JP2924398B2 - ジョセフソン極性切換型駆動回路 - Google Patents
ジョセフソン極性切換型駆動回路Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ジョセフソン素子を用
いた超伝導集積回路に関し、より詳しくは超伝導記憶集
積回路の記憶セルアレイのワード線及びビット線などの
被駆動線路に電流を注入し、かつ任意に電流の方向を反
転できるジョセフソン極性切換型駆動回路に関する。
いた超伝導集積回路に関し、より詳しくは超伝導記憶集
積回路の記憶セルアレイのワード線及びビット線などの
被駆動線路に電流を注入し、かつ任意に電流の方向を反
転できるジョセフソン極性切換型駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６に、従来から知られているジョセフ
ソン極性切換型駆動回路を説明するための等価回路図を
示す（昭和６３年電子情報通信学会春季全国大会参
照）。図６を参照して従来の技術の説明を行う。
ソン極性切換型駆動回路を説明するための等価回路図を
示す（昭和６３年電子情報通信学会春季全国大会参
照）。図６を参照して従来の技術の説明を行う。
【０００３】図６に示すように従来のジョセフソン極性
切換型駆動回路は、４個の磁界結合型ジョセフソンゲー
ト回路Ｇ1，Ｇ2，Ｇ3，Ｇ4と、３個の抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ
Lと、被駆動線路とより構成される。記憶回路では、被
駆動線路は、記憶セルアレイのワード線又はビット線に
対応するものである。
切換型駆動回路は、４個の磁界結合型ジョセフソンゲー
ト回路Ｇ1，Ｇ2，Ｇ3，Ｇ4と、３個の抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ
Lと、被駆動線路とより構成される。記憶回路では、被
駆動線路は、記憶セルアレイのワード線又はビット線に
対応するものである。
【０００４】本回路において、バイアス入力端Ｂ1及び
Ｂ2からバイアス電流を供給した状態で、信号入力端Ｓ1
に信号を入力すると、磁界結合型ジョセフソンゲート回
路Ｇ1，Ｇ3が超伝導状態から電圧状態にスイッチし、バ
イアス電流は、被駆動線路に注入される。被駆動線路に
流れたバイアス電流は、磁界結合型ジョセフソンゲート
回路Ｇ4を通って接地に流れ込む。以上の動作により、
被駆動線路に時計回り方向に出力電流を発生させること
ができる。
Ｂ2からバイアス電流を供給した状態で、信号入力端Ｓ1
に信号を入力すると、磁界結合型ジョセフソンゲート回
路Ｇ1，Ｇ3が超伝導状態から電圧状態にスイッチし、バ
イアス電流は、被駆動線路に注入される。被駆動線路に
流れたバイアス電流は、磁界結合型ジョセフソンゲート
回路Ｇ4を通って接地に流れ込む。以上の動作により、
被駆動線路に時計回り方向に出力電流を発生させること
ができる。
【０００５】一方、信号入力端Ｓ2に信号を入力する
と、磁界結合型ジョセフソンゲート回路Ｇ2，Ｇ4が超伝
導状態から電圧状態にスイッチし、バイアス電流は、被
駆動線路に注入される。被駆動線路に流れたバイアス電
流は、磁界結合型ジョセフソンゲート回路Ｇ3を通って
接地に流れ込む。以上の動作により被駆動線路に反時計
回り方向に出力電流を発生させることができる。
と、磁界結合型ジョセフソンゲート回路Ｇ2，Ｇ4が超伝
導状態から電圧状態にスイッチし、バイアス電流は、被
駆動線路に注入される。被駆動線路に流れたバイアス電
流は、磁界結合型ジョセフソンゲート回路Ｇ3を通って
接地に流れ込む。以上の動作により被駆動線路に反時計
回り方向に出力電流を発生させることができる。
【０００６】以上説明したように、上記回路は、被駆動
線路に電流を注入し、かつ任意に電流の方向を反転でき
るジョセフソン極性切換型駆動回路を実現するものであ
る。
線路に電流を注入し、かつ任意に電流の方向を反転でき
るジョセフソン極性切換型駆動回路を実現するものであ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
においては、磁界結合型ジョセフソンゲート回路（２接
合ＳＱＵＩＤゲート）を用いているため、入力信号を注
入するための制御配線と、ＳＱＵＩＤループとの磁界結
合のための領域を得るために素子の面積が大きくなり、
大規模な集積化が困難であるという問題点があった。
においては、磁界結合型ジョセフソンゲート回路（２接
合ＳＱＵＩＤゲート）を用いているため、入力信号を注
入するための制御配線と、ＳＱＵＩＤループとの磁界結
合のための領域を得るために素子の面積が大きくなり、
大規模な集積化が困難であるという問題点があった。
【０００８】また、磁界結合型ジョセフソンゲート回路
を用いているため、出力電流に比べて比較的大きな入力
信号電流が必要であるという問題点があった。さらに、
制御配線のインダクタンスが大きくなるため回路の高速
動作が困難であるという問題点があった。
を用いているため、出力電流に比べて比較的大きな入力
信号電流が必要であるという問題点があった。さらに、
制御配線のインダクタンスが大きくなるため回路の高速
動作が困難であるという問題点があった。
【０００９】本発明の目的は、このような従来のジョセ
フソン極性切換型駆動回路の問題点を除去し、回路の微
細化と高速化が可能なジョセフソン極性切換型駆動回路
を提供することにある。
フソン極性切換型駆動回路の問題点を除去し、回路の微
細化と高速化が可能なジョセフソン極性切換型駆動回路
