
５０の出力電流、初段の励振バイアス電流の電流レベル
を以下の様に設定する。 (1) 入力信号だけでは各ＱＦＰは励振されない。 (2) 入力信号と前段のＱＦＰの出力が正の時のＱＦＰは
励振される。 (3) 入力信号と前段のＱＦＰの出力が負の時ではＱＦＰ
は励振されない。 (4) 初段では励振バイアス電流を印加し常に入力信号で
ＱＦＰが励振される。 この様な電流設定を行なうと、図７に示す様に図６の実
施例はリップルカウンタとしての動作を行なう。
【００１８】
【本発明の効果】以上説明したごとく、本発明を用いれ
ば、簡単な構造で、高速のカウンタ回路を構成できる。
故に、本発明は高速計算機や高速計測装置の実現に必要
不可欠である。
ば、簡単な構造で、高速のカウンタ回路を構成できる。
故に、本発明は高速計算機や高速計測装置の実現に必要
不可欠である。
【図１】本発明によるトグルフリップ・フロップの原理
図、
図、
【図２】ｒｆ−ＳＱＵＩＤのフリップ・フロップとして
の動作説明図、
の動作説明図、
【図３】本発明によるトグルフリップ・フロップをＱＦ
Ｐを使って構成する実施例、
Ｐを使って構成する実施例、
【図４】２個のＱＦＰを使って実現したトグルフリップ
・フロップの実施例、
・フロップの実施例、
【図５】抵抗で帰還をかけたトグルフリップ・フロップ
の実施例、
の実施例、
【図６】本発明によるトグルフリップ・フロップを使っ
て構成したカウンタ回路の実施例、
て構成したカウンタ回路の実施例、
【図７】図６に示すカウンタ回路の動作説明図である。
１００ ｒｆ−ＳＱＵＩＤ １０１ ジョセフソン接合 １０２ インダクタ １０３ トランス ２００ 電流増幅器 ２０１ 増幅器 ２０２ 励振インダクタ ２０３ 入力線 ２１０ インダクタ ２２０ 帰還インダクタ ２２１ 出力線 ２５０ ＱＦＰ ２５１，２５２ ジョセフソン接合 ２５３，２５４ 励振インダクタ ２６０ スイッチ ３００ 遅延素子 ３５０ 抵抗 ３６０ インダクタ ３７０ 負荷インダクタ ３８０ 励振バイアス線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−182213（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−43916（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−115936（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−47162（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H03K 3/38 ZAA H03K 21/00 ZAA H03K 23/00 ZAA
Claims (5)
- 【請求項１】 ｒｆ−ＳＱＵＩＤの循環電流を電流増幅
器で検出する回路であって、該電流増幅器は励振電流に
より活性化され、入力パルス電流を該励振電流とし、該
電流増幅器の出力電流を該ｒｆ−ＳＱＵＩＤに帰還さ
せ、該ｒｆ−ＳＱＵＩＤの循環電流の流れる方向を反転
させることを特徴とする超伝導トグルフリップ・フロッ
プ回路。 - 【請求項２】 請求項１のトグルフリップ・フロップ回
路であって、該電流増幅器に量子磁束パラメトロンを使
ったことを特徴とするトグルフリップ・フロップ回路。 - 【請求項３】 請求項２のトグルフリップ・フロップ回
路であって、該電流増幅器は２個の量子磁束パラメトロ
ンを直列につないだ構成であって、初段の量子磁束パラ
メトロンには該ｒｆ−ＳＱＵＩＤの循環電流信号が入力
され、後段の量子磁束パラメトロンの出力電流が該ｒｆ
−ＳＱＵＩＤに帰還され、後段の量子磁束パラメトロン
は初段の量子磁束パラメトロンより遅れて励振されるこ
とを特徴とするトグルフリップ・フロップ回路。 - 【請求項４】 請求項２のトグルフリップ・フロップ回
路であって、量子磁束パラメトロンの出力を抵抗を介し
てｒｆ−ＳＱＵＩＤに帰還させることを特徴とするトグ
ルフリップ・フロップ回路。 - 【請求項５】 請求項１のトグルフリップ・フロップ回
路を複数個直列に接続し、該入力信号を該複数のトグル
フリップ・フロップ回路に共通に印加し、前段の電流増
幅器の出力電流を次段の励振電流とすることを特徴とす
るカウンタ回路。
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1992
- 1992-03-11 US US07/851,007 patent/US5309038A/en not_active Expired - Fee Related
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