JP5089048B2 - Multiple signal readout circuit - Google Patents

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本発明は、複数の信号源から発せられる信号を同時に読み出すための多重信号読み出し回路に関し、詳しくは撮像型・超高波長分解能のX線検出器などの放射線計測、及び撮像型・高感度赤外線検出器などの熱計測などの分野において好適に用いることのできる多重信号読み出し回路に関する。   The present invention relates to a multiple signal readout circuit for simultaneously reading out signals emitted from a plurality of signal sources, and more specifically, radiation measurement such as an imaging type / ultra-high wavelength resolution X-ray detector, and imaging type / high sensitivity infrared detection. The present invention relates to a multiple signal readout circuit that can be suitably used in the field of heat measurement of a thermometer.

超伝導体の超伝導転移端における急峻な抵抗値の温度変化を利用した熱量計(マイクロカロリメータ)は、超高波長分解能のX線検出器や高感度の赤外線検出器として重要な検出器である。しかしながら、マイクロカロリメータを、例えば天文衛星に取り付けたX線検出器などの撮像素子として実際に用いる場合には、マイクロカロリメータを多数配列し、各マイクロカロリメータからの信号を独立して読み出す必要があった。マイクロカロリメータは0.1K程度の極低温で動作させるものであり、このような応用では、多数の信号源から発生せられる電流信号を極低温中で増幅し、室温領域まで取り出すことができる低雑音な多重信号読み出し回路が求められていた。   A calorimeter (microcalorimeter) that uses the temperature change of the steep resistance value at the superconducting transition edge of a superconductor is an important detector as an ultra-high wavelength resolution X-ray detector or a highly sensitive infrared detector. . However, when the microcalorimeter is actually used as an imaging device such as an X-ray detector attached to an astronomical satellite, for example, it is necessary to arrange a large number of microcalorimeters and independently read out signals from each microcalorimeter. . The microcalorimeter is operated at an extremely low temperature of about 0.1 K. In such an application, the current signal generated from a large number of signal sources is amplified at an extremely low temperature and can be taken out to the room temperature region. There is a need for a multiple signal readout circuit.

極低音中で電流信号を検出する方法として、極低温中に設置された超伝導量子干渉素子(以下SQUIDと称する)を使って電流信号を電圧信号に変換する手段がある。従来、SQUIDを用いて多数の信号を検出する手段として、以下に示されるものが知られている(例えば特許文献1参照。)。複数のピックアップコイルを備え、各ピックアップコイルに鎖交する磁束を測定するため、各ピックアップコイルに対応した数のSQUIDおよび室温に設置された駆動回路を備えている。各ピックアップコイルは、2つのジョセフソン接合を含む超伝導ループに磁気結合されている入力コイルに接続されている。ピックアップコイルに鎖交した磁束は入力コイルを介して、超伝導ループのインダクタンスに伝達される。また、駆動回路から供給される帰還電流を超伝導ループに入力するためのモジュレーションコイルが設置されている。   As a method for detecting a current signal in an extremely low sound, there is a means for converting a current signal into a voltage signal using a superconducting quantum interference device (hereinafter referred to as SQUID) installed at an extremely low temperature. Conventionally, as means for detecting a large number of signals using a SQUID, the following is known (see, for example, Patent Document 1). A plurality of pickup coils are provided, and a number of SQUIDs corresponding to each pickup coil and a drive circuit installed at room temperature are provided in order to measure the magnetic flux linked to each pickup coil. Each pickup coil is connected to an input coil that is magnetically coupled to a superconducting loop that includes two Josephson junctions. The magnetic flux interlinked with the pickup coil is transmitted to the inductance of the superconducting loop via the input coil. Further, a modulation coil is provided for inputting a feedback current supplied from the drive circuit to the superconducting loop.

駆動回路は主にSQUID用バイアス電流源、増幅器、積分器から構成される。SQUID用バイアス電流源からSQUIDに直流電流を供給することにより、SQUIDは入力コイルに入力される電流信号に対して電圧信号を出力する電流―電圧変換素子として機能する。   The drive circuit mainly consists of a bias current source for SQUID, an amplifier, and an integrator. By supplying a direct current from the bias current source for SQUID to the SQUID, the SQUID functions as a current-voltage conversion element that outputs a voltage signal in response to a current signal input to the input coil.

次に、駆動回路による磁束ロックループ動作について説明する。SQUIDから出力される電圧信号は増幅器および積分器を通り、出力電圧として取り出される。出力電圧は電流に変換され、帰還電流としてモジュレーションコイルに印加される。磁束ロックループ駆動時には、駆動回路は超伝導ループ内の磁束が常に一定になるように帰還電流を制御する。その結果、駆動回路の出力電圧は、入力コイルに入力される電流値に比例した値をとる。各信号源に対して、個別のSQUIDと個別の駆動回路を設けることで、各信号源から発する信号を精度良く読み出すことが出来る。   Next, the magnetic flux lock loop operation by the drive circuit will be described. A voltage signal output from the SQUID passes through an amplifier and an integrator and is taken out as an output voltage. The output voltage is converted into a current and applied to the modulation coil as a feedback current. When the magnetic flux lock loop is driven, the drive circuit controls the feedback current so that the magnetic flux in the superconducting loop is always constant. As a result, the output voltage of the drive circuit takes a value proportional to the current value input to the input coil. By providing an individual SQUID and an individual drive circuit for each signal source, signals emitted from each signal source can be read with high accuracy.

複数の信号源により発せられる複数の信号を1つのSQUIDで検出する手段として、以下に示されるものが知られている(例えば特許文献2参照。)。4つの入力信号を検出するSQUIDの構成であり、SQUIDの超伝導ループを構成するSQUIDインダクタンスは分割された4つのコイル(以下分割コイルと称する)で構成されている。各分割コイルには、各チャンネルに相当する個別の信号入力用コイルが磁気結合されている。また、駆動回路から供給される帰還電流を入力するモジュレーションコイルは分割された4つのコイル(以下分割モジュレーションコイルと称する)で構成され、各分割モジュレーションコイルは分割コイルに磁気結合されている。また、全ての分割モジュレーションコイルを直列接続することで、1つの駆動回路で超伝導ループ全体に帰還電流を印加することができる。   As means for detecting a plurality of signals emitted from a plurality of signal sources with one SQUID, the following is known (for example, see Patent Document 2). The SQUID is configured to detect four input signals, and the SQUID inductance constituting the SQUID superconducting loop is composed of four divided coils (hereinafter referred to as divided coils). Each divided coil is magnetically coupled with an individual signal input coil corresponding to each channel. The modulation coil for inputting the feedback current supplied from the drive circuit is composed of four divided coils (hereinafter referred to as divided modulation coils), and each divided modulation coil is magnetically coupled to the divided coils. Further, by connecting all the divided modulation coils in series, it is possible to apply a feedback current to the entire superconducting loop with a single drive circuit.