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるジョセフソン極性切換型駆動回路にお
いては、第１および第２の駆動電圧発生部と、被駆動線
路と、負荷抵抗とを有するジョセフソン極性切換型駆動
回路であって、第１および第２の駆動電圧発生部は、同
一構成であり、それぞれ、複数個の接続点に、一端が基
準点に接続されたジョセフソン接合が各々接続され、前
記複数個の接続点は、１個の抵抗を介して出力点に接続
され、前記複数個の接続点を一列に配置したときの隣合
う２点間が少なくとも１個以上の抵抗により接続され、
前記一列に配置した複数個の接続点の両端の何れか一方
の接続点に入力点が接続されたものであり、被駆動線路
は、前記第１および第２の駆動電圧発生部の出力点間に
接続されたものであり、負荷抵抗は、少なくとも１個以
上を前記被駆動線路内に挿入したものである。
め、本発明によるジョセフソン極性切換型駆動回路にお
いては、第１および第２の駆動電圧発生部と、被駆動線
路と、負荷抵抗とを有するジョセフソン極性切換型駆動
回路であって、第１および第２の駆動電圧発生部は、同
一構成であり、それぞれ、複数個の接続点に、一端が基
準点に接続されたジョセフソン接合が各々接続され、前
記複数個の接続点は、１個の抵抗を介して出力点に接続
され、前記複数個の接続点を一列に配置したときの隣合
う２点間が少なくとも１個以上の抵抗により接続され、
前記一列に配置した複数個の接続点の両端の何れか一方
の接続点に入力点が接続されたものであり、被駆動線路
は、前記第１および第２の駆動電圧発生部の出力点間に
接続されたものであり、負荷抵抗は、少なくとも１個以
上を前記被駆動線路内に挿入したものである。
【００１１】また、第１の抵抗と、第２の抵抗とを有
し、第１の抵抗は、一端が基準点に接続され、他端は、
前記被駆動線路の一端に接続されたものであり、第２の
抵抗は、一端が基準点に接続され、他端は、前記被駆動
線路の他端に接続されたものである。
し、第１の抵抗は、一端が基準点に接続され、他端は、
前記被駆動線路の一端に接続されたものであり、第２の
抵抗は、一端が基準点に接続され、他端は、前記被駆動
線路の他端に接続されたものである。
【００１２】また、第１および第２のジョセフソンゲー
ト回路と、第１および第２の入力抵抗を有し、両ジョセ
フソンゲート回路は、バイアス供給点と信号入力点と出
力点を有する同一の回格構成であって、前記駆動電圧発
生部の入力点に一定電流を供給するものであり、第１の
ジョセフソンゲート回路の出力端は、第１の入力抵抗を
介して前記第１の駆動電圧発生部の入力点に接続された
ものであり、第２のジョセフソンゲート回路の出力端
は、第２の入力抵抗を介して前記第２の駆動電圧発生部
の入力点に接続されたものである。
ト回路と、第１および第２の入力抵抗を有し、両ジョセ
フソンゲート回路は、バイアス供給点と信号入力点と出
力点を有する同一の回格構成であって、前記駆動電圧発
生部の入力点に一定電流を供給するものであり、第１の
ジョセフソンゲート回路の出力端は、第１の入力抵抗を
介して前記第１の駆動電圧発生部の入力点に接続された
ものであり、第２のジョセフソンゲート回路の出力端
は、第２の入力抵抗を介して前記第２の駆動電圧発生部
の入力点に接続されたものである。
【００１３】
【作用】信号入力端から電流が注入された場合には、入
力電流の大部分がまず１個のジョセフソン接合に注入さ
れるため、駆動電圧発生部が電圧状態になり、信号電流
を被駆動線路に注入し、一方被駆動線路を通して出力端
から電流が注入された場合には、電流は、２個のジョセ
フソン接合に分流して流れ、駆動電圧発生部が超伝導状
態を維持するように動作することで極性切り換え動作を
可能にしている。２個の駆動電圧発生部は、抵抗結合型
のジョセフソンゲート回路のみで形成されているので、
回路の高速動作と高集積化が可能になる。
力電流の大部分がまず１個のジョセフソン接合に注入さ
れるため、駆動電圧発生部が電圧状態になり、信号電流
を被駆動線路に注入し、一方被駆動線路を通して出力端
から電流が注入された場合には、電流は、２個のジョセ
フソン接合に分流して流れ、駆動電圧発生部が超伝導状
態を維持するように動作することで極性切り換え動作を
可能にしている。２個の駆動電圧発生部は、抵抗結合型
のジョセフソンゲート回路のみで形成されているので、
回路の高速動作と高集積化が可能になる。
【００１４】
【実施例】以下に本発明の実施例を図によって説明す
る。
る。
【００１５】（実施例１）図１は、本発明の実施例１を
説明するための等価回路図である。図１に示す実施例
は、２個の駆動電圧発生部１，２と、被駆動線路３と、
被駆動線路３に挿入された負荷抵抗ＲLとから構成され
る。第１，第２の駆動電圧発生部１，２は、２つのジョ
セフソン接合Ｊ1，Ｊ2と、３つの抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3と
から構成される同一の回路構成を有している。回路定数
が同じ素子に対しては、同じ記号で示した。
説明するための等価回路図である。図１に示す実施例
は、２個の駆動電圧発生部１，２と、被駆動線路３と、
被駆動線路３に挿入された負荷抵抗ＲLとから構成され
る。第１，第２の駆動電圧発生部１，２は、２つのジョ
セフソン接合Ｊ1，Ｊ2と、３つの抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3と
から構成される同一の回路構成を有している。回路定数
