JP2939543B1 - Superconducting sampling measurement circuit - Google Patents

Superconducting sampling measurement circuit

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JP2939543B1
JP2939543B1 JP10096448A JP9644898A JP2939543B1 JP 2939543 B1 JP2939543 B1 JP 2939543B1 JP 10096448 A JP10096448 A JP 10096448A JP 9644898 A JP9644898 A JP 9644898A JP 2939543 B1 JP2939543 B1 JP 2939543B1
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博 仲川
昌宏 青柳
弘 佐藤
博司 赤穂
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Abstract

【要約】 【課題】 超伝導サンプリング測定回路にあって外部か
ら印加されるトリガパルスのクロストークを低減し、サ
ンプリングゲートの誤動作を防止する。 【解決手段】 ジョセフソン伝送線路型遅延時間可変装
置50によりその時々で規定される重畳タイミングに応じ
た被測定パルス波形Iuに対しての極短パルスIpの重畳関
係を保ったまま、それら被測定パルス波形Iu及び極短パ
ルスIpの重畳波形をトリガパルスItu の立ち上がりから
時点から所定の時間tdf だけ遅らせてサンプリングゲー
トJsに与えるため、極低温環境下に遅延時間tdf が固定
の信号遅延線路41を設ける。
A superconducting sampling measurement circuit reduces crosstalk of a trigger pulse applied from the outside and prevents a malfunction of a sampling gate. SOLUTION: A Josephson transmission line type delay time varying device 50 measures the measured pulse waveform Iu while maintaining the superimposition relationship of the ultrashort pulse Ip on the measured pulse waveform Iu according to the superimposed timing specified at each time. In order to apply the superimposed waveform of the pulse waveform Iu and the super-short pulse Ip to the sampling gate Js with a delay of a predetermined time tdf from the rise of the trigger pulse Itu to the sampling gate Js, the signal delay line 41 having a fixed delay time tdf under a very low temperature environment Provide.

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、一般にジョセフソ
ン回路と総称される超伝導回路の出力する高速微小信号
を解析するため、当該信号を所定周期で複数回サンプリ
ングし、それに基づき拡大された時間軸上で当該信号を
復元、表示する超伝導サンプリング測定回路、いわゆる
“ジョセフソンサンプラ”の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention analyzes a high-speed small signal output from a superconducting circuit generally called a Josephson circuit. The present invention relates to an improvement of a superconducting sampling measurement circuit for restoring and displaying the signal on-axis, a so-called "Josephson sampler".

【0002】[0002]

【従来の技術】極低温環境下で動作するジョセフソン接
合を用いた超伝導回路の出力信号波形を測定するジョセ
フソンサンプラは、例えば、 文献1:「電子技術総合研究所彙報,第48巻,第4号,
P.340-352」,通産省工業技術院,電子技術総合研究所発
行 文献2:特公昭62-45640号 等で公知であるが、その原理的、代表的なシステム構成
は図5に示すようになっている。
2. Description of the Related Art A Josephson sampler for measuring an output signal waveform of a superconducting circuit using a Josephson junction operating in a cryogenic environment is disclosed in, for example, Reference 1: "Electronic Technology Research Institute, Vol. 48, Vol. No. 4,
P.340-352 ", published by the Ministry of International Trade and Industry, Institute of Industrial Science and Technology, Research Institute of Electronics, etc. Reference 2: Japanese Patent Publication No. Sho 62-45640, etc. The principle and typical system configuration are shown in FIG. Has become.

【0003】極低温環境下に置かれるチップ10上に搭載
されたジョセフソン伝送線路等、伝送特性や入出力波形
関係等を測定すべき被測定回路11がジョセフソン回路系
に固有のラッチ動作をするために所定周期でのリセット
動作を必要とするか、そうでなくてもクロック同期動作
をなす場合には、外部常温環境下に設けられたクロック
パルス発振回路21からのクロックパルスCpが後述のトリ
ガパルス発生回路24、スイッチ回路34に印加される。ま
た、これと前同期の関係で、図示されている他の能動回
路にも電源電流(一般に脈流電流)が供給されねばなら
ないが、電源電流を与えることは当然のことなので、他
の図面においてもこの電源供給系については図示を省略
している。なお、前同期とは、クロックパルスCpが立ち
上がる前に電源電流が立ち上がっていることを言う。
A circuit under test 11, such as a Josephson transmission line mounted on a chip 10 placed in a cryogenic environment, for which transmission characteristics and input / output waveform relationships are to be measured performs a latch operation unique to the Josephson circuit system. If a reset operation at a predetermined cycle is required to perform the operation or a clock synchronous operation is performed otherwise, a clock pulse Cp from a clock pulse oscillation circuit 21 provided under an external normal temperature environment is used as described later. It is applied to the trigger pulse generation circuit 24 and the switch circuit 34. Further, in relation to this and the pre-synchronization, a power supply current (generally a pulsating current) must be supplied to the other active circuits shown in the drawing, but it is natural to supply the power supply current. This power supply system is not shown. Note that pre-synchronization means that the power supply current rises before the clock pulse Cp rises.

【0004】後に本発明の特徴を説明するために用いる
図2にも、比較のためにこの従来例における波形関係が
併示されているので、これをも参照するが、クロック同
期の関係で所定周期でトリガパルス発生回路24が繰り返
し発生するトリガパルスItuの電流振幅は実はかなり大
きなもので、最大電流振幅の90%に至る立ち上がり時間
200ps程度の間に電流値は数百μA 程にも及ぶのが普通
である。常温環境下から極低温環境下にまで、一般に50
Ω程度という高くはない線路インピーダンスの伝送線路
を介して信号を送り込むには、この程度の値は必要にな
る。なお、パルス幅自体は重要ではなくて、専らクロッ
クパルスCpないし電源電流の立ち下がりに依存すること
が多く、数nsからそれ以上と、かなり長くなる。
FIG. 2 used for describing the features of the present invention also shows the waveform relationship in this conventional example for comparison, and this is also referred to. The current amplitude of the trigger pulse Itu, which is repeatedly generated by the trigger pulse generation circuit 24 in a cycle, is actually quite large, and the rise time reaches 90% of the maximum current amplitude
The current value usually reaches several hundred μA during about 200 ps. Generally from 50 to very low temperature environment
This value is necessary to send a signal through a transmission line having a line impedance that is not as high as Ω. Note that the pulse width itself is not important, and often depends exclusively on the clock pulse Cp or the fall of the power supply current, and is considerably long from several ns to more.