このようにSQUIDを構成することで、4つの信号源から発せられる信号を1つのSQUIDと1つの駆動回路で読み出すことが出来るため、配線数の少ない多重信号読み出し回路を提供できる。また、超伝導ループを構成するSQUIDインダクタンスを入力信号源と同じ数に分割することにより、各入力信号用コイルは個別の分割ループに設置できるため、対称性の良い素子構造となる。
特開平5−172918号公報 特開2000−323761号公報
By configuring the SQUID in this way, signals emitted from four signal sources can be read out by one SQUID and one driving circuit, so that a multiple signal reading circuit with a small number of wirings can be provided. In addition, by dividing the SQUID inductance constituting the superconducting loop into the same number as the input signal source, each input signal coil can be installed in an individual divided loop, so that the element structure has good symmetry.
JP-A-5-172918 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-323761

マイクロカロリメータを実際の撮像素子に応用する場合、マイクロカロリメータ毎に、このマイクロカロリメータを動作させるためのバイアス電流印加用の配線、並びに読み出し用の配線など、多数の配線が必要とされていた。従って、従来技術をそのまま適用する場合、極低温中の多数の配線を読み出し用の回路が設置された室温の計測領域に取り出さなければならず、配線が多くなり回路が複雑になるといった万台があった。また、配線が多くなることから室温から熱侵入が大きくなり、回路を冷却するため、大規模な冷却手段が必要となるといった問題があった。   When the micro calorimeter is applied to an actual image sensor, a large number of wirings are required for each micro calorimeter, such as a wiring for applying a bias current for operating the micro calorimeter and a wiring for reading. Therefore, when the conventional technology is applied as it is, a large number of wirings at a very low temperature must be taken out to a measurement area at room temperature where a circuit for reading is installed, and the number of wirings increases and the circuit becomes complicated. there were. In addition, since the number of wirings increases, heat penetration increases from room temperature, and the circuit is cooled, so that a large-scale cooling means is required.

また、複数の信号源による信号を同時に、かつ、信号強度を精度良く読み出すためには、チャンネル間による信号のクロストークを減らすことも重要な課題となる。特許文献2によるSQUIDは、入力信号用コイルは個別に分割コイルに結合しているが、モジュレーションコイルは全ての分割コイルに結合されている。そのため、チャンネル間でモジュレーションコイルを介したクロストークが発生する。その結果、複数の信号源から同時に信号が入力された場合、その信号が入力信号によるものかクロストークによるものかを識別することは困難であった。   In addition, in order to read out signals from a plurality of signal sources simultaneously and with high accuracy, it is also important to reduce signal crosstalk between channels. In the SQUID disclosed in Patent Document 2, the input signal coils are individually coupled to the divided coils, but the modulation coils are coupled to all the divided coils. For this reason, crosstalk occurs between the channels via the modulation coil. As a result, when signals are simultaneously input from a plurality of signal sources, it is difficult to identify whether the signals are due to input signals or due to crosstalk.

そこで、本発明では、配線数の少なく、冷却手段の負担を軽減させ、かつ、各チャンネル間のクロストークの少ない多重信号読み出し回路を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a multiple signal readout circuit that has a small number of wires, reduces the burden on the cooling means, and reduces crosstalk between channels.

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.

複数の信号源から発せられる複数の電流信号を入力するための複数の信号入力用コイルと、2つのジョセフソン接合を含む超伝導ループからなり、複数の信号入力用コイルとモジュレーションコイルが磁気結合された超伝導量子干渉素子と、超伝導量子干渉素子に電力を供給し、モジュレーションコイルに帰還電流を帰還することで電流信号に対して線形化された出力電圧を得るための駆動回路と、を有し、超伝導ループを同一形状の複数の分割コイルに分割し、分割コイルを並列または直列接続することにより構成し、また、信号入力用コイルを分割コイルと同じ数の分割入力コイルに分割し、分割入力コイルを並列または直列接続することにより構成し、モジュレーションコイルを、分割コイルと同じ数の分割モジュレーションコイルに分割し、分割モジュレーションコイルを並列または直列接続することにより構成する。 It consists of a plurality of signal input coils for inputting a plurality of current signals emitted from a plurality of signal sources and a superconducting loop including two Josephson junctions, and the plurality of signal input coils and the modulation coil are magnetically coupled. A superconducting quantum interference device, and a drive circuit for supplying power to the superconducting quantum interference device and returning a feedback current to the modulation coil to obtain an output voltage linearized with respect to the current signal. The superconducting loop is divided into a plurality of divided coils having the same shape, and the divided coils are connected in parallel or in series, and the signal input coil is divided into the same number of divided input coils as the divided coils, constituted by parallel or serial connection the divided input coils, modulation coils, the same number of division modulation coil and split coil Was split, it constitutes by parallel or serial connection division modulation coil.

本発明によれば、複数の信号を1つのSQUIDで検出することができるため、配線数の少ない多重信号読み出し回路を提供できる。   According to the present invention, since a plurality of signals can be detected with one SQUID, a multiple signal readout circuit with a small number of wirings can be provided.

また、本発明によれば、超伝導ループ内には各信号入力用コイルに入力された電流信号による磁束とともに、駆動回路にから供給される帰還電流による同じ大きさの磁束が印加されるため、超伝導ループ内の磁束は常に一定に保たれる。従って、ある信号入力端子から電流信号が入力された場合でも、全ての信号入力用コイル内の磁束変化は等価的に0となる。その結果、入力された電流信号が他の信号入力用コイルに磁束として結合することがなく、各チャンネル間のクロストークを軽減することができる。   Further, according to the present invention, in the superconducting loop, together with the magnetic flux due to the current signal input to each signal input coil, the same magnitude magnetic flux due to the feedback current supplied from the drive circuit is applied. The magnetic flux in the superconducting loop is always kept constant. Therefore, even when a current signal is input from a certain signal input terminal, the magnetic flux change in all the signal input coils is equivalently zero. As a result, the input current signal is not coupled as a magnetic flux to other signal input coils, and crosstalk between the channels can be reduced.