が同じ素子に対しては、同じ記号で示した。
【００１６】第１および第２の駆動電圧発生部１，２
は、いずれも以下の構成からなっている。すなわち、複
数個の接続点に、一端が基準点に接続されたジョセフソ
ン接合Ｊ1（又はＪ2）が各々接続され、前記複数個の接
続点は、１個の抵抗Ｒ1（又はＲ2）を介して出力点Ｏ1
（又はＯ2）に接続され、前記複数個の接続点を一列に
配置したときの隣合う２点間が少なくとも１個以上の抵
抗Ｒ3により接続され、前記一列に配置した複数個の接
続点の両端の何れか一方の接続点に入力点Ｓ1（又は
Ｓ2）が接続されたものである。被駆動線路３は、第１
および第２の駆動電圧発生部１，２間に接続され、負荷
抵抗ＲLは、被駆動線路３に接続されたものである。
は、いずれも以下の構成からなっている。すなわち、複
数個の接続点に、一端が基準点に接続されたジョセフソ
ン接合Ｊ1（又はＪ2）が各々接続され、前記複数個の接
続点は、１個の抵抗Ｒ1（又はＲ2）を介して出力点Ｏ1
（又はＯ2）に接続され、前記複数個の接続点を一列に
配置したときの隣合う２点間が少なくとも１個以上の抵
抗Ｒ3により接続され、前記一列に配置した複数個の接
続点の両端の何れか一方の接続点に入力点Ｓ1（又は
Ｓ2）が接続されたものである。被駆動線路３は、第１
および第２の駆動電圧発生部１，２間に接続され、負荷
抵抗ＲLは、被駆動線路３に接続されたものである。
【００１７】本実施例のジョセフソン極性切換型駆動回
路を広い動作マージンで動作させるためには、例えば以
下のように回路定数を決定すればよい。
路を広い動作マージンで動作させるためには、例えば以
下のように回路定数を決定すればよい。
【００１８】Ｉ01＝Ｉ02＝０．２ｍＡ Ｒ2＝Ｒ2＝Ｒ3＝０．７５Ω ＲL＝８Ω ＩIN＝０．３ｍＡ ここで、Ｉ01，Ｉ02はジョセフソン接合Ｊ1，Ｊ2の超伝
導臨界電流値、ＩINは、信号電流値である。
導臨界電流値、ＩINは、信号電流値である。
【００１９】本実施例のジョセフソン極性切換型駆動回
路の動作原理は、以下の如くである。すなわち、信号入
力端Ｓ1に０．３ｍＡの信号電流を入力すると、駆動電
圧発生部１のジョセフソン接合Ｊ1とＪ2とが順次に超伝
導状態から電圧状態にスイッチし、信号電流の大部分
は、被駆動線路３に注入される。被駆動線路３に流れた
信号電流は、駆動電圧発生部２のジョセフソン接合Ｊ1
とＪ2とに分流して流れ込む。
路の動作原理は、以下の如くである。すなわち、信号入
力端Ｓ1に０．３ｍＡの信号電流を入力すると、駆動電
圧発生部１のジョセフソン接合Ｊ1とＪ2とが順次に超伝
導状態から電圧状態にスイッチし、信号電流の大部分
は、被駆動線路３に注入される。被駆動線路３に流れた
信号電流は、駆動電圧発生部２のジョセフソン接合Ｊ1
とＪ2とに分流して流れ込む。
【００２０】このとき、被駆動線路３に流れる電流は、
０．３ｍＡ以下であり、駆動電圧発生部２のジョセフソ
ン接合Ｊ1とＪ2にはそれぞれ０．１５ｍＡ以下の電流し
か流れないため、駆動電圧発生部２のジョセフソン接合
Ｊ1とＪ2とは、電圧状態にスイッチしない。以上の動作
により被駆動線路３に時計回り方向に出力電流を発生さ
せることができる。
０．３ｍＡ以下であり、駆動電圧発生部２のジョセフソ
ン接合Ｊ1とＪ2にはそれぞれ０．１５ｍＡ以下の電流し
か流れないため、駆動電圧発生部２のジョセフソン接合
Ｊ1とＪ2とは、電圧状態にスイッチしない。以上の動作
により被駆動線路３に時計回り方向に出力電流を発生さ
せることができる。
【００２１】一方、信号入力端Ｓ2に０．３ｍＡの信号
電流を入力すると、駆動電圧発生部２のジョセフソン接
合Ｊ1とＪ2とが順次に超伝導状態から電圧状態にスイッ
チし、信号電流の大部分は被駆動線路３に注入される。
被駆動線路３に流れた信号電流は、駆動電圧発生部１の
ジョセフソン接合Ｊ1とＪ2に分流して流れ込む。このと
き、被駆動線路３に流れる電流は、０．３ｍＡ以下であ
り、駆動電圧発生部１のジョセフソン接合Ｊ1とＪ2に
は、それぞれ０．１５ｍＡ以下の電流しか流れないた
め、駆動電圧発生部１のジョセフソン接合Ｊ1とＪ2は、
電圧状態にスイッチしない。以上の動作により被駆動線
路３に反時計回り方向に出力電流を発生させることがで
きる。
電流を入力すると、駆動電圧発生部２のジョセフソン接
合Ｊ1とＪ2とが順次に超伝導状態から電圧状態にスイッ
チし、信号電流の大部分は被駆動線路３に注入される。
被駆動線路３に流れた信号電流は、駆動電圧発生部１の
ジョセフソン接合Ｊ1とＪ2に分流して流れ込む。このと
き、被駆動線路３に流れる電流は、０．３ｍＡ以下であ
り、駆動電圧発生部１のジョセフソン接合Ｊ1とＪ2に
は、それぞれ０．１５ｍＡ以下の電流しか流れないた
め、駆動電圧発生部１のジョセフソン接合Ｊ1とＪ2は、
電圧状態にスイッチしない。以上の動作により被駆動線
路３に反時計回り方向に出力電流を発生させることがで
きる。
【００２２】以上の動作から解るように、本実施例によ
るジョセフソン極性切換型駆動回路は、信号入力端Ｓ1
又はＳ2から電流が注入された場合には、入力電流の大
部分がまず、１個のジョセフソン接合Ｊ1に注入される
ため、駆動電圧発生部が電圧状態になり信号電流を被駆
動線路に注入し、一方被駆動線路を通して出力端Ｏ1又
はＯ2から電流が注入された場合には、電流は２個のジ
ョセフソン接合Ｊ1，Ｊ2に分流して流れ、駆動電圧発生
部が超伝導状態を維持するように動作することで極性切
り換え動作を可能にしている。
るジョセフソン極性切換型駆動回路は、信号入力端Ｓ1