【0005】トリガパルス発生回路24の発生したトリガ
パルスItu は極低温環境下に導かれて適当なるジョセフ
ソンゲート等により構成されるゲート回路27に入力し、
被測定回路11はこのゲート回路27を介して与えられるパ
ルス幅が数十psオーダ、電流にして数μA 程度の大きさ
の微小なパルス信号Iuf を伝送することになる。その結
果、この被測定回路11がそのたびごとに発生する出力パ
ルスである微小な被測定パルス波形Iuが、負荷抵抗Ruを
介し、望ましくはジョセフソン単接合で構成されるジョ
セフソンサンプリングゲートJsに印加される。従って、
図2に模式的に示す時間関係で見ると、この被測定パル
ス波形Iuは、トリガパルスItu が立ち上がり切らない中
に、というよりもその相当初期の段階で終了してしまう
のが普通である。なお、サンプリングゲートJsは、当初
は磁束量子干渉デバイス(SQUID)で構成されることもあ
ったが、高速動作性に難点があり、時間分解能を高く取
り難いため、最近では専らジョセフソン単接合に代わら
れている。
The trigger pulse Itu generated by the trigger pulse generating circuit 24 is guided in a cryogenic environment and input to a gate circuit 27 composed of an appropriate Josephson gate or the like.
The circuit under test 11 transmits a minute pulse signal Iuf having a pulse width of several tens of ps and a current of about several μA given through the gate circuit 27. As a result, a minute pulse waveform Iu to be measured, which is an output pulse generated by the circuit under measurement 11 each time, is applied to a Josephson sampling gate Js preferably composed of a Josephson single junction via a load resistor Ru. Applied. Therefore,
Looking at the time relationship schematically shown in FIG. 2, the pulse waveform Iu to be measured usually ends at a considerably early stage rather than during the time when the trigger pulse Itu does not completely rise. Although the sampling gate Js was initially composed of a magnetic flux quantum interference device (SQUID), it had difficulties in high-speed operation and it was difficult to obtain a high time resolution. Has been replaced.

【0006】しかるに、トリガパルス発生回路24の発生
するトリガパルスItu は、上記の経路とは別に、常温環
境下で可変遅延線装置25にも与えられ、可変遅延線制御
回路23によりその時々で定められた遅延時間tdv を与え
られた遅延駆動パルスItp となって極低温環境下に導か
れ、極短パルス発生回路22に入力する。この極短パルス
発生回路22は、パルス幅が長くても10ps程度、一般には
数ps程度の極く短いインパルスIp(以下、極短パルスIp
と呼ぶ)を発生するもので、この極短パルスIpが負荷抵
抗Rpを介し、サンプリングゲートJsに与えられる。
However, the trigger pulse Itu generated by the trigger pulse generating circuit 24 is also supplied to the variable delay line device 25 under a normal temperature environment separately from the above-mentioned path, and is determined by the variable delay line control circuit 23 from time to time. The given delay time tdv is provided as a given delay drive pulse Itp in a cryogenic environment and input to the very short pulse generation circuit 22. This extremely short pulse generation circuit 22 has an extremely short impulse Ip (hereinafter, extremely short pulse Ip) of about 10 ps even if the pulse width is long, and generally about several ps.
This extremely short pulse Ip is applied to the sampling gate Js via the load resistance Rp.

【0007】従って当該サンプリングゲートJsには被測
定パルス波形Iuと極短パルスIpとの相乗電流が供給され
るが、図2に示しているように、例え被測定パルス波形
Iuのピーク値に極短パルスIpが重なっても、それら両者
の和(Ip+Iu)のみではサンプリングゲートJsの臨界電
流Iso を越えることがないように、それらの電流値が設
定されている。換言すると、これらの電流値の和(Ip+
Iu)に、さらにバイアス電流Isを加えた電流(Ip+Iu+
Is)をサンプリングゲートJsに印加した時に、何回かに
亙るサンプリングで所定の確率、例えば50%の確率で当
該サンプリングゲートが電圧状態に遷移するように(す
なわち(Ip+Iu+Is)≧Iso となるように)、当該バイア
ス電流Isの値を調整、決定すれば、そのバイアス電流Is
の値により、極短パルスIpが印加されている瞬時の被測
定パルス波形Iuの値を求めることができる。そこで、こ
の操作を、可変遅延線制御回路23の指令により可変遅延
線装置25を介し、例えば 1ps程度の微小な時間刻みで極
短パルスIpの遅延時間tdvを可変し、被測定波形Iuへの
重畳タイミングをずらしながら繰返し行えば、被測定パ
ルス波形Iuの全体を高い時間分解能で拡大した時間軸上
に復元、表示することができる。
Accordingly, a synergistic current of the pulse waveform Iu to be measured and the ultrashort pulse Ip is supplied to the sampling gate Js. As shown in FIG.
Even when the extremely short pulse Ip overlaps the peak value of Iu, their current values are set so that the sum (Ip + Iu) of both does not exceed the critical current Iso of the sampling gate Js. In other words, the sum of these current values (Ip +
Iu) plus the bias current Is plus the current (Ip + Iu +
When (Is) is applied to the sampling gate Js, the sampling gate transitions to the voltage state with a predetermined probability, for example, a 50% probability in several samplings (that is, (Ip + Iu + Is) ≧ Iso. ), If the value of the bias current Is is adjusted and determined, the bias current Is
The value of the measured pulse waveform Iu at the moment when the extremely short pulse Ip is applied can be obtained from the value of. Therefore, this operation is performed by the command of the variable delay line control circuit 23 through the variable delay line device 25, for example, by changing the delay time tdv of the ultrashort pulse Ip in minute time steps of about 1 ps, By repeating this while shifting the superposition timing, the entire measured pulse waveform Iu can be restored and displayed on a time axis enlarged with high time resolution.

【0008】ここで、手動でこのような測定操作、特に
バイアス電流Isの決定操作を行うのではなく、各サンプ
ル時におけるバイアス電流Isの大きさを最適に制御し、
かつ自動化するためには、従来からも図中で一点鎖線で
囲って示したようなバイアス電流制御回路30が用いられ
る。つまり、サンプリングゲートJsに得られる電圧波形
Vsを増幅器31により増幅し、この電圧Vsから参照電圧Vr
を比較回路32により引き去った後、積分回路33により積
分する。得られた直流電圧VmをクロックパルスCpに同期
したスイッチ34により当該電圧値Vmのパルス波形にし、
抵抗Rsを介してサンプリングゲートJsにバイアス電流Is
(=Vm/Rs)を供給する。従って、参照電圧Vrの大きさ
を調整すると、サンプリングゲートJsが電圧状態になる
確率を変えることができるので、このような帰還制御系
において積分回路33の出力電圧Vmに基づきその時々のバ
イアス電流Isを上述のIs=Vm/Rsから算出して電流軸Y
とし、可変遅延線制御回路23からの遅延時間tdv を時間
軸Xとして、適当なる公知表示器26にてプロット表示す
れば、目的の被測定パルス波形Iuを拡大された時間軸上
にて復元、表示することができる。
Here, instead of manually performing such a measuring operation, in particular, an operation of determining the bias current Is, the magnitude of the bias current Is at each sample is controlled optimally.
For automation, a bias current control circuit 30 is conventionally used as shown by a dashed line in the figure. That is, the voltage waveform obtained at the sampling gate Js
Vs is amplified by the amplifier 31, and the reference voltage Vr
Is subtracted by the comparison circuit 32 and then integrated by the integration circuit 33. The obtained DC voltage Vm is converted into a pulse waveform of the voltage value Vm by the switch 34 synchronized with the clock pulse Cp,
The bias current Is is supplied to the sampling gate Js via the resistor Rs.
(= Vm / Rs). Therefore, by adjusting the magnitude of the reference voltage Vr, it is possible to change the probability that the sampling gate Js will be in a voltage state, and in such a feedback control system, based on the output voltage Vm of the integration circuit 33, the bias current Is at each time is determined. Is calculated from the above-mentioned Is = Vm / Rs to calculate the current axis Y
If the delay time tdv from the variable delay line control circuit 23 is plotted and displayed on the appropriate known display 26 as the time axis X, the target pulse waveform Iu to be measured can be restored on the enlarged time axis. Can be displayed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ジョセフソンサンプラ
の動作原理は上記の通りであるが、従来の構成のままで
は、時としてサンプリングゲートJsが誤動作することが
あった。これには幾つかの原因があるが、最も大きな要
因は、既述したように大きなエネルギを持つトリガパル
スItu のクロストークである。
Although the principle of operation of the Josephson sampler is as described above, the sampling gate Js sometimes malfunctions with the conventional configuration. There are several causes for this, but the biggest factor is the crosstalk of the trigger pulse Itu having a large energy as described above.