また、全ての信号入力用コイル内の磁束変化は等価的に0となるため、帰還磁束を考慮した入力信号用コイルの等価的なインダクタンスは0となる。その結果、高速信号の読み出しに有効な回路を提供できる。   Further, since the change in the magnetic flux in all the signal input coils is equivalently zero, the equivalent inductance of the input signal coil considering the feedback magnetic flux is zero. As a result, a circuit effective for reading high-speed signals can be provided.

本発明においては、信号入力用コイルを構成する分割入力コイル、および、モジュレーションコイルを構成する分割モジュレーションコイルの数を分割コイルの数以下としても良い。   In the present invention, the number of divided input coils constituting the signal input coil and the number of divided modulation coils constituting the modulation coil may be equal to or less than the number of divided coils.

本発明によれば、複数の信号を1つのSQUIDで検出することができるため、配線数の少ない多重信号読み出し回路を提供できるほか、各チャンネル間のクロストーク軽減および入力信号用コイルの等価的なインダクタンス低減に有効である。   According to the present invention, a plurality of signals can be detected by one SQUID, so that a multiple signal readout circuit with a small number of wires can be provided, crosstalk between channels can be reduced, and an equivalent of an input signal coil can be provided. Effective for inductance reduction.

また、本発明においては、信号入力用コイルおよびモジュレーションコイルを分割せず、複数の信号入力用コイルおよびモジュレーションコイルの両方を分割コイルのひとつに磁気結合する。   In the present invention, the signal input coil and the modulation coil are not divided, and both the plurality of signal input coils and the modulation coil are magnetically coupled to one of the divided coils.

本発明によれば、複数の信号を1つのSQUIDで検出することができるため、配線数の少ない多重信号読み出し回路を提供できるほか、各チャンネル間のクロストーク軽減および入力信号用コイルのインダクタンス低減に有効である。   According to the present invention, a plurality of signals can be detected by one SQUID, so that a multiple signal readout circuit with a small number of wires can be provided, crosstalk between channels can be reduced, and inductance of an input signal coil can be reduced. It is valid.

また、本発明において、複数の信号源に対してそれぞれ異なる周波数の交流バイアスで駆動するための交流バイアス電源と、駆動回路の出力電圧を交流バイアスの周波数を参照信号として信号入力用コイルに入力された電流信号に対応する電圧信号に分別する機能を有する制御回路を備える。   Further, in the present invention, an AC bias power source for driving a plurality of signal sources with AC biases having different frequencies, and an output voltage of the drive circuit is input to the signal input coil using the AC bias frequency as a reference signal. And a control circuit having a function of classifying the voltage signal corresponding to the current signal.

本発明によれば、相異なる素子群に属する素子からの信号に、各素子群に印加された異なる周波数の交流バイアスがキャリアとして重畳されている。従って、これらの信号を加算することにより、周波数空間で多重化された加算信号を得ることができる。そして、本発明によれば、この多重化された加算信号が1つの信号線上に取り出される。すなわち、1つの信号線で複数の信号が多重化された加算信号を得ることができる。したがって、各素子毎の配線を要することなく、複数素子からの信号を読み出すことができる。   According to the present invention, alternating current biases of different frequencies applied to the respective element groups are superimposed as carriers on signals from elements belonging to different element groups. Therefore, by adding these signals, an added signal multiplexed in the frequency space can be obtained. According to the present invention, the multiplexed addition signal is taken out on one signal line. That is, an added signal in which a plurality of signals are multiplexed on one signal line can be obtained. Therefore, signals from a plurality of elements can be read without requiring wiring for each element.

本発明によれば、複数の信号源から入力された信号を多重化された加算信号として、1つの信号線で取り出すことができるため、配線数を減らすことが出来る。また、各チャンネル間のクロストークを低減できることから、各素子の信号を精度良く読み出すことができる。   According to the present invention, since signals input from a plurality of signal sources can be taken out as a multiplexed addition signal with one signal line, the number of wirings can be reduced. Further, since the crosstalk between the channels can be reduced, the signal of each element can be read with high accuracy.

以下、本発明を発明の実施の形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments of the invention.

図1に本発明の実施例1を示す多重信号読み出し回路の構成図を、また、図2に本実施形態に用いられる超伝導量子干渉素子(以下SQUIDと称する)の模式図を示す。図1は2

つの素子で発生する電流信号Iin#A、Iin#Bを読み出すための回路である。図1には、電流信号Iin#A、Iin#Bを入力するための2つの信号入力端子TA、TBが設置されている。信号入力端子TAには、2つに分割された分割入力コイル31A、32Aから構成された信号入力
用コイルが接続さている。2つの分割入力コイル31A、32Aは直列接続されている。同様に、信号入力端子TBにも、2つに分割された分割入力コイル31B、32Bから構成された信号入力用コイルが接続さている。2つの分割入力コイル31B、32Bは直列接続されている。本実施形態では、図1、図2からわかるとおり、2チャンネル分の信号入力端子TA、TBを分割コイルごとに分けて設置している。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a multiple signal readout circuit showing Example 1 of the present invention, and FIG. 2 shows a schematic diagram of a superconducting quantum interference device (hereinafter referred to as SQUID) used in this embodiment. 1 is 2

This is a circuit for reading out current signals Iin # A and Iin # B generated by two elements. In FIG. 1, two signal input terminals TA and TB for inputting current signals Iin # A and Iin # B are provided. Signal input to the terminal TA, divided input coil 31A which is divided into two, the signal input coils constructed from 32A are connected. The two divided input coils 31A and 32A are connected in series. Similarly, even if the signal input terminal TB, 2 two to split split input coil 31B, the signal input coils constructed from 32B are connected. The two divided input coils 31B and 32B are connected in series. In this embodiment, as can be seen from FIGS. 1 and 2, the signal input terminals TA and TB for two channels are provided separately for each divided coil.

SQUID10は、2つのジョセフソン接合1と2つに分割された分割コイル21、22からなる。2つ分割コイル21、22は鎖交する磁束に対して分割コイル中を流れる遮蔽電流の向きが互いに逆向きになるように並列接続されている。この構造により、SQUIDに一様磁場が加わったとき、超伝導ループ内の磁束は両方の分割コイル間でキャンセルされ、検出されない。分割コイル21および分割コイル22は、2つのジョセフソン接合1を共有する形で2つの超伝導ループを構成している。   The SQUID 10 includes two Josephson junctions 1 and two divided coils 21 and 22 divided into two. The two split coils 21 and 22 are connected in parallel so that the directions of the shielding currents flowing in the split coils are opposite to each other with respect to the interlinking magnetic flux. With this structure, when a uniform magnetic field is applied to the SQUID, the magnetic flux in the superconducting loop is canceled between both split coils and is not detected. The split coil 21 and the split coil 22 constitute two superconducting loops so as to share the two Josephson junctions 1.