又はＳ2から電流が注入された場合には、入力電流の大
部分がまず、１個のジョセフソン接合Ｊ1に注入される
ため、駆動電圧発生部が電圧状態になり信号電流を被駆
動線路に注入し、一方被駆動線路を通して出力端Ｏ1又
はＯ2から電流が注入された場合には、電流は２個のジ
ョセフソン接合Ｊ1，Ｊ2に分流して流れ、駆動電圧発生
部が超伝導状態を維持するように動作することで極性切
り換え動作を可能にしている。
【００２３】従って、信号電流値は、以下のような範囲
に設定する必要があり、 Ｉ01＜ＩIN＜２Ｉ01 信号電流値の動作マージンは±３３％である（ここで
は、ジョセフソン接合が電圧状態にスイッチしたときの
接合を通してのリーク電流値は小さいとして無視し
た）。
に設定する必要があり、 Ｉ01＜ＩIN＜２Ｉ01 信号電流値の動作マージンは±３３％である（ここで
は、ジョセフソン接合が電圧状態にスイッチしたときの
接合を通してのリーク電流値は小さいとして無視し
た）。
【００２４】本実施例のジョセフソン極性切換型駆動回
路は、２個の抵抗結合型ジョセフソンゲート回路のみで
形成されているので、第１に磁界結合型のジョセフソン
ゲート回路４個で構成される従来技術に比べて回路の面
積を大幅に減少させることができる。第２に入力信号電
流を従来の技術に比べて大幅に小さくすることができ
る。さらに、入力信号を供給するために、従来の技術の
ような大きなインダクタンスをもつ制御配線を必要とし
ないため、回路の高速動作が可能になる。
路は、２個の抵抗結合型ジョセフソンゲート回路のみで
形成されているので、第１に磁界結合型のジョセフソン
ゲート回路４個で構成される従来技術に比べて回路の面
積を大幅に減少させることができる。第２に入力信号電
流を従来の技術に比べて大幅に小さくすることができ
る。さらに、入力信号を供給するために、従来の技術の
ような大きなインダクタンスをもつ制御配線を必要とし
ないため、回路の高速動作が可能になる。
【００２５】以上説明したように、本実施例により回路
の高速動作とレイアウト面積が小さくなり、高集積化が
可能なジョセフソン極性切換型駆動回路を実現すること
ができる。
の高速動作とレイアウト面積が小さくなり、高集積化が
可能なジョセフソン極性切換型駆動回路を実現すること
ができる。
【００２６】（実施例２）図２は、本発明の実施例２を
説明するための等価回路図である。図２に示す実施例
は、２個の駆動電圧発生部１，２と、被駆動線路３と、
被駆動線路３に挿入された負荷抵抗ＲLとから構成され
る。第１，第２の駆動電圧発生部１，２は、２つのジョ
セフソン接合Ｊ1，Ｊ2と２つの抵抗Ｒ1，Ｒ2とから構成
される同一の回路構成を有している。回路定数が同じ素
子に対しては、同じ記号で示した。
説明するための等価回路図である。図２に示す実施例
は、２個の駆動電圧発生部１，２と、被駆動線路３と、
被駆動線路３に挿入された負荷抵抗ＲLとから構成され
る。第１，第２の駆動電圧発生部１，２は、２つのジョ
セフソン接合Ｊ1，Ｊ2と２つの抵抗Ｒ1，Ｒ2とから構成
される同一の回路構成を有している。回路定数が同じ素
子に対しては、同じ記号で示した。
【００２７】本実施例においては、抵抗Ｒ1，Ｒ2を介し
て複数個の接続点が出力点Ｏ1（Ｏ2）に接続され、接続
点の２点間は、抵抗Ｒ1，Ｒ2によって接続された例であ
る。
て複数個の接続点が出力点Ｏ1（Ｏ2）に接続され、接続
点の２点間は、抵抗Ｒ1，Ｒ2によって接続された例であ
る。
【００２８】本実施例のジョセフソン極性切換型駆動回
路を広い動作マージンで動作させるためには、例えば以
下のような回路定数を決定すればよい。
路を広い動作マージンで動作させるためには、例えば以
下のような回路定数を決定すればよい。
【００２９】Ｉ01＝Ｉ02＝０．２ｍＡ Ｒ1＝Ｒ2＝０．５Ω ＲL＝８Ω ＩIN＝０．３ｍＡ ここで、Ｉ01，Ｉ02はジョセフソン接合Ｊ1，Ｊ2の超伝
導臨界電流値、ＩINは信号電流値である。
導臨界電流値、ＩINは信号電流値である。
【００３０】本実施例の動作原理は、実施例１と同様で
ある。本実施例のジョセフソン極性切換型駆動回路は、
実施例１に較べて駆動電圧発生部の抵抗を１個少なくす
ることができるため、回路の面積をさらに減少させるこ
とができるという効果がある。
ある。本実施例のジョセフソン極性切換型駆動回路は、
実施例１に較べて駆動電圧発生部の抵抗を１個少なくす
ることができるため、回路の面積をさらに減少させるこ
とができるという効果がある。
【００３１】（実施例３）図３は、本発明の実施例３を
説明するための等価回路図である。図３に示す実施例
は、２個の駆動電圧発生部１，２と、被駆動線路３と、
被駆動線路３に挿入された負荷抵抗ＲLとから構成され
る。第１，第２の駆動電圧発生部１，２は、３つのジョ
セフソン接合Ｊ1，Ｊ2，Ｊ3と５つの抵抗Ｒ1，Ｒ2，
Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5とから構成され、図１に示す回路にさら
にジョセフソン接合Ｊ3と抵抗Ｒ4，Ｒ5を加えた構成で
ある。両駆動電圧発生部１，２は、同一の回路構成を有
している。回路定数が同じ素子に対しては同じ記号で示
した。
説明するための等価回路図である。図３に示す実施例
は、２個の駆動電圧発生部１，２と、被駆動線路３と、
被駆動線路３に挿入された負荷抵抗ＲLとから構成され
る。第１，第２の駆動電圧発生部１，２は、３つのジョ
セフソン接合Ｊ1，Ｊ2，Ｊ3と５つの抵抗Ｒ1，Ｒ2，
Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5とから構成され、図１に示す回路にさら
にジョセフソン接合Ｊ3と抵抗Ｒ4，Ｒ5を加えた構成で
ある。両駆動電圧発生部１，２は、同一の回路構成を有
している。回路定数が同じ素子に対しては同じ記号で示
した。
【００３２】本実施例のジョセフソン極性切換型駆動回
路を広い動作マージンで動作させるためには、例えば以
下のように回路定数を決定すればよい。
路を広い動作マージンで動作させるためには、例えば以
下のように回路定数を決定すればよい。
【００３３】Ｉ01＝Ｉ02＝Ｉ03＝０．２ｍＡ Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝２Ω Ｒ4＝Ｒ5＝０．５Ω ＲL＝８Ω ＩIN＝０．４ｍＡ ここで、Ｉ01，Ｉ02，Ｉ03はジョセフソン接合Ｊ1，
Ｊ2，Ｊ3の超伝導臨界電流値、ＩINは信号電流値であ
る。
Ｊ2，Ｊ3の超伝導臨界電流値、ＩINは信号電流値であ
る。
【００３４】本実施例のジョセフソン極性切換型駆動回
路の動作原理は以下の如くである。信号入力端Ｓ1に
０．４ｍＡの信号電流を入力すると、駆動電圧発生部１
のジョセフソン接合Ｊ1とＪ2とＪ3が順次に超伝導状態
から電圧状態にスイッチし、信号電流の大部分は、被駆
動線路３に注入される。被駆動線路３に流れた信号電流
は、駆動電圧発生部２のジョセフソン接合Ｊ1とＪ2とＪ
3とに分流して流れ込む。
路の動作原理は以下の如くである。信号入力端Ｓ1に
０．４ｍＡの信号電流を入力すると、駆動電圧発生部１
のジョセフソン接合Ｊ1とＪ2とＪ3が順次に超伝導状態
から電圧状態にスイッチし、信号電流の大部分は、被駆
動線路３に注入される。被駆動線路３に流れた信号電流
は、駆動電圧発生部２のジョセフソン接合Ｊ1とＪ2とＪ
3とに分流して流れ込む。
【００３５】このとき、被駆動線路３に流れる電流は、
０．４ｍＡ以下であり、駆動電圧発生部２のジョセフソ
ン接合Ｊ1とＪ2とＪ3にはそれぞれ０．１３ｍＡ以下の
電流しか流れないため、駆動電圧発生部２のジョセフソ
ン接合Ｊ1とＪ2とＪ3は、電圧状態にスイッチしない。
以上の動作により被駆動線路３に時計回り方向に出力電
流を発生させることができる。
０．４ｍＡ以下であり、駆動電圧発生部２のジョセフソ
ン接合Ｊ1とＪ2とＪ3にはそれぞれ０．１３ｍＡ以下の
電流しか流れないため、駆動電圧発生部２のジョセフソ
ン接合Ｊ1とＪ2とＪ3は、電圧状態にスイッチしない。
以上の動作により被駆動線路３に時計回り方向に出力電
流を発生させることができる。
【００３６】一方、信号入力端Ｓ2に０．４ｍＡの信号
電流を入力すると、駆動電圧発生部２のジョセフソン接
合Ｊ1とＪ2とＪ3が順次に超伝導状態から電圧状態にス
イッチし、信号電流の大部分は被駆動線路３に注入され
る。被駆動線路３に流れた信号電流は、駆動電圧発生部
１のジョセフソン接合Ｊ1とＪ2とＪ3に分流して流れ込
む。このとき、被駆動線路３に流れる電流は０．４ｍＡ
以下であり、駆動電圧発生部１のジョセフソン接合Ｊ1
とＪ2とＪ3にはそれぞれ０．１３ｍＡ以下の電流しか流
れないため、駆動電圧発生部１のジョセフソン接合Ｊ1
とＪ2とＪ3は電圧状態にスイッチしない。以上の動作に
より被駆動線路に反時計回り方向に出力電流を発生させ
ることができる。
電流を入力すると、駆動電圧発生部２のジョセフソン接
合Ｊ1とＪ2とＪ3が順次に超伝導状態から電圧状態にス
イッチし、信号電流の大部分は被駆動線路３に注入され
る。被駆動線路３に流れた信号電流は、駆動電圧発生部
１のジョセフソン接合Ｊ1とＪ2とＪ3に分流して流れ込
む。このとき、被駆動線路３に流れる電流は０．４ｍＡ
以下であり、駆動電圧発生部１のジョセフソン接合Ｊ1
とＪ2とＪ3にはそれぞれ０．１３ｍＡ以下の電流しか流
れないため、駆動電圧発生部１のジョセフソン接合Ｊ1
とＪ2とＪ3は電圧状態にスイッチしない。以上の動作に
より被駆動線路に反時計回り方向に出力電流を発生させ
ることができる。
【００３７】以上の動作から解るように、本実施例のジ
ョセフソン極性切換型駆動回路は、信号入力端Ｓ1又は
Ｓ2から電流が注入された場合には、入力電流の大部分
がまず、１個のジョセフソン接合Ｊ1に注入されるた
め、駆動電圧発生部が電圧状態になり、信号電流を被駆
動線路に注入し、一方被駆動線路を通して出力端Ｏ1又
はＯ2から電流が注入された場合には、電流は３個のジ
ョセフソン接合に分流して流れ、駆動電圧発生部が超伝
導状態を維持するように動作することで極性切り換え動
作を可能にしている。
ョセフソン極性切換型駆動回路は、信号入力端Ｓ1又は
Ｓ2から電流が注入された場合には、入力電流の大部分
がまず、１個のジョセフソン接合Ｊ1に注入されるた
め、駆動電圧発生部が電圧状態になり、信号電流を被駆
動線路に注入し、一方被駆動線路を通して出力端Ｏ1又
はＯ2から電流が注入された場合には、電流は３個のジ
ョセフソン接合に分流して流れ、駆動電圧発生部が超伝
導状態を維持するように動作することで極性切り換え動
作を可能にしている。
【００３８】従って、信号電流値は、以下のような範囲
に設定する必要があり、 Ｉ01＜ＩIN＜３Ｉ01 信号電流値の動作マージンは±５０％である（ここで
は、ジョセフソン接合が電圧状態にスイッチしたときの
接合を通してのリーク電流値は小さいとして無視し
た）。
に設定する必要があり、 Ｉ01＜ＩIN＜３Ｉ01 信号電流値の動作マージンは±５０％である（ここで
は、ジョセフソン接合が電圧状態にスイッチしたときの
接合を通してのリーク電流値は小さいとして無視し