【0010】すなわち、先にも述べたように、外部常温
環境下に置かれるトリガパルス発生回路24の発生するト
リガパルスItu は、被測定パルス波形Iuに比し、エネル
ギ的にかなり大きい。そのため、図2中に示すように、
トリガパルスIuの立ち上がり過渡期(既述のように 200
ps程度の時間の間)に含まれる高調波成分のエネルギも
かなり大きく、これにより極低温環境下にあるチップ10
上の信号系統にクロストークが生じ、サンプリングゲー
トJsに誤信号として回り込むのである。特に、トリガパ
ルス発生回路の出力を二分し、一方はそのまま極低温環
境下にあるゲート回路27に、他方は常温環境下にある可
変遅延線装置25を介した後、極低温環境下にある極短パ
ルス発生回路22に送り込むように構成されていると、そ
れらの線路配置や線路長の僅かな相違がいわゆるスキュ
ーを生み、クロストークの発生確率やその大きさはさら
に高まってしまう。
That is, as described above, the trigger pulse Itu generated by the trigger pulse generating circuit 24 placed in an external room temperature environment is considerably larger in energy than the pulse waveform Iu to be measured. Therefore, as shown in FIG.
Transition period of the rising edge of the trigger pulse Iu (200
The energy of the harmonic component contained in the chip 10 during the time of about 10 ps) is also considerably large, which causes the chip 10 in an extremely low temperature environment.
Crosstalk occurs in the upper signal system, and sneak into the sampling gate Js as an erroneous signal. In particular, the output of the trigger pulse generation circuit is divided into two, one of which is passed through a gate circuit 27 which is in a cryogenic environment as it is, and the other is passed through a variable delay line device 25 which is in a normal temperature environment, and then is placed in a very low temperature environment If the configuration is such that the signal is sent to the short pulse generation circuit 22, the slight difference in the line arrangement and line length produces a so-called skew, and the probability of occurrence of crosstalk and the magnitude thereof further increase.

【0011】このクロストークは、特にジョセフソン回
路系でグラウンドプレーンと呼ばれる接地導体を介して
の回り込みであることが多いが、極めて高速、微小な信
号伝送を必要とするジョセフソン回路系では高精度にイ
ンピーダンスマッチングの取れたマイクロストリップ線
路構造を必須とせねばならないことから、回路的な工夫
によりクロストーク低減を図るには限界がある。
This crosstalk is often wrapped around a ground conductor called a ground plane in a Josephson circuit system, but it is highly accurate in a Josephson circuit system requiring extremely high speed and minute signal transmission. Since a microstrip line structure with good impedance matching must be indispensable, there is a limit to reducing crosstalk by devising a circuit.

【0012】これに加え、副次的な問題として、サンプ
リングゲートJsの出力線路を介して外部回路の側から逆
方向に流れ込んでくるノイズ電流の問題もある。本出願
人においてはバイアス電流制御回路30をも極低温環境下
に置くための研究をなしているが、今の所、公知と認め
られる範囲ではこうした信号処理系は半導体回路系にて
構築され、常温環境下に置かれている。こうした場合、
取扱う信号レベルは全く異なり、半導体回路系の側が圧
倒的に大きいため、そのノイズ成分を小さくし得たとし
ても、ジョセフソン回路系にとっては無視し得ず、これ
がサンプリングゲートJsの出力線路を逆方向に辿って当
該サンプリングゲートJsの出力信号に重畳される結果、
測定精度を悪化させるという事態を招く。
In addition, as a secondary problem, there is also a problem of a noise current flowing in the opposite direction from the external circuit through the output line of the sampling gate Js. In the present applicant, research has been conducted to place the bias current control circuit 30 also in an extremely low temperature environment, but at present, such a signal processing system is constructed by a semiconductor circuit system within a range recognized as being known, It is placed in a room temperature environment. In these cases,
Since the signal levels handled are completely different and the semiconductor circuit side is overwhelmingly large, even if the noise component can be reduced, it can not be ignored for the Josephson circuit system, and this will cause the output line of the sampling gate Js to go in the reverse direction. Is superimposed on the output signal of the sampling gate Js,
This causes a situation in which the measurement accuracy is deteriorated.

【0013】さらに、極短パルスIpを微小時間ずつずら
すための可変遅延線装置25にも、それが常温環境下に置
かれることに基づく上記の問題に加え、それ自体にも改
良すべき点がある。これ自体は周知のものであるが、同
軸導波路型の伝送線路の線路長をあたかもトロンボーン
のように機械的に伸縮可変することで伝送パルスの伝送
時間を調整するようになっている。このようなタイプの
遅延時間可変装置は高精度な調整が難しいし、伝送パル
スの波形をなまらせ易く、これが測定精度を悪化させ
る。また、大きなトリガパルスを直接に取扱うので、ノ
イズ発生の要因ともなり得る。一定の長さのマイクロス
トリップ線路の途中に何カ所にもタップを設け、これを
マルチプレクサで切り替えて使用することで伝搬線路長
を可変するタイプのものもあるが、これでも事情は同じ
で、やはり大きな電流値の信号を取扱わねばならないこ
とから、微小信号を取扱うジョセフソン回路系にノイズ
成分を与え易いし、時間分解能を高く取ることや、調整
段数を増すことも難しい。
Further, the variable delay line device 25 for shifting the ultrashort pulse Ip by a minute time has a point to be improved in addition to the above-mentioned problem due to the fact that it is placed in a normal temperature environment. is there. As is well known, the transmission time of a transmission pulse is adjusted by mechanically expanding and contracting the length of a coaxial waveguide type transmission line as if it were a trombone. Such a type of delay time variable device is difficult to adjust with high precision, and it is easy to obscure the waveform of the transmission pulse, which deteriorates the measurement accuracy. In addition, since a large trigger pulse is directly handled, it may be a cause of noise generation. There is also a type in which taps are provided at several places in the middle of a microstrip line of a fixed length and the length of the propagation line is changed by switching this with a multiplexer, but the situation is still the same, Since a signal having a large current value must be handled, it is difficult to give a noise component to a Josephson circuit system handling a small signal, and it is also difficult to increase the time resolution and increase the number of adjustment stages.