片方の分割コイル21には、信号入力端子TAに対応する入力コイル31Aと、信号入力端子TBに対応する31Bと、分割モジュレーションコイル41がそれぞれ相互インダクタンスMin、Min、Mfで磁気結合されている。もう一方の分割コイル22には、信号入力端子TAに対応する分割入力コイル32Aと、信号入力端子TBに対応する32Bと、分割モジュレーションコイル42がそれぞれ相互インダクタンスMin、Min、Mfで磁気結合されている。駆動回路から供給される帰還電流を入力するモジュレーションコイルは分割され2つの分割モジュレーションコイル41、42で構成され、直列接続することで、1つの駆動回路20で超伝導ループ全体に帰還電流を印加することができる。   An input coil 31A corresponding to the signal input terminal TA, 31B corresponding to the signal input terminal TB, and the split modulation coil 41 are magnetically coupled to one split coil 21 with mutual inductances Min, Min, and Mf, respectively. The other split coil 22 is magnetically coupled with a split input coil 32A corresponding to the signal input terminal TA, 32B corresponding to the signal input terminal TB, and a split modulation coil 42 with mutual inductances Min, Min, and Mf, respectively. Yes. The modulation coil for inputting the feedback current supplied from the drive circuit is divided into two divided modulation coils 41 and 42 and connected in series so that the feedback current is applied to the entire superconducting loop by one drive circuit 20. be able to.

駆動回路20は、SQUID用バイアス電流源11、増幅器12、積分器13、電圧―電流変換器14で構成される。SQUID用バイアス電流源11からSQUID10に直流電流を供給することにより、SQUID10は信号入力用コイルに入力される電流信号に対して電圧信号を出力する電流―電圧変換素子として機能する。モジュレーションコイルに信号が入力されていない状態では、SQUIDの超伝導ループ内の全磁束Φsは等価的に、電流信号Iin#Aによる磁束Φin#A(=Min In#A)と電流信号Iin#Bによる磁束Φin#B(=Min In#B)が加算され、多重化された値Φs=Φin#A+Φin#Bをとる。SQUID10は電圧信号Vs(=VΦ(Φin#A+Φin#B))を出力する。ここで、VΦはSQUID10の磁束―電圧変換係数を表す。   The drive circuit 20 includes a SQUID bias current source 11, an amplifier 12, an integrator 13, and a voltage-current converter 14. By supplying a direct current from the SQUID bias current source 11 to the SQUID 10, the SQUID 10 functions as a current-voltage conversion element that outputs a voltage signal in response to a current signal input to the signal input coil. When no signal is input to the modulation coil, the total flux Φs in the superconducting loop of the SQUID is equivalent to the flux Φin # A (= Min In # A) by the current signal Iin # A and the current signal Iin # B. Is added, and the multiplexed value Φs = Φin # A + Φin # B is obtained. The SQUID 10 outputs a voltage signal Vs (= VΦ (Φin # A + Φin # B)). Here, VΦ represents the magnetic flux-voltage conversion coefficient of SQUID10.

次に、駆動回路20により、SQUID10が磁束ロックループ駆動動作について説明する。SQUID10から出力される電圧信号Vsは増幅器12で増幅され、電圧信号Vaに変換される。電圧信号Vaは積分器13により積分され、出力電圧Voutに変換される。出力電圧Voutは電圧―電流変換器14で電流に変換され、帰還電流Ifとして2つの分割モジュレーションコイル41、42に印加される。そして、超伝導ループ内に帰還磁束Φf(=Mf If)が入力される。磁束ロックループ駆動時の駆動回路10は、超伝導ループ内の磁束Φs(=Φin#A+Φin#B+Φf)が常に一定となるように制御する。駆動回路20の出力電圧Voutは、帰還磁束Φfと電圧―電流変換器14の変換係数Zfを使ってVout=Zf Φf/Mfで表され、入力電流信号Iin#AとIin#Bを加算した値に比例した値を与える。   Next, the operation of the magnetic flux lock loop by the SQUID 10 by the drive circuit 20 will be described. The voltage signal Vs output from the SQUID 10 is amplified by the amplifier 12 and converted into the voltage signal Va. The voltage signal Va is integrated by the integrator 13 and converted to the output voltage Vout. The output voltage Vout is converted into a current by the voltage-current converter 14 and applied to the two divided modulation coils 41 and 42 as a feedback current If. A feedback magnetic flux Φf (= Mf If) is input into the superconducting loop. The drive circuit 10 at the time of driving the magnetic flux lock loop performs control so that the magnetic flux Φs (= Φin # A + Φin # B + Φf) in the superconducting loop is always constant. The output voltage Vout of the drive circuit 20 is expressed by Vout = ZfΦf / Mf using the feedback magnetic flux Φf and the conversion coefficient Zf of the voltage-current converter 14, and is a value obtained by adding the input current signals Iin # A and Iin # B. Gives a value proportional to.

本実施形態によれば、2つの信号源が発生する電流信号を1つのSQUIDで検出することができるため、配線数の少ない多重信号読み出し回路を提供できる。   According to the present embodiment, since the current signals generated by the two signal sources can be detected by one SQUID, it is possible to provide a multiple signal readout circuit with a small number of wires.

磁束ロックループ動作時は、両方の分割コイル21、22内の磁束は常に一定となる。その結果、図2から分かるとおり、入力電流Iin#Aが入力される分割入力コイル31A、32A、および入力電流Iin#Bが入力される分割入力コイル31B、32Bを貫く磁束も常に一定となるとなる。その結果、各チャンネル間のクロストークが軽減され、より高い精度で2つの信号を読み出すことが出来る。   During the magnetic flux lock loop operation, the magnetic flux in both the split coils 21 and 22 is always constant. As a result, as can be seen from FIG. 2, the magnetic flux passing through the split input coils 31A and 32A to which the input current Iin # A is input and the split input coils 31B and 32B to which the input current Iin # B is input is always constant. . As a result, crosstalk between the channels is reduced, and two signals can be read with higher accuracy.