た）。
【００３９】本実施例のジョセフソン極性切換型駆動回
路は、実施例１で得られる効果に加えてさらに大きな信
号電流値の動作マージンが得られるという効果がある。
路は、実施例１で得られる効果に加えてさらに大きな信
号電流値の動作マージンが得られるという効果がある。
【００４０】（実施例４）図４は、本発明の実施例４を
説明するための等価回路図である。図４に示す実施例
は、２個の駆動電圧発生部１，２と、被駆動線路３と、
被駆動線路３に挿入された負荷抵抗ＲLと、一端が接地
され、他端が被駆動線路３の一端に接続された抵抗ＲD
と、一端が接地され、他端が被駆動線路３の他端に接続
された抵抗ＲDとから構成される。第１，第２の駆動電
圧発生部１，２は、３つのジョセフソン接合Ｊ1，Ｊ2，
Ｊ3と５つの抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5とから構成さ
れる同一の回路構成を有している。回路定数が同じ素子
に対しては同じ記号で示した。本実施例は実施例３に２
つの抵抗ＲDを付加した回路構成である。
説明するための等価回路図である。図４に示す実施例
は、２個の駆動電圧発生部１，２と、被駆動線路３と、
被駆動線路３に挿入された負荷抵抗ＲLと、一端が接地
され、他端が被駆動線路３の一端に接続された抵抗ＲD
と、一端が接地され、他端が被駆動線路３の他端に接続
された抵抗ＲDとから構成される。第１，第２の駆動電
圧発生部１，２は、３つのジョセフソン接合Ｊ1，Ｊ2，
Ｊ3と５つの抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5とから構成さ
れる同一の回路構成を有している。回路定数が同じ素子
に対しては同じ記号で示した。本実施例は実施例３に２
つの抵抗ＲDを付加した回路構成である。
【００４１】動作原理は、実施例３の動作原理とほぼ同
様であるが、異なる点は、駆動電圧発生部が電圧状態に
スイッチすると、入力信号電流は、負荷抵抗ＲLと抵抗
ＲDの値に反比例して分流する点である。従って、抵抗
ＲDの値を適切に設定することで、入力信号電流値ＩIN
に対して、被駆動線路に注入する電流値ＩOUTをＩINよ
りも小さな範囲で任意に設定することができる。抵抗Ｒ
Dの値は、ジョセフソン接合が電圧状態にスイッチした
ときの接合を通してのリーク電流値は小さいとして無視
すると以下のように表すことができる。
様であるが、異なる点は、駆動電圧発生部が電圧状態に
スイッチすると、入力信号電流は、負荷抵抗ＲLと抵抗
ＲDの値に反比例して分流する点である。従って、抵抗
ＲDの値を適切に設定することで、入力信号電流値ＩIN
に対して、被駆動線路に注入する電流値ＩOUTをＩINよ
りも小さな範囲で任意に設定することができる。抵抗Ｒ
Dの値は、ジョセフソン接合が電圧状態にスイッチした
ときの接合を通してのリーク電流値は小さいとして無視
すると以下のように表すことができる。
【００４２】ＲD＝ＲL／（ＩIN／ＩOUT−１）
【００４３】例えば、入力信号電流ＩINを０．４ｍＡと
してＩOUTを０．３ｍＡにするためには、回路定数を以
下のように決定することができる。
してＩOUTを０．３ｍＡにするためには、回路定数を以
下のように決定することができる。
【００４４】ＲD＝２４Ω Ｉ01＝Ｉ02＝Ｉ03＝０．２ｍＡ Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝２Ω Ｒ4＝Ｒ5＝０．５Ω ＲL＝８Ω ここで、Ｉ01，Ｉ02，Ｉ03はジョセフソン接合Ｊ1，
Ｊ2，Ｊ3の超伝導臨界電流値である。
Ｊ2，Ｊ3の超伝導臨界電流値である。
【００４５】本実施例のジョセフソン極性切換型駆動回
路は、実施例３で得られる効果に加えて、被駆動線路に
注入する電流値ＩOUTを入力信号電流ＩINよりも小さな
範囲で任意に設定することができるという効果がある。
路は、実施例３で得られる効果に加えて、被駆動線路に
注入する電流値ＩOUTを入力信号電流ＩINよりも小さな
範囲で任意に設定することができるという効果がある。
【００４６】（実施例５）図５は、本発明の実施例５を
説明するための等価回路図である。図５に示す実施例
は、２個の駆動電圧発生部１，２と、被駆動線路３と、
被駆動線路３に挿入された負荷抵抗ＲLと、２個の抵抗
結合型ジョセフソン論理ゲート（ＲＣＪＬ）Ｇb1，Ｇb2
と、２個の入力抵抗ＲINから構成される。駆動電圧発生
部１，２は、２つのジョセフソン接合Ｊ1，Ｊ2と３つの
抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3とから構成される同一の回路構成を
有している。
説明するための等価回路図である。図５に示す実施例
は、２個の駆動電圧発生部１，２と、被駆動線路３と、
被駆動線路３に挿入された負荷抵抗ＲLと、２個の抵抗
結合型ジョセフソン論理ゲート（ＲＣＪＬ）Ｇb1，Ｇb2
と、２個の入力抵抗ＲINから構成される。駆動電圧発生
部１，２は、２つのジョセフソン接合Ｊ1，Ｊ2と３つの
抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3とから構成される同一の回路構成を
有している。
【００４７】２個の抵抗結合型ジョセフソン論理ゲート
Ｇb1，Ｇb2は、外部への３つの接続端（バイアス供給端
Ｂ，信号入力端Ｓ，出力端Ｏ）と、３つのジョセフソン
接合Ｊ1，Ｊ2，Ｊ3と４つの抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4と