【0014】本発明はこのような事情に鑑み、まずもっ
て基本的にはトリガパルスの発生に基づくクロストーク
の低減を図り得る工夫を開示せんとする。その上で、要
すれば外部環境から印加されるノイズの低減をも図り得
る構造原理を開示する。
In view of such circumstances, the present invention does not disclose a device that can basically reduce crosstalk based on the generation of a trigger pulse. In addition, a structural principle that can also reduce noise applied from an external environment if necessary is disclosed.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明では上記目的を達
成するため、極低温環境外にあるトリガパルス発生回路
の発生するトリガパルスを極低温環境下にある被測定回
路と極短パルス発生回路とに与え、被測定回路を通過し
てきた被測定パルス波形と極短パルス発生回路がトリガ
パルスの入力に基づき発生した極短パルスとに、さらに
バイアス電流を重畳して極低温環境下にあるサンプリン
グゲートに印加し、遅延時間可変装置により極短パルス
の重畳タイミングを微小時間幅でずらしながらバイアス
電流の大きさを制御し、サンプリングゲートの出力を監
視して行くことで被測定パルス波形を拡大された時間軸
上に表示する超伝導サンプリング測定回路において、遅
延時間可変装置により定められるその時々の重畳タイミ
ングに応じた被測定パルス波形に対しての極短パルスの
重畳関係を保ったまま、それら被測定パルス波形及び極
短パルスの重畳波形をトリガパルスの立ち上がりから時
点から所定の時間だけ遅らせてサンプリングゲートに与
えるため、極低温環境下に遅延時間固定の信号遅延線路
を設ける。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a trigger pulse generated by a trigger pulse generating circuit located outside a cryogenic environment and a circuit to be measured and an extremely short pulse generating circuit located under a cryogenic environment are used. And a sampling pulse in a cryogenic environment by superimposing a bias current on the pulse waveform to be measured passing through the circuit to be measured and the ultrashort pulse generated by the ultrashort pulse generation circuit based on the input of the trigger pulse. By applying a voltage to the gate and using a variable delay time device to control the magnitude of the bias current while shifting the superimposition timing of the ultrashort pulse by a small time width, and monitoring the output of the sampling gate, the pulse waveform to be measured is enlarged. In the superconducting sampling measurement circuit displayed on the time axis, the measured time corresponding to the respective superimposition timing determined by the delay time variable device Since the pulse waveform to be measured and the superimposed waveform of the ultrashort pulse are given to the sampling gate with a delay of a predetermined time from the rise of the trigger pulse while maintaining the superimposition relationship of the ultrashort pulse on the pulse waveform, A signal delay line having a fixed delay time is provided in a low-temperature environment.

【0016】本発明ではまた、上記の基本構成を満たし
た上で、サンプリングゲートと、極低温環境外にあって
当該サンプリングゲートの出力を処理する回路との間
に、サンプリングゲートの出力をバッファするジョセフ
ソンゲートを設ける構成や、遅延時間可変装置を、極低
温環境下で動作し、印加されるバイアス電流の大きさに
応じて信号伝搬遅延時間を制御可能なジョセフソン伝送
線路を含むジョセフソン伝送線路型遅延時間可変装置に
より構成することも提案する。
According to the present invention, the output of the sampling gate is buffered between the sampling gate and a circuit which is outside the cryogenic environment and processes the output of the sampling gate. Josephson transmission including a Josephson transmission line that can control the signal propagation delay time according to the magnitude of the applied bias current by operating a configuration that provides a Josephson gate or a variable delay time device in an extremely low temperature environment It is also proposed to configure with a line-type delay time variable device.

【0017】特に後者の場合には、当該ジョセフソン伝
送線路型遅延時間可変装置を、ジョセフソン伝送線路の
入力側に所定のパルス波形を生成するためのパルス発生
部を有し、出力側にジョセフソン伝送線路を介して伝送
されてきたパルス波形を整形するための波形整形部を有
するものとするのが望ましい。
In particular, in the latter case, the Josephson transmission line type delay time varying device has a pulse generation section for generating a predetermined pulse waveform at the input side of the Josephson transmission line, and the Josephson transmission line at the output side. It is desirable to have a waveform shaping unit for shaping the pulse waveform transmitted via the Song transmission line.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図1にはそれぞれ、本発明に従っ
て構成されたジョセフソンサンプラの一構成例が示され
ている。ただし、図5に即して既に説明した従来の構成
に対し、同じで良いか同様の構成要素には同一の符号を
付してあり、本発明により特に改変を要さないものにつ
いては再度の説明は省略する。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a Josephson sampler constructed according to the present invention. However, with respect to the conventional configuration already described with reference to FIG. 5, the same or similar components are denoted by the same reference numerals, and those which do not require any particular modification according to the present invention will be repeated. Description is omitted.

【0019】さて、図1の回路では、最も特徴的なこと
に、まずは従来の構成には全く認められなかった要素と
して、サンプリングゲートJsに印加される被測定パルス
波形Iuにも極短パルスIpにも、常に一定の伝搬遅延時間
tdf を与えるための信号遅延線路41,41が設けられてい
る。この信号遅延線路41は、必要とするある一定の遅延
時間tdf を得るために必要な長さの超伝導線路により簡
単に構成でき、極低温環境下にあって極短パルス発生回
路22が搭載されるチップ10と同じチップ10上に搭載する
ことができる。
The most characteristic of the circuit of FIG. 1 is that the pulse waveform to be measured Iu applied to the sampling gate Js also has an extremely short pulse Ip Always constant propagation delay time
Signal delay lines 41, 41 for providing tdf are provided. This signal delay line 41 can be easily configured by a superconducting line having a length necessary to obtain a required constant delay time tdf, and in a cryogenic environment, an ultrashort pulse generation circuit 22 is mounted. Can be mounted on the same chip 10 as the chip 10.

【0020】これが本発明における最も基本的な改良点
であるが、詳しくは後述し、ここでは先に、本実施形態
におけるその他の望ましい改良点を列挙して行くと、被
測定パルス波形Iuに対し極短パルスIpの重畳タイミング
をずらして行くための装置、すなわちサンプリングゲー
トJsに印加される被測定パルス波形Iuの立ち上がりに対
して任意の微小時間遅れtdv で当該サンプリングゲート
Jsに極短パルスIpを印加するための遅延時間可変装置
は、従来の場合、図5に即して説明した通り、常温環境
下で動作する機械的な、あるいはマルチプレクサによる
タップ切り替えを含むような可変遅延線装置25であった
が、この実施形態では、後に図3に即して説明するよう
に、極低温環境下にあってチップ10上に組込むことがで
き、印加されるバイアス電流Ibの大きさによって遅延時
間tdv を対応的に可変し得るジョセフソン伝送線路型の
遅延時間可変装置50になっている。
This is the most basic improvement in the present invention, which will be described in detail later. Here, other desirable improvements in the present embodiment will be listed first. A device for shifting the superimposition timing of the ultrashort pulse Ip, that is, the sampling gate with an arbitrary small time delay tdv with respect to the rise of the pulse waveform Iu to be measured applied to the sampling gate Js
In the related art, the delay time variable device for applying the ultrashort pulse Ip to Js is, as described with reference to FIG. 5, mechanically operated at room temperature environment or includes tap switching by a multiplexer. Although the variable delay line device 25 has been described, in this embodiment, as will be described later with reference to FIG. 3, the device can be incorporated on the chip 10 under an extremely low temperature environment, and the bias current Ib The Josephson transmission line type delay time varying device 50 is capable of correspondingly varying the delay time tdv depending on the size.