また、分割入力コイル31A、32A、31B、32Bを貫く磁束は変化しないため、信号入力用コイルの等価的なインダクタンスは0となる。その結果、本実施形態における多重信号読み出し回路は広帯域計測に有効である。特に、読み出し回路の感度を大きくするため、信号入力用コイルをスパイラル形状に巻かれた多数の巻き線で構成する手段が用いられる。その場合、周波数帯域に影響を与える自己インダクタンスが非常に大きくなる。本実施形態では、磁束ロックループ動作時の信号入力用コイルの帰還電流を考慮した等価的なインダクタンスを0にできるため、大きな感度による高精度計測と広帯域計測を両立させることができる。   Further, since the magnetic flux passing through the divided input coils 31A, 32A, 31B, 32B does not change, the equivalent inductance of the signal input coil becomes zero. As a result, the multiple signal readout circuit in this embodiment is effective for wideband measurement. In particular, in order to increase the sensitivity of the readout circuit, a means is used in which the signal input coil is composed of a large number of windings wound in a spiral shape. In that case, the self-inductance that affects the frequency band becomes very large. In this embodiment, the equivalent inductance considering the feedback current of the signal input coil during the magnetic flux lock loop operation can be reduced to zero, so that both high-accuracy measurement and wide-band measurement with high sensitivity can be achieved.

また、本実施形態のSQUIDの構造は一様な磁場を検出しない。信号入力端子から入力される電流信号による超伝導ループへの磁気結合のうち、分割コイル上での分割入力コイルと分割コイル間の磁気結合以外の磁気結合を軽減できるため、超伝導ループと信号入力用コイルとの相互インダクタンスを使って、入力電流信号を正確に測定することができる。   In addition, the SQUID structure of this embodiment does not detect a uniform magnetic field. Of the magnetic coupling to the superconducting loop by the current signal input from the signal input terminal, magnetic coupling other than the magnetic coupling between the split input coil and the split coil on the split coil can be reduced, so the superconductive loop and the signal input The input current signal can be accurately measured by using the mutual inductance with the coil.

また、本実施形態のSQUIDは超伝導ループを分割し、並列接続された構造をもつ。自己インダクタンスがLである分割コイルをm個並列接続した場合、超伝導ループ全体の自己インダクタンスはL/m2で表される。SQUIDのノイズは自己インダクタンスの0.5乗に比例するため、並列接続されたマルチループ構造にすることにより、ノイズを低減でき、信号を高い精度で読み出すことができる。 Further, the SQUID of this embodiment has a structure in which a superconducting loop is divided and connected in parallel. When m divided coils having a self-inductance L are connected in parallel, the self-inductance of the entire superconducting loop is represented by L / m 2 . Since the noise of SQUID is proportional to the 0.5th power of the self-inductance, the noise can be reduced and the signal can be read with high accuracy by using a multi-loop structure connected in parallel.

また、本実施形態では、信号入力用コイルを分割し、それぞれの分割入力コイルを2つの分割コイルに磁気結合することにより、信号入力端子TA、TBを分割コイルごとに分けて設置している。その結果、図2に示すように、対称性の良い多入力信号検出用SQUIDを構成することができる。良好な対称性は、各チャンネルに印加される入力電流に対するSQUIDへの磁気結合を均一にすることが出来るため、測定精度を向上させることが出来る。特許文献2の図5に示されているSQUIDも、分割コイルごとに信号入力端子を配置しており、対称性の良い構造となっている。しかし、各チャンネルに対応する入力信号用コイルが個別の分割コイルごとに磁気結合され、かつ、モジュレーションコイルが全ての分割コイルに磁気結合されているため、駆動回路から供給される帰還電流を介してチャンネル間のクロストークが発生する。   In the present embodiment, the signal input coils are divided, and each divided input coil is magnetically coupled to two divided coils, so that the signal input terminals TA and TB are separately provided for each divided coil. As a result, as shown in FIG. 2, a multi-input signal detection SQUID having good symmetry can be configured. Good symmetry can improve the measurement accuracy because the magnetic coupling to the SQUID for the input current applied to each channel can be made uniform. The SQUID shown in FIG. 5 of Patent Document 2 also has a structure with good symmetry because a signal input terminal is arranged for each divided coil. However, the input signal coil corresponding to each channel is magnetically coupled to each individual divided coil, and the modulation coil is magnetically coupled to all the divided coils. Crosstalk between channels occurs.

また、駆動回路はモジュレーションコイルを介して超伝導ループ全体に帰還磁束を帰還する。その超伝導ループ全体に帰還される帰還磁束は、信号入力用コイルに入力される電流信号によって1つの分割コイルに印加される磁束に等しい。そのため、入力磁束ロックループ動作時においても、入力電流の変化による信号入力用コイル内の磁束変化を0にはできず、入力信号用コイルの等価的なインダクタンスを0にすることは出来ない。   The drive circuit returns feedback magnetic flux to the entire superconducting loop via the modulation coil. The feedback magnetic flux fed back to the entire superconducting loop is equal to the magnetic flux applied to one split coil by the current signal input to the signal input coil. For this reason, even during the input magnetic flux lock loop operation, the magnetic flux change in the signal input coil due to the change in the input current cannot be reduced to 0, and the equivalent inductance of the input signal coil cannot be reduced to 0.

一方、本実施形態では、配線数の軽減の他、均一な入力感度を与えるSQUIDの対称性の優れた素子構造と、測定精度向上に必要なチャンネル間のクロストーク軽減と、広帯域計測に要求される信号入力用コイルのインダクタンス軽減の全ての課題を解決することが出来る。   On the other hand, in this embodiment, in addition to the reduction in the number of wires, there is a demand for an element structure with excellent SQUID symmetry that provides uniform input sensitivity, crosstalk reduction between channels necessary for improving measurement accuracy, and broadband measurement. All the problems of reducing the inductance of the signal input coil can be solved.

図3に、図1の変形として、2つの分割コイルを直列接続した多重信号読み出し回路を示す。超伝導ループの自己インダクタンスが大きくなるため、図1の多重信号読み出し回路に比べ、ノイズは大きくなるが、配線数の減少、各チャンネル間のクロストークの減少、信号入力用コイルの等価的なインダクタンスの減少といった効果を有する。   FIG. 3 shows a multiple signal readout circuit in which two divided coils are connected in series as a modification of FIG. Since the self-inductance of the superconducting loop is increased, noise is increased as compared with the multiple signal readout circuit of FIG. 1, but the number of wires is reduced, crosstalk between channels is reduced, and the equivalent inductance of the signal input coil is It has the effect of reducing.

本実施形態では、信号入力用コイルの数は2つであったが、その数増やすことにより、さらに多くの信号を読み出すことができる。   In this embodiment, the number of signal input coils is two, but by increasing the number, more signals can be read out.

図4に本発明の実施例1を示す多重信号読み出し回路の構成図を、また、図5に本実施形態に用いられるSQUIDの模式図を示す。図4は、2つの素子で発生する電流信号Iin#A、Iin#Bを読み出す回路である。図4には、電流信号Iin#A、Iin#Bを入力するための2つの
信号入力端子TA、TBが設置されている。信号入力端子TA、TBには、信号入力用コイル3A、3Bが接続さている。
FIG. 4 shows a configuration diagram of a multiple signal readout circuit showing Example 1 of the present invention, and FIG. 5 shows a schematic diagram of a SQUID used in this embodiment. FIG. 4 is a circuit for reading out current signals Iin # A and Iin # B generated by two elements. In FIG. 4, two signal input terminals TA and TB for inputting current signals Iin # A and Iin # B are provided. Signal input terminal TA, the TB, a signal input coils 3A, 3B are connected.

SQUID10は、2つのジョセフソン接合1と2つに分割された分割コイル21、22からなる。分割コイル21、22は、鎖交する磁束に対して分割コイル中を流れる遮蔽電流の向きが互いに逆向きになるように並列接続されている。この構造により、SQUIDに一様磁場が加わったとき、超伝導ループ内の磁束は両方の分割コイル間でキャンセルされ、検出されない。2つのジョセフソン接合1と2つの分割コイル21、22によって1つの超伝導ループが構成されている。   The SQUID 10 includes two Josephson junctions 1 and two divided coils 21 and 22 divided into two. The split coils 21 and 22 are connected in parallel so that the directions of the shielding currents flowing in the split coils with respect to the interlinking magnetic fluxes are opposite to each other. With this structure, when a uniform magnetic field is applied to the SQUID, the magnetic flux in the superconducting loop is canceled between both split coils and is not detected. The two Josephson junctions 1 and the two split coils 21 and 22 constitute one superconducting loop.

片方の分割コイル22のみに、信号入力端子TAに対応する信号入力用コイル3Aと、信号入力端子TBAに対応する信号入力用コイル3Bと、モジュレーションコイル4がそれぞれ相互インダクタンスMin、Min、Mfで磁気結合されている。   Only one split coil 22 has a signal input coil 3A corresponding to the signal input terminal TA, a signal input coil 3B corresponding to the signal input terminal TBA, and a modulation coil 4 which are magnetic with mutual inductances Min, Min and Mf, respectively. Are combined.

駆動回路20は、SQUID用バイアス電流源11、増幅器12、積分器13、電圧―電流変換器14で構成される。駆動回路20は実施例1と同じ機能を有する。モジュレーションコイル4に信号が入力されていない状態では、SQUIDの超伝導ループ内の全磁束Φsは等価的に、電流信号Iin#Aによる磁束Φin#A(=Min In#A/2)と電流信号Iin#Bによる磁束Φin#B(=Min In#B/2)が加算され、多重化された値Φs=Φin#A+Φin#Bをとる。SQUID10は電圧信号Vs(=VΦ(Φin#A+Φin#B))を出力する。ここで、VΦはSQUID10の磁束―電圧変換係数を表す。Φin#AおよびΦin#Bが、Min In#AおよびMin In#Bの半分となる理由は、分割コイルが並列接続されており、かつ、入力コイルが片側の分割コイルのみに磁気結合されているからである。   The drive circuit 20 includes a SQUID bias current source 11, an amplifier 12, an integrator 13, and a voltage-current converter 14. The drive circuit 20 has the same function as that of the first embodiment. When no signal is input to the modulation coil 4, the total magnetic flux Φs in the superconducting loop of the SQUID is equivalent to the magnetic flux Φin # A (= Min In # A / 2) by the current signal Iin # A and the current signal. Magnetic flux Φin # B (= Min In # B / 2) by Iin # B is added, and a multiplexed value Φs = Φin # A + Φin # B is obtained. The SQUID 10 outputs a voltage signal Vs (= VΦ (Φin # A + Φin # B)). Here, VΦ represents the magnetic flux-voltage conversion coefficient of SQUID10. The reason that Φin # A and Φin # B are half of Min In # A and Min In # B is that the split coils are connected in parallel and the input coil is magnetically coupled to only one split coil Because.

本実施形態では、入力電流信号に対する感度が実施例1に示した読み出し回路に比べ、半分となる。しかし、実施例1同様、配線数の少ない多重信号読み出し回路を提供できる。また、測定精度向上に必要なチャンネル間のクロストーク軽減と、広帯域計測に要求される信号入力用コイルのインダクタンス軽減といった課題を解決することが出来る。   In this embodiment, the sensitivity to the input current signal is half that of the readout circuit shown in the first embodiment. However, as in the first embodiment, a multiple signal readout circuit with a small number of wires can be provided. In addition, it is possible to solve the problems such as the reduction of crosstalk between channels necessary for improving the measurement accuracy and the reduction of the inductance of the signal input coil required for the broadband measurement.

図6に、図4の変形として、2つの分割コイル21、22を直列接続した多重信号読み出し回路を示す。超伝導ループの自己インダクタンスは大きくなるため、図4の多重信号読み出し回路に比べ、ノイズは大きくなるが、配線数の減少、各チャンネル間のクロストークの減少、信号入力用コイルの等価的なインダクタンスの減少といった効果を有する。   FIG. 6 shows a multiple signal readout circuit in which two divided coils 21 and 22 are connected in series as a modification of FIG. Since the self-inductance of the superconducting loop is increased, the noise is larger than that of the multiple signal readout circuit of FIG. 4, but the number of wires is reduced, the crosstalk between channels is reduced, and the equivalent inductance of the signal input coil is It has the effect of reducing.

本実施形態では、信号入力用コイルの数は2つであったが、その数増やすことにより、さらに多くの信号を読み出すことができる。   In this embodiment, the number of signal input coils is two, but by increasing the number, more signals can be read out.

図7は本発明の実施例3を示す多入力信号読み出し回路の構成図である。   FIG. 7 is a configuration diagram of a multi-input signal readout circuit showing Embodiment 3 of the present invention.

図7においては、受動素子としてのマイクロカロリメータ5が2個用いられる。また、マイクロカロリメータ5には信号加算として機能するSQUID10が接続されており、マイクロカロリメータ5からの出力電流信号Iin#AおよびIin#Bが加算されて、1つの加算信号が得られるように構成されている。SQUID10の加算信号Vsは駆動回路20で処理され、電流信号Iin#AおよびIin#Bに応じた出力電圧Voutが出力される。   In FIG. 7, two microcalorimeters 5 as passive elements are used. Further, the SQUID 10 that functions as signal addition is connected to the microcalorimeter 5, and the output current signals Iin # A and Iin # B from the microcalorimeter 5 are added to obtain one added signal. ing. The addition signal Vs of SQUID10 is processed by the drive circuit 20, and an output voltage Vout corresponding to the current signals Iin # A and Iin # B is output.

2つのカロリメータ5には、交流バイアス電源15からそれぞれ異なる周波数Vac#A、Vac#Bの交流バイアスが印加される。これによって、各マイクロカロリメータ5は動作状態となり、例えばX線などの外部情報を受像した場合において、この外部情報に基づいた各マイクロカロリメータ5からの情報信号がキャリアとしての交流バイアスに重畳され、その結果、各マイクロメータ5から所定の周波数を伴った出力信号が発せられる。   The two calorimeters 5 are applied with AC biases having different frequencies Vac # A and Vac # B from an AC bias power source 15, respectively. Thereby, each microcalorimeter 5 is in an operating state, and when receiving external information such as X-rays, for example, an information signal from each microcalorimeter 5 based on this external information is superimposed on an AC bias as a carrier. As a result, an output signal with a predetermined frequency is emitted from each micrometer 5.

各マイクロカロリメータ5からの出力信号は、SQUID10によって加算され、その結果、周波数空間で多重化された加算信号を得ることができる。すなわち、各マイクロカロリメータ毎の配線を必要とすることなく、各行毎に配置された複数のマイクロカロリメータ5からの信号を、周波数空間で多重化された加算信号として1つの信号線で取り出し、読み出すことができる。   Output signals from the respective microcalorimeters 5 are added by the SQUID 10, and as a result, an addition signal multiplexed in the frequency space can be obtained. That is, the signal from the plurality of microcalorimeters 5 arranged for each row is taken out and read out as a sum signal multiplexed in the frequency space with one signal line without requiring wiring for each microcalorimeter. Can do.

周波数区間で多重化された出力電圧Voutは演算処理回路16に送られ、キャリア信号の周波数Vac#A、Vac#Bを用いて、各マイクロカロリメータのもつ個別の信号に識別される。   The output voltage Vout multiplexed in the frequency section is sent to the arithmetic processing circuit 16 and is identified as an individual signal of each microcalorimeter using the carrier signal frequencies Vac # A and Vac # B.

したがって、本発明の複数素子からの同時信号読み出し方法は、多数の配線を設けることが困難な、マイクロカロリメータを用いた撮像素子などに好適に用いることができる。   Therefore, the simultaneous signal readout method from a plurality of elements according to the present invention can be suitably used for an imaging element using a microcalorimeter in which it is difficult to provide a large number of wirings.

なお、素子群5に印加する交流バイアスの周波数は、マイクロカロリメータの信号帯域(通常は10kHz)に比べて十分に大きくし、かつ各周波数の間隔も信号帯域よりも十分に大きくする。   Note that the frequency of the AC bias applied to the element group 5 is sufficiently larger than the signal band (usually 10 kHz) of the microcalorimeter, and the interval between the frequencies is sufficiently larger than the signal band.

また、上記においては受動素子としてマイクロカロリメータを用いた場合を示しているが、このようなマイクロカロリメータの代わりに、バイアス電流/電圧を印加し、電圧あるいは電流を読み出すような受動素子に用いることが可能である。例えば、サーミスタや半導体温度計などの受動素子に用いることができる。   In the above description, a micro calorimeter is used as a passive element. However, instead of such a micro calorimeter, a bias current / voltage is applied and a voltage or current is read out. Is possible. For example, it can be used for passive elements such as thermistors and semiconductor thermometers.

本発明の実施例1に係る多重信号読み出し回路の構成図である。1 is a configuration diagram of a multiple signal readout circuit according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1に用いられる超伝導量子干渉素子の模式図である。It is a schematic diagram of the superconducting quantum interference device used in Example 1 of the present invention. 図1の変形であって、分割コイルが直列接続された多重信号読み出し回路の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a multiple signal readout circuit which is a modification of FIG. 1 and in which divided coils are connected in series. 本発明の実施例2に係る多重信号読み出し回路の構成図である。It is a block diagram of the multiple signal read-out circuit which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に用いられる超伝導量子干渉素子の模式図である。It is a schematic diagram of the superconducting quantum interference device used in Example 2 of the present invention. 図4の変形であって、分割コイルが直列接続された多重信号読み出し回路の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a multiple signal readout circuit, which is a modification of FIG. 4 and in which divided coils are connected in series. 本発明の実施例3に係る多重信号読み出し回路の構成図である。It is a block diagram of the multiple signal read-out circuit which concerns on Example 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ジョセフソン接合
21、22 分割コイル(分割SQUIDインダクタンス)
3A、3B 信号入力用コイル
4 モジュレーションコイル
5 マイクロカロリメータ
10 超伝導量子干渉素子(SQUID)
11 SQUID用バイアス電流源
12 増幅器
13 積分器
14 電圧―電流変換器
15 交流バイアス電流源
16 演算処理回路
20 駆動回路
31A、31B、32A、32B 分割入力コイル
41、42 分割モジュレーションコイル
TA、TB 信号入力端子
TM モジュレーションコイル用入力端子
TS SQUIDバイアス電流および電圧モニタ端子
1 Josephson junction 21, 22 Split coil (split SQUID inductance)
3A, 3B Signal input coil 4 Modulation coil 5 Microcalorimeter 10 Superconducting quantum interference device (SQUID)
11 SQUID Bias Current Source 12 Amplifier 13 Integrator 14 Voltage-Current Converter 15 AC Bias Current Source 16 Arithmetic Processing Circuit 20 Drive Circuits 31A, 31B, 32A, 32B Split Input Coils 41, 42 Split Modulation Coil
TA, TB Signal input terminal TM Modulation coil input terminal TS SQUID Bias current and voltage monitor terminal

Claims (7)

複数の信号源から発せられる複数の電流信号を入力するための複数の信号入力用コイルと、
2つのジョセフソン接合を含む超伝導ループと、
前記超伝導ループのインダクタンスと、前記複数の信号入力用コイルとモジュレーションコイルが磁気結合された超伝導量子干渉素子と、
前記超伝導量子干渉素子に電力を供給し、前記モジュレーションコイルに帰還電流を帰還することで前記電流信号に対して線形化された出力電圧を得るための駆動回路と、
を有し、
前記超伝導ループのインダクタンスが、同一形状をもつ複数の分割コイルに分割され、前記分割コイルを並列または直列接続することにより構成されており、
前記信号入力用コイルが、前記分割コイルと同じ数の分割入力コイルに分割され、前記分割入力コイルを並列または直列接続することにより構成されており、
前記モジュレーションコイルが、前記分割コイルと同じ数の分割モジュレーションコイルに分割され、前記分割モジュレーションコイルを並列または直列接続することにより構成されている多入力信号読み出し回路。
A plurality of signal input coils for inputting a plurality of current signals emitted from a plurality of signal sources;
A superconducting loop containing two Josephson junctions;
An inductance of the superconducting loop; and a superconducting quantum interference device in which the plurality of signal input coils and the modulation coil are magnetically coupled;
A driving circuit for supplying power to the superconducting quantum interference device and obtaining a linearized output voltage with respect to the current signal by feeding back a feedback current to the modulation coil;
Have
The inductance of the superconducting loop is divided into a plurality of split coils having the same shape, and is configured by connecting the split coils in parallel or in series.
The signal input coil is divided into the same number of divided input coils as the divided coils, and is configured by connecting the divided input coils in parallel or in series,
A multi-input signal readout circuit configured by dividing the modulation coil into the same number of divided modulation coils as the divided coils and connecting the divided modulation coils in parallel or in series.
前記分割コイルが、鎖交する磁束に対して分割コイル中を流れる遮蔽電流の向きが互いに逆向きになるように並列または直列接続されている請求項1に記載の多入力信号読み出し回路。   2. The multi-input signal readout circuit according to claim 1, wherein the divided coils are connected in parallel or in series so that the directions of the shield currents flowing in the divided coils are opposite to each other with respect to the interlinkage magnetic flux. 複数の信号源から発せられる複数の電流信号を入力するための複数の信号入力用コイルと、
2つのジョセフソン接合を含む超伝導ループと
前記超伝導ループのインダクタンスと、前記複数の信号入力用コイルとモジュレーションコイルが磁気結合された超伝導量子干渉素子と、
前記超伝導量子干渉素子に電力を供給し、前記モジュレーションコイルに帰還電流を帰還することで前記電流信号に対して線形化された出力電圧を得るための駆動回路と、
を有し、
前記超伝導ループのインダクタンが、同一形状をもつ複数の分割コイルに分割され、前記分割コイルを並列または直列接続することにより構成されており、
前記信号入力用コイルが、前記分割コイルの数以下の分割入力コイルに分割され、前記分割入力コイルを並列または直列接続することにより構成されており、
前記モジュレーションコイルが、前記分割コイルの数以下の分割モジュレーションコイルに分割され、前記分割モジュレーションコイルを並列または直列接続することにより構成されている多入力信号読み出し回路。
A plurality of signal input coils for inputting a plurality of current signals emitted from a plurality of signal sources;
A superconducting loop including two Josephson junctions,
An inductance of the superconducting loop; and a superconducting quantum interference device in which the plurality of signal input coils and the modulation coil are magnetically coupled;
A driving circuit for supplying power to the superconducting quantum interference device and obtaining a linearized output voltage with respect to the current signal by feeding back a feedback current to the modulation coil;
Have
Inductance of the superconducting loop, is divided into a plurality of divided coils having the same shape, is constituted by parallel or serial connection of the divided coil,
The signal input coil is divided into divided input coils equal to or less than the number of the divided coils, and is configured by connecting the divided input coils in parallel or in series.
A multi-input signal read circuit configured by dividing the modulation coil into divided modulation coils equal to or less than the number of the divided coils, and connecting the divided modulation coils in parallel or in series.
前記分割コイルが、鎖交する磁束に対して分割コイル中を流れる遮蔽電流の向きが互いに逆向きになるように並列または直列接続されている請求項3に記載の多入力信号読み出し回路。   The multi-input signal readout circuit according to claim 3, wherein the divided coils are connected in parallel or in series so that the directions of the shield currents flowing in the divided coils are opposite to each other with respect to the interlinkage magnetic flux. 複数の信号源から発せられる複数の電流信号を入力するための複数の信号入力用コイルと、
2つのジョセフソン接合を含む超伝導ループと、
前記超伝導ループのインダクタンスと前記複数の信号入力用コイルとモジュレーションコイルが磁気結合された超伝導量子干渉素子と、
前記超伝導量子干渉素子に電力を供給し、前記モジュレーションコイルに帰還電流を帰還することで前記電流信号に対して線形化された出力電圧を得るための駆動回路と、
を有し、
前記超伝導ループのインダクタンスが、同一形状をもつ複数の分割コイルに分割され、
前記分割コイルを並列または直列接続することにより構成されており、
前記複数の信号入力用コイルおよび前記モジュレーションコイルの両方が、前記分割コイルの一つに磁気結合されている多入力信号読み出し回路。
A plurality of signal input coils for inputting a plurality of current signals emitted from a plurality of signal sources;
A superconducting loop containing two Josephson junctions;
A superconducting quantum interference device in which the inductance of the superconducting loop, the plurality of signal input coils and the modulation coil are magnetically coupled;
A driving circuit for supplying power to the superconducting quantum interference device and obtaining a linearized output voltage with respect to the current signal by feeding back a feedback current to the modulation coil;
Have
The inductance of the superconducting loop is divided into a plurality of split coils having the same shape,
It is configured by connecting the divided coils in parallel or in series,
A multi-input signal readout circuit in which both of the plurality of signal input coils and the modulation coil are magnetically coupled to one of the divided coils.
前記分割コイルが、鎖交する磁束に対して分割コイル中を流れる遮蔽電流の向きが互いに逆向きになるように並列または直列接続されている請求項5に記載の多入力信号読み出し回路。   6. The multi-input signal readout circuit according to claim 5, wherein the divided coils are connected in parallel or in series so that the directions of the shielding currents flowing in the divided coils are opposite to each other with respect to the interlinkage magnetic flux. 複数の信号源に対してそれぞれ異なる周波数の交流バイアスで駆動するための交流バイアス電源と、前記駆動回路の出力電圧を前記交流バイアスの周波数を参照信号として前記信号入力用コイルに入力された電流信号に対応する電圧信号に分別する機能を有する演算処理回路を備えている請求項1から6のいずれか一項に記載の多入力信号読み出し回路。   An AC bias power source for driving a plurality of signal sources with AC biases having different frequencies, and a current signal input to the signal input coil using the output voltage of the drive circuit as a reference signal with the frequency of the AC bias as a reference signal The multi-input signal readout circuit according to claim 1, further comprising an arithmetic processing circuit having a function of classifying the signal into voltage signals corresponding to.
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