から構成される同一の回路構成を有している。回路定数
が同じ素子に対しては同じ記号で示した。本実施例は、
実施例１に、入出力分離機能を有する２個の抵抗結合型
ジョセフソン論理ゲートＧb1，Ｇb2を付加した回路構成
である。
Ｇb1，Ｇb2は、外部への３つの接続端（バイアス供給端
Ｂ，信号入力端Ｓ，出力端Ｏ）と、３つのジョセフソン
接合Ｊ1，Ｊ2，Ｊ3と４つの抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4と
から構成される同一の回路構成を有している。回路定数
が同じ素子に対しては同じ記号で示した。本実施例は、
実施例１に、入出力分離機能を有する２個の抵抗結合型
ジョセフソン論理ゲートＧb1，Ｇb2を付加した回路構成
である。
【００４８】動作原理は、実施例１の動作原理とほぼ同
様であるが、異なる点は、抵抗結合型ジョセフソン論理
ゲートにより、入出力分離を行うことにより駆動電圧発
生部への入力信号電流値を任意の一定の値に設定するこ
とができる。従って、被駆動線路に注入する電流値Ｉ
OUTを任意に設定することができる。このことは、ジョ
セフソン極性切換型駆動回路への入力信号が変動する場
合には非常に効果的である。
様であるが、異なる点は、抵抗結合型ジョセフソン論理
ゲートにより、入出力分離を行うことにより駆動電圧発
生部への入力信号電流値を任意の一定の値に設定するこ
とができる。従って、被駆動線路に注入する電流値Ｉ
OUTを任意に設定することができる。このことは、ジョ
セフソン極性切換型駆動回路への入力信号が変動する場
合には非常に効果的である。
【００４９】例えば、入力信号が０．１ｍＡから１ｍＡ
まで変動した場合においても、被駆動線路３に注入され
る出力電流値ＩOUTを一定（Ｉb＝０．３２ｍＡ）にする
ことができる。このため、例えば回路定数を以下のよう
に決定すればよい。
まで変動した場合においても、被駆動線路３に注入され
る出力電流値ＩOUTを一定（Ｉb＝０．３２ｍＡ）にする
ことができる。このため、例えば回路定数を以下のよう
に決定すればよい。
【００５０】Ｉb＝０．３２ｍＡ Ｉ01＝Ｉ02＝Ｉ03＝０．２ｍＡ Ｉ03＝０．１３３ｍＡ Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝０．７５Ω Ｒ4＝１Ω ＲL＝８Ω ここで、Ｉbは抵抗結合型ジョセフソン論理ゲートに供
給するバイアス電流値であり、Ｉ01，Ｉ02，Ｉ03はジョ
セフソン接合Ｊ1，Ｊ2，Ｊ3の超伝導臨界電流値であ
る。
給するバイアス電流値であり、Ｉ01，Ｉ02，Ｉ03はジョ
セフソン接合Ｊ1，Ｊ2，Ｊ3の超伝導臨界電流値であ
る。
【００５１】本実施例のジョセフソン極性切換型駆動回
路は、実施例１で得られる効果に加えて、入力信号との
入出力分離を行うことにより被駆動線路に注入する電流
値ＩOUTを任意に設定することができるという効果があ
る。
路は、実施例１で得られる効果に加えて、入力信号との
入出力分離を行うことにより被駆動線路に注入する電流
値ＩOUTを任意に設定することができるという効果があ
る。
【００５２】これにより、入力信号の値に関わらず、被
駆動線路に一定の出力電流を注入することが可能なジョ
セフソン極性切換型駆動回路を実現することができる。
本実施例のジョセフソン極性切換型駆動回路では、ジョ
セフソンゲート回路として抵抗結合型ジョセフソン論理
ゲート（ＲＣＪＬ）を用いたが、これ以外の電流注入型
ゲート又は磁界結合型ゲートを用いても同様な効果を得
ることができる。
駆動線路に一定の出力電流を注入することが可能なジョ
セフソン極性切換型駆動回路を実現することができる。
本実施例のジョセフソン極性切換型駆動回路では、ジョ
セフソンゲート回路として抵抗結合型ジョセフソン論理
ゲート（ＲＣＪＬ）を用いたが、これ以外の電流注入型
ゲート又は磁界結合型ゲートを用いても同様な効果を得
ることができる。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
路の高速動作と信号電流値に対する広い動作マージンを
有し、回路の面積の減少により高集積化が可能な第１の
ジョセフソン極性切換型駆動回路を実現することができ
る。また、被駆動線路に注入する電流値ＩOUTを入力信
号電流ＩINよりも小さな範囲で任意に設定することが可
能であり、さらに入力信号の値に関わらず、被駆動線路
に一定の出力電流を注入することが可能なジョセフソン
極性切換型駆動回路を実現することが可能となる。
路の高速動作と信号電流値に対する広い動作マージンを
有し、回路の面積の減少により高集積化が可能な第１の
ジョセフソン極性切換型駆動回路を実現することができ
る。また、被駆動線路に注入する電流値ＩOUTを入力信
号電流ＩINよりも小さな範囲で任意に設定することが可
能であり、さらに入力信号の値に関わらず、被駆動線路
に一定の出力電流を注入することが可能なジョセフソン
極性切換型駆動回路を実現することが可能となる。
【図１】本発明によるジョセフソン極性切換型駆動回路
の実施例１を説明するための等価回路図である。
の実施例１を説明するための等価回路図である。
【図２】本発明によるジョセフソン極性切換型駆動回路
の実施例２を説明するための等価回路図である。
の実施例２を説明するための等価回路図である。
【図３】本発明によるジョセフソン極性切換型駆動回路
の実施例３を説明するための等価回路図である。
の実施例３を説明するための等価回路図である。