【0021】また、極低温環境下にあるチップ10上に搭
載されているサンプリングゲートJsの出力は、外部環境
下の測定系に接続するのに、そのまま引き出されるので
はなく、ジョセフソンバッファゲート44を介して引き出
されている。バッファゲート44自体はいわゆる 4JLゲー
ト等と呼称される公知既存のもので良く、それ自身に電
流利得があるか否かは必須ではない(微小な信号を取扱
うため、あった方が望ましいが)。
Further, the output of the sampling gate Js mounted on the chip 10 under the cryogenic environment is not directly extracted but connected to the measurement system under the external environment. Has been withdrawn through. The buffer gate 44 itself may be a known existing one called a so-called 4JL gate or the like, and it is not essential whether or not the buffer gate 44 itself has a current gain (although it is preferable to have a current gain in order to handle minute signals).

【0022】しかるに、本発明によると、トリガパルス
Itu の立ち上がりに対し、図2中に“従来例”波形との
対比で“本発明”波形として示しているように、被測定
パルス波形IuがサンプリングゲートJsに印加されるタイ
ミングは、遅延時間tdf がある一定時間に固定の信号遅
延線路41,41により当該遅延時間tdf だけ遅延すること
ができる。従って、トリガパルスItu が既述したように
極めて大きなエネルギを持っていても、その立ち上がり
時間がこれも既述のように例えば 200ps程度であるなら
ば、信号遅延線路41,41により遅延時間tdf をこれより
長い時間にし、望ましくは余裕を見込んで 400ps程度に
すれば、トリガパルスItu の急峻な立ち上がり時に発生
する高調波成分に起因するクロストークの影響から逃れ
ることができる。
However, according to the present invention, the trigger pulse
As shown in FIG. 2 as the “present invention” waveform in comparison with the “conventional example” waveform, the timing at which the pulse waveform Iu to be measured is applied to the sampling gate Js is the delay time tdf The signal can be delayed by a fixed signal delay line 41 for a certain time by the delay time tdf. Therefore, even if the trigger pulse Itu has an extremely large energy as described above, if the rise time thereof is also, for example, about 200 ps as described above, the delay time tdf is set by the signal delay lines 41 and 41. By setting the time longer than this, and desirably about 400 ps in consideration of a margin, it is possible to avoid the influence of crosstalk caused by a harmonic component generated when the trigger pulse Itu sharply rises.

【0023】もちろん、このように固定の遅延時間tdf
を与えるにしても、この場合はジョセフソン伝送線路型
遅延時間可変装置50により構成されている遅延時間可変
装置が被測定パルス波形Iuに対し極短パルスIpを印加す
るタイミングをそのたびごとに微小時間ずらすために必
要な可変の遅延時間tdv は、被測定パルス波形Iuにも極
短パルスIpにも共に同じ固定遅延時間tdf が与えられて
いるため、相対的な関係において従来と変わることはな
く、測定には何等影響しない。すなわち、被測定パルス
波形IuはトリガパルスItu の立ち上がりから本発明によ
り始めて導入された信号遅延線路41による常に固定の遅
延時間tdf だけ遅れて立ち上がり、これに重畳される極
短パルスIpは、信号遅延線路41による固定の遅延時間td
f に、その時々でジョセフソン伝送線路型遅延時間可変
装置50によって規定される遅延時間tdv を加えた時間(t
df+tdv)だけ遅れて立ち上がるため、両者の遅延時間関
係は結局、従来と同様に、遅延時間可変装置50によって
その時々で規定される遅延時間tdv のみとなる。
Of course, the fixed delay time tdf
In this case, the timing at which the delay time variable device constituted by the Josephson transmission line type delay time variable device 50 applies the ultrashort pulse Ip to the pulse waveform Iu to be measured is minute each time. The variable delay time tdv required for shifting the time is the same as the conventional one in the relative relationship because the same fixed delay time tdf is given to both the pulse waveform Iu to be measured and the ultrashort pulse Ip. Has no effect on the measurement. In other words, the pulse waveform Iu to be measured rises always with a fixed delay time tdf caused by the signal delay line 41 introduced for the first time from the rising of the trigger pulse Itu, and the very short pulse Ip superimposed on this rises with the signal delay. Fixed delay time td due to line 41
f plus a delay time tdv defined by the Josephson transmission line delay time varying device 50 from time to time (t
df + tdv), so that the delay time relationship between the two is eventually only the delay time tdv specified by the delay time varying device 50 at each time, as in the conventional case.

【0024】実際、固定の遅延時間tdf を持つ遅延時間
可変装置41を導入したことの効果は大きく、本発明者の
実験によると、トリガパルスItu の立ち上がりに起因す
るサンプリングゲートJsの誤動作発生確率は大幅に低減
することに成功しており、測定精度、信頼性の向上に大
いに寄与している。
In fact, the effect of introducing the variable delay time device 41 having a fixed delay time tdf is great. According to the experiments of the present inventor, the probability of malfunction of the sampling gate Js caused by the rise of the trigger pulse Itu is small. It has succeeded in greatly reducing it, and has greatly contributed to improvements in measurement accuracy and reliability.

【0025】これに加えて、この実施形態に認められる
ように、サンプリングゲートJsの出力にバッファゲート
44を設けてあると、常温環境下にあって一般にはジョセ
フソン回路系の1000倍にも昇る大きな信号を取扱う半導
体系のバイアス電流制御回路30等を用いても、それの発
生するノイズ成分がサンプリングゲートJsに帰還される
のを防ぐことができ、感度、測定精度は大幅に向上す
る。
In addition, as can be seen in this embodiment, a buffer gate is connected to the output of the sampling gate Js.
If 44 is provided, even if a semiconductor bias current control circuit 30 or the like that handles a large signal which is 1000 times larger than a Josephson circuit system under a normal temperature environment is The feedback to the sampling gate Js can be prevented, and the sensitivity and measurement accuracy are greatly improved.

【0026】さらに、同じくこの実施形態に認められる
ように、被測定パルス波形Iuに対する相対的な関係で極
短パルスIpにその時々で所定の時間遅れtdv を与え、か
つその時間遅れtdv を例えば 1ps程度と高分解能の微小
時間幅で調整するための遅延時間可変装置に、極低温環
境下のチップ10上に搭載できるジョセフソン伝送線路型
遅延時間可変装置50を用いると、やはり外部からのノイ
ズがサンプリングゲートJsに回り込むのを防ぐことがで
き、かつ、信号のなまりを抑えることができるので、こ
れもまた測定精度、信頼性の向上に繋がる。
Further, as is also recognized in this embodiment, a predetermined time delay tdv is given to the ultrashort pulse Ip in each case in relation to the pulse waveform Iu to be measured, and the time delay tdv is, for example, 1 ps. When a Josephson transmission line type delay time variable device 50 that can be mounted on the chip 10 in a cryogenic environment is used as a delay time variable device for adjusting with a small time width of about high resolution, noise from outside is also reduced. Since it can be prevented from sneaking into the sampling gate Js and the signal can be suppressed from being rounded, this also leads to improvement in measurement accuracy and reliability.

【0027】このようなジョセフソン伝送線路型の遅延
時間可変装置50は、それ自体は公知であるが、図3に即
して少し詳しく説明する。図3(A) に示すように、当該
装置の主部をなすジョセフソン伝送線路51の物理的な構
造は、上部超電導体52と下部超伝導体53が薄いトンネル
絶縁膜54を挟んで重なり合っているもので、上下の超伝
導体52,53を必要な長さに亙り伸ばすことで、細長いジ
ョセフソン接合JJによる任意線路長の伝送線路を構築で
きる。このようなジョセフソン伝送線路51の等価回路は
図3(B) に示すようになり、上下超伝導体52,53間にバ
イアス電流Ibを流した状態では、全体としては一本の線
路形状のジョセフソン接合JJも、微小なジョセフソン接
合Joが多数個、インダクタンスLoを介してカスケードに
接続した格好になる。
Such a Josephson transmission line type variable delay time device 50 is known per se, but will be described in some detail with reference to FIG. As shown in FIG. 3A, the physical structure of the Josephson transmission line 51, which is the main part of the device, is such that the upper superconductor 52 and the lower superconductor 53 overlap with a thin tunnel insulating film 54 interposed therebetween. By extending the upper and lower superconductors 52 and 53 over a required length, a transmission line having an arbitrary line length by a slender Josephson junction JJ can be constructed. An equivalent circuit of such a Josephson transmission line 51 is as shown in FIG. 3 (B), and when a bias current Ib is passed between the upper and lower superconductors 52 and 53, the overall line shape of one line is The Josephson junction JJ also looks like a cascade of many small Josephson junctions Jo connected via an inductance Lo.

【0028】そのため、当該ジョセフソン伝送線路51の
長さの一端に入力信号Sin が入力してくると、それが例
えパルス状の波形ではなく、ランプ波形であっても、伝
送線路を伝搬する信号はパルス波形Psとなり、かつ、多
数個の微小ジョセフソン接合Joがあたかもドミノ倒しの
ようになりながら当該パルス波形Psを伝搬させて行くの
で、バイパス電流Ibの大きさを変えることで微小なジョ
セフソン接合Joの個々が順次電圧状態に遷移するまでの
時間を微調整でき、結局は伝送線路の他端から出力され
るまでの伝搬時間を微小な時間幅で調整することができ
る。
Therefore, when the input signal Sin is input to one end of the length of the Josephson transmission line 51, even if the input signal Sin is not a pulse-like waveform but a ramp waveform, the signal propagating through the transmission line 51 Is a pulse waveform Ps, and a large number of small Josephson junctions Jo propagate the pulse waveform Ps as if they were dominoes. The time until each of the junctions Jo sequentially transitions to the voltage state can be finely adjusted, and eventually the propagation time until the output from the other end of the transmission line can be adjusted with a minute time width.

【0029】従って、こうしたジョセフソン伝送線路型
遅延時間可変装置50を用いる場合、最終的に極短パルス
Ipの発生タイミングを微小時間幅で可変するための遅延
時間可変制御回路43は、実質的にバイアス電流Ibの可変
回路となる。
Therefore, when such a Josephson transmission line type delay time varying device 50 is used, an extremely short pulse
The delay time variable control circuit 43 for varying the generation timing of Ip in a minute time width is substantially a variable circuit of the bias current Ib.

【0030】ただし、伝搬時間を長く取ると、従前の可
変遅延線装置25を用いた場合程ではないが、やはり伝搬
パルスPsのパルス幅が広がるため、より高精度な測定を
目指すためには、図3(C) に示すように、ジョセフソン
伝送線路51の入力側には入力信号Sin の入力によって所
定形状のパルス波形を発生するパルス発生器57を含むパ
ルス発生部55を、また、出力側には伝搬してきたパルス
を波形整形するための波形整形部56を接続した形の装置
50を用いると良い。この時、前段のパルス発生部56も後
段の波形整形部56も、等価回路的には伝送線路51の部分
と同様な構造となるが、印加するバイパス電流はある望
ましい値Ibf に固定するため、必要な振幅、必要なパル
ス幅のパルスを安定に得ることができるのである。
However, if the propagation time is long, the pulse width of the propagation pulse Ps is widened, although not as much as when the conventional variable delay line device 25 is used. As shown in FIG. 3C, on the input side of the Josephson transmission line 51, a pulse generator 55 including a pulse generator 57 for generating a pulse waveform of a predetermined shape in response to the input of the input signal Sin is provided. Has a waveform shaping unit 56 for shaping the propagated pulse.
It is good to use 50. At this time, the pulse generator 56 in the former stage and the waveform shaping unit 56 in the latter stage have an equivalent circuit structure similar to that of the transmission line 51, but the applied bypass current is fixed to a desired value Ibf. A pulse having a required amplitude and a required pulse width can be stably obtained.

【0031】なお、こうしたジョセフソン伝送線路型の
遅延時間可変装置50を用いると特に良いのは、極低温環
境下に置けるため、図示しているように、その入力は被
測定回路11に信号を送るゲート回路27から分岐すれば良
く、図5に示した従来例におけるように、常温環境下で
トリガパルス発生回路24の出力を二本に分岐するような
必要がなくなるということである。換言すると、トリガ
パルス発生回路24からの大きなトリガパルスは一本の信
号線路を介してのみ、極低温環境下にあるチップ10上に
導くことができるようになり、配線配置に起因するスキ
ューの問題から逃れることができる。
The use of such a Josephson transmission line type delay time varying device 50 is particularly advantageous because it can be placed in an extremely low temperature environment. As shown in FIG. It is only necessary to branch from the sending gate circuit 27, and there is no need to branch the output of the trigger pulse generating circuit 24 into two under a normal temperature environment as in the conventional example shown in FIG. In other words, a large trigger pulse from the trigger pulse generation circuit 24 can be guided to the chip 10 in a cryogenic environment only through one signal line, and the problem of skew caused by wiring arrangement You can escape from.

【0032】しかるに、本発明の最も基本的な構成に関
わる遅延時間固定の信号遅延線路41は、図2に即して示
した原理から明らかなように、図1中に示されている位
置に必ずしも設けねばならないものではない。トリガパ
ルスItu が極低温環境下に導入された後、被測定パルス
波形Iu及び極短パルスIpがサンプリングゲートJsに至る
経路の何処かに設けられていれば良く、場合によっては
図示のように個別に二つ用いなくても、極低温環境下に
導入されたトリガパルスItu をゲート回路27の後ろか前
でとりあえず一つの信号遅延線路41に通し、その出力を
被測定パルス波形生成用の経路と極短パルス生成用の経
路とに分岐するようにしても良い。
However, the signal delay line 41 having a fixed delay time according to the most basic configuration of the present invention is located at the position shown in FIG. 1 as apparent from the principle shown in FIG. It is not necessarily required. After the trigger pulse Itu is introduced in a cryogenic environment, the pulse waveform Iu to be measured and the ultrashort pulse Ip need only be provided somewhere on the path leading to the sampling gate Js. Even if two are not used, the trigger pulse Itu introduced in the cryogenic environment is first passed through one signal delay line 41 after or before the gate circuit 27, and the output is used as a path for generating a pulse waveform to be measured. It may be branched to a path for generating an extremely short pulse.

【0033】図4には、また別な観点からの本発明の望
ましい実施形態として、被測定回路11のみをそれ専用の
被測定回路チップ10B 上に搭載し、残りの測定系部分を
測定回路チップ10A に搭載するようにして、被測定回路
11と超伝導サンプリング測定回路との接続は測定回路チ
ップ10A と被測定回路チップ10B 間のワイヤボンディン
グまたはフリップチップボンディングによる接続部46を
介してなすようにした構成が開示されている。他の部分
については図1に即して説明した記述、及び図5に即し
て説明した従来例に関する記述を援用することができ
る。バイアス電流制御回路30にしても、その内部構成は
図示を省略した。
FIG. 4 shows another preferred embodiment of the present invention in which only the circuit under test 11 is mounted on its own circuit chip 10B to be measured, and the remaining measurement system part is mounted on the measurement circuit chip. The circuit to be measured is mounted on 10A.
A configuration is disclosed in which the connection between the circuit 11 and the superconducting sampling measurement circuit is made through a connection 46 by wire bonding or flip chip bonding between the measurement circuit chip 10A and the circuit chip 10B to be measured. For the other parts, the description described with reference to FIG. 1 and the description regarding the conventional example described with reference to FIG. 5 can be cited. The internal configuration of the bias current control circuit 30 is not shown.

【0034】この実施形態では、被測定パルス波形の元
となるパルス波形Iuf はボンディングパッド形状で代表
的に図示した接続部46を介し、測定回路チップ10A から
被測定回路チップ10B 側に伝達されて被測定回路11に与
えられ。被測定回路11を経た被測定パルス波形Iuは、再
び別の接続部46を介し測定回路チップ10A 上に戻り、サ
ンプリングゲートJsに印加される。
In this embodiment, the pulse waveform Iuf, which is the source of the pulse waveform to be measured, is transmitted from the measurement circuit chip 10A to the circuit chip to be measured 10B via a connection 46 which is typically shown in the form of a bonding pad. It is given to the circuit under test 11. The measured pulse waveform Iu that has passed through the circuit under measurement 11 returns to the measurement circuit chip 10A via another connection section 46 again, and is applied to the sampling gate Js.

【0035】このような実施形態では、測定回路チップ
10A 上の構成要素とは異なる作製プロセスで作製された
被測定回路11であっても、これを測定の対象とし得る。
例えば測定回路チップ10A の側がNbないし NbN系材料で
作られ、対して被測定回路11が酸化物高温超伝導材料で
作製されているような場合等も問題ない。また、接続部
46として、取り外し可能なボンディングパッド接続構造
ないしワイヤボンディング接続構造を採用すれば、測定
回路チップ10A 上のジョセフソンサンプラ回路系と被測
定回路チップ10B 上の被測定回路11とを接続することが
できるので、一つのジョセフソンサンプラをいくつもの
ジョセフソン回路の測定に流用することができる。ただ
し、この概念そのものは、すでに本出願人が特願平9-13
3518号として出願済みであるので、要すればこれをも参
照でき。それには他の工夫も種々開示されている。
In such an embodiment, the measuring circuit chip
Even if the circuit under test 11 is manufactured by a manufacturing process different from that of the component on 10A, it can be measured.
For example, there is no problem when the side of the measurement circuit chip 10A is made of an Nb or NbN-based material and the circuit under test 11 is made of an oxide high-temperature superconducting material. Also the connection
If a removable bonding pad connection structure or wire bonding connection structure is adopted as 46, the Josephson sampler circuit system on the measurement circuit chip 10A can be connected to the circuit under test 11 on the circuit chip 10B to be measured. Therefore, one Josephson sampler can be used for measurement of several Josephson circuits. However, this concept itself has already been filed by the applicant in Japanese Patent Application No. Hei 9-13.
The application has been filed as 3518, so you can refer to it if necessary. Various other ideas are disclosed therein.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明によると、極低温環境外から印加
される大きなエネルギのトリガパルスの立ち上がりに起
因してサンプリングゲートが誤動作するというクロスト
ークの問題を大幅に軽減でき、高精度で高信頼の超伝導
サンプリング測定回路を提供することができる。
According to the present invention, the problem of crosstalk in which the sampling gate malfunctions due to the rise of a trigger pulse of a large energy applied from outside the cryogenic environment can be greatly reduced, and high accuracy and high reliability can be achieved. Can be provided.

【0037】さらに、本発明の下位態様にもよれば、サ
ンプリングゲートの出力にバッファゲートを設けること
で耐ノイズ性能が向上し、同様に極短パルスにその時々
で所定の遅延時間を与えるための遅延時間可変装置に、
極低温環境下でバイアス電流の大きさに応じ遅延時間を
可変可能なジョセフソン伝送線路型遅延時間可変装置を
用いることも、やはり良好なパルス波形を保ち、耐ノイ
ズ性能を高めるため、高精度な測定に寄与し得る。
Further, according to the lower aspect of the present invention, the provision of the buffer gate at the output of the sampling gate improves the noise resistance performance, and similarly provides a very short pulse with a predetermined delay time at each time. For variable delay time devices,
Using a Josephson transmission line type delay time variable device that can vary the delay time according to the magnitude of the bias current in a cryogenic environment also requires a high-precision to maintain a good pulse waveform and improve noise resistance. Can contribute to measurement.

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

【図1】本発明に従い構成された超伝導サンプリング測
定回路の第一の実施形態の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of a superconducting sampling measurement circuit configured according to the present invention.

【図2】各部の波形関係に基づき本発明を説明するため
の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the present invention based on a waveform relationship of each unit.

【図3】本発明に用いると望ましいジョセフソン伝送線
路型遅延時間可変装置の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a Josephson transmission line type delay time variable device preferably used in the present invention.

【図4】本発明の第二の実施形態の概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of the present invention.

【図5】従来の超伝導サンプリング測定回路の代表的一
例の概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a typical example of a conventional superconducting sampling measurement circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 極低温環境下に置かれるチップ 10A 測定回路チップ 10B 被測定回路チップ 11 被測定回路 22 極短パルス発生回路 24 トリガパルス発生回路 25 可変遅延線装置 41 遅延時間固定の信号遅延線路 43 バイアス電流可変回路(遅延時間可変制御回路) 44 ジョセフソンバッファゲート 46 接続部 50 ジョセフソン伝送線路型遅延時間可変装置 51 ジョセフソン伝送線路 55 パルス発生部 56 波形整形部 Js サンプリングゲート Itu トリガパルス Ip 極短パルス Iu 被測定パルス波形 Is バイアス電流 Ib 遅延時間可変制御用バイアス電流 10 Chip placed in a cryogenic environment 10A Measurement circuit chip 10B Circuit under test 11 Circuit under test 22 Ultrashort pulse generation circuit 24 Trigger pulse generation circuit 25 Variable delay line device 41 Signal delay line with fixed delay time 43 Bias current variable Circuit (variable delay time control circuit) 44 Josephson buffer gate 46 Connection unit 50 Josephson transmission line type delay time variable device 51 Josephson transmission line 55 Pulse generation unit 56 Waveform shaping unit Js Sampling gate Itu Trigger pulse Ip Very short pulse Iu Pulse waveform to be measured Is bias current Ib Bias current for delay time variable control

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤穂 博司 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業 技術院電子技術総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−121600(JP,A) 特開 昭61−240171(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01R 13/00 - 13/42 H01L 39/00 - 39/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Ako 1-1-4 Umezono, Tsukuba-shi, Ibaraki Pref. Japan Institute of Industrial Science and Technology (56) References JP-A-60-121600 (JP, A) 61-240171 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01R 13/00-13/42 H01L 39/00-39/24

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 極低温環境外にあるトリガパルス発生回
路の発生するトリガパルスを極低温環境下にある被測定
回路と極短パルス発生回路とに与え、該被測定回路を通
過してきた被測定パルス波形と該極短パルス発生回路が
上記トリガパルスの入力に基づき発生した極短パルスと
に、さらにバイアス電流を重畳して該極低温環境下にあ
るサンプリングゲートに印加し、遅延時間可変装置によ
り該極短パルスの重畳タイミングを微小時間幅でずらし
ながらバイアス電流の大きさを制御し、該サンプリング
ゲートの出力を監視して行くことで上記被測定パルス波
形を拡大された時間軸上に表示する超伝導サンプリング
測定回路であって;上記遅延時間可変装置により定めら
れるその時々の重畳タイミングに応じた上記被測定パル
ス波形に対しての上記極短パルスの重畳関係を保ったま
ま、それら被測定パルス波形及び極短パルスの重畳波形
を上記トリガパルスの立ち上がりから時点から所定の時
間だけ遅らせて上記サンプリングゲートに与えるため、
上記極低温環境下に遅延時間固定の信号遅延線路を設け
たこと;を特徴とする超伝導サンプリング測定回路。
A trigger pulse generated by a trigger pulse generation circuit located outside a cryogenic environment is supplied to a circuit under measurement and an ultra-short pulse generation circuit located under a cryogenic environment, and a measured pulse passing through the circuit to be measured is provided. A bias current is further superimposed on the pulse waveform and the ultra-short pulse generated by the ultra-short pulse generation circuit based on the input of the trigger pulse, and the bias current is superimposed and applied to the sampling gate under the ultra-low temperature environment. By controlling the magnitude of the bias current while shifting the superimposition timing of the extremely short pulse by a very small time width, and monitoring the output of the sampling gate, the pulse waveform to be measured is displayed on an enlarged time axis. A superconducting sampling measurement circuit; the circuit for measuring the pulse waveform to be measured according to the respective superimposition timings determined by the delay time variable device; In order to apply the measured pulse waveform and the superimposed waveform of the ultrashort pulse to the sampling gate with a delay of a predetermined time from the rise of the trigger pulse while maintaining the superimposition relationship of the ultrashort pulse,
A signal delay line with a fixed delay time is provided in the cryogenic environment;
【請求項2】 請求項1記載の超伝導サンプリング測定
回路であって;上記サンプリングゲートと、上記極低温
環境外にあって該サンプリングゲートの出力を処理する
回路との間に、上記極低温環境下にあって該サンプリン
グゲートの出力をバッファするジョセフソンゲートを設
けたこと;を特徴とする超伝導サンプリング測定回路。
2. The superconducting sampling measurement circuit according to claim 1, wherein the cryogenic environment is provided between the sampling gate and a circuit outside the cryogenic environment and processing the output of the sampling gate. A superconducting sampling measurement circuit, wherein a Josephson gate is provided below and buffers the output of the sampling gate.
【請求項3】 請求項1記載の超伝導サンプリング測定
回路であって;上記遅延時間可変装置を、極低温環境下
で動作し、印加されるバイアス電流の大きさに応じて信
号伝搬遅延時間を制御可能なジョセフソン伝送線路を含
むジョセフソン伝送線路型遅延時間可変装置により構成
したこと;を特徴とする超伝導サンプリング測定回路。
3. The superconducting sampling measurement circuit according to claim 1, wherein said variable delay time device is operated in a cryogenic environment, and a signal propagation delay time is set according to a magnitude of a bias current applied. A superconducting sampling measurement circuit, comprising: a Josephson transmission line type delay time variable device including a controllable Josephson transmission line.
【請求項4】 請求項3記載の超伝導サンプリング測定
回路であって;上記ジョセフソン伝送線路型遅延時間可
変装置は、上記ジョセフソン伝送線路の入力側に所定の
パルス波形を生成するためのパルス発生部を、出力側に
該ジョセフソン伝送線路を介して伝送されてきたパルス
波形を整形するための波形整形部を有すること;を特徴
とする超伝導サンプリング測定回路。
4. The superconducting sampling measuring circuit according to claim 3, wherein said Josephson transmission line type delay time varying device includes a pulse for generating a predetermined pulse waveform at an input side of said Josephson transmission line. A superconducting sampling measuring circuit, characterized in that the generating section has a waveform shaping section for shaping a pulse waveform transmitted via the Josephson transmission line on an output side.
【請求項5】 請求項1,2,3,または4記載の超伝
導サンプリング測定回路であって;上記超伝導サンプリ
ング測定回路にあって上記極低温環境下に置くべき構成
要素を上記被測定回路の搭載されている被測定回路チッ
プとは別の測定回路チップ上に搭載し;該被測定回路と
該超伝導サンプリング測定回路との接続は上記測定回路
チップと上記被測定回路チップ間のワイヤボンディング
またはフリップチップボンディングによりなすことを特
徴とする超伝導サンプリング測定回路。
5. The superconducting sampling measurement circuit according to claim 1, wherein the component to be placed in the cryogenic environment in the superconducting sampling measurement circuit is the circuit to be measured. The circuit to be measured is mounted on a measuring circuit chip different from the circuit to be measured; the circuit to be measured and the superconducting sampling measuring circuit are connected by wire bonding between the measuring circuit chip and the circuit to be measured. Alternatively, a superconducting sampling measurement circuit characterized by being formed by flip chip bonding.
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