【図４】本発明によるジョセフソン極性切換型駆動回路
の実施例４を説明するための等価回路図である。
の実施例４を説明するための等価回路図である。
【図５】本発明によるジョセフソン極性切換型駆動回路
の実施例５を説明するための等価回路図である。
の実施例５を説明するための等価回路図である。
【図６】従来の技術によるジョセフソン極性切換型駆動
回路を説明するための等価回路図である。
回路を説明するための等価回路図である。
１ 第１の駆動電圧発生部 ２ 第２の駆動電圧発生部 ３ 被駆動線路 Ｂ1，Ｂ2 バイアス入力端 Ｏ1，Ｏ2 出力端 Ｓ1〜Ｓ4 信号入力端 Ｇ1〜Ｇ4 磁界結合型ジョセフソンゲート回路 Ｊ1〜Ｊ3 ジョセフソン接合 Ｒ1〜Ｒ5，ＲL，ＲD 抵抗 Ｇb1，Ｇb2 抵抗結合型ジョセフソン論理ゲート（ＲＣ
ＪＬ）
ＪＬ）
Claims (3)
- 【請求項１】 第１および第２の駆動電圧発生部と、被
駆動線路と、負荷抵抗とを有するジョセフソン極性切換
型駆動回路であって、 第１および第２の駆動電圧発生部は、同一構成であり、
それぞれ、複数個の接続点に、一端が基準点に接続され
たジョセフソン接合が各々接続され、 前記複数個の接続点は、１個の抵抗を介して出力点に接
続され、前記複数個の接続点を一列に配置したときの隣
合う２点間が少なくとも１個以上の抵抗により接続さ
れ、前記一列に配置した複数個の接続点の両端の何れか
一方の接続点に入力点が接続されたものであり、 被駆動線路は、前記第１および第２の駆動電圧発生部の
出力点間に接続されたものであり、 負荷抵抗は、少なくとも１個以上を前記被駆動線路内に
挿入したものであることを特徴とするジョセフソン極性
切換型駆動回路。 - 【請求項２】 請求項１のジョセフソン極性切換型駆動
回路において、第１の抵抗と、第２の抵抗とを有し、 第１の抵抗は、一端が基準点に接続され、他端は、前記
被駆動線路の一端に接続されたものであり、 第２の抵抗は、一端が基準点に接続され、他端は、前記
被駆動線路の他端に接続されたものであることを特徴と
するジョセフソン極性切換型駆動回路。 - 【請求項３】 請求項１又は２のジョセフソン極性切換
型駆動回路において、 第１および第２のジョセフソンゲート回路と、第１およ
び第２の入力抵抗を有し、 両ジョセフソンゲート回路は、バイアス供給点と信号入
力点と出力点を有する同一の回格構成であって、前記駆
動電圧発生部の入力点に一定電流を供給するものであ
り、 第１のジョセフソンゲート回路の出力端は、第１の入力
抵抗を介して前記第１の駆動電圧発生部の入力点に接続
されたものであり、 第２のジョセフソンゲート回路の出力端は、第２の入力
抵抗を介して前記第２の駆動電圧発生部の入力点に接続
されたものであることを特徴とするジョセフソン極性切
換型駆動回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4003275A JP2924398B2 (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | ジョセフソン極性切換型駆動回路 |
| US08/002,897 US5295093A (en) | 1992-01-10 | 1993-01-11 | Polarity-convertible Josephson driver circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4003275A JP2924398B2 (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | ジョセフソン極性切換型駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05191253A JPH05191253A (ja) | 1993-07-30 |
| JP2924398B2 true JP2924398B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=11552889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4003275A Expired - Fee Related JP2924398B2 (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | ジョセフソン極性切換型駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2924398B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7505310B2 (en) | 2005-03-14 | 2009-03-17 | Nec Corporation | Method of configuring superconducting random access memory, device structure of the same, and superconducting drive circuit |
-
1992
- 1992-01-10 JP JP4003275A patent/JP2924398B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05191253A (ja) | 1993-07-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |