JPH0220015B2 - - Google Patents

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JPH0220015B2
JPH0220015B2 JP58063646A JP6364683A JPH0220015B2 JP H0220015 B2 JPH0220015 B2 JP H0220015B2 JP 58063646 A JP58063646 A JP 58063646A JP 6364683 A JP6364683 A JP 6364683A JP H0220015 B2 JPH0220015 B2 JP H0220015B2
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JP
Japan
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current
josephson
flowing
gate
input
Prior art date
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Application number
JP58063646A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59190712A (en
Inventor
Toshihiro Nakamura
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Publication of JPS59190712A publication Critical patent/JPS59190712A/en
Publication of JPH0220015B2 publication Critical patent/JPH0220015B2/ja
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/38Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of superconductive devices

Landscapes

  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明は、ジヨセフソン論理回路に関し、特に
ジヨセフソン素子を用いて構成されるJ−Kフリ
ツプフロツプ回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (1) Technical Field of the Invention The present invention relates to a Josephson logic circuit, and more particularly to a J-K flip-flop circuit constructed using Josephson elements.

(2) 技術の背景 情報処理技術の発展に伴い、電子計算機等の情
報処理装置に対してもより高速化、大容量化が図
られつつある。
(2) Background of the technology With the development of information processing technology, information processing devices such as electronic computers are becoming faster and larger in capacity.

かかる情報処理装置を構成する機能素子の一つ
として超電導現象を利用した所謂ジヨセフソン素
子の適用が試みられている。
Attempts have been made to apply a so-called Josephson device that utilizes superconductivity as one of the functional elements constituting such an information processing device.

かかるジヨセフソン素子は、シリコンあるいは
ガリウム・砒素等の半導体材料を用いた素子に比
較して、より高速動作が可能であるという特長を
備えている。
Such a Josephson device has the feature that it can operate at higher speeds than devices using semiconductor materials such as silicon or gallium/arsenic.

(3) 従来技術と問題点 かかるジヨセフソン素子を機能素子として用い
て構成される論理回路の一つであるJ−Kフリツ
プフロツプ回路は、従来第1図に示される如き構
成を有している。
(3) Prior Art and Problems A JK flip-flop circuit, which is one of the logic circuits constructed using Josephson elements as functional elements, has a conventional structure as shown in FIG.

同図において、J1〜J10はジヨセフソン素子、
R1〜R12は抵抗、Lはインダクタンスである。ま
たVac1〜Vac4は交流バイアス電流源、DCは直流
電流源である。
In the same figure, J 1 to J 10 are Josephson elements,
R 1 to R 12 are resistances, and L is inductance. Further, Vac 1 to Vac 4 are AC bias current sources, and DC is a DC current source.

かかるJ−Kフリツプフロツプ回路にあつては
例えばジヨセフソン素子J3の臨界電流がおさえら
れている時、すなわち該ジヨセフソン素子J3の信
号電流であるが出力されている状態(不活
性状態)で、入力端子JINに信号電流が印加され
ると、ジヨセフソン素子J1は不活性状態とされ
る。
In such a J-K flip-flop circuit, for example, when the critical current of Josephson element J 3 is suppressed, that is, when the signal current of Josephson element J 3 is output (inactive state), the input When a signal current is applied to the terminal J IN , the Josephson element J 1 is rendered inactive.

このためバイアス電流源Vac1からの電流は抵
抗R1,R3を通り、更に抵抗R7を通つて基準電位
(接地電位)へ流れる。この結果ジヨセフソン素
子J5が不活性状態とされる。かかるジヨセフソン
素子J5が不活性状態とされることにより、直流電
流源DCからの電流は、ジヨセフソン素子J6を流
れる。このため、ジヨセフソン素子J8が不活性状
態とされ、従つてジヨセフソン素子J9は超電導状
態とされる。
Therefore, the current from the bias current source Vac 1 flows through the resistors R 1 and R 3 and further through the resistor R 7 to the reference potential (ground potential). As a result, Josephson element J5 is rendered inactive. By making Josephson element J5 inactive, the current from DC current source DC flows through Josephson element J6 . Therefore, Josephson element J 8 is brought into an inactive state, and therefore Josephson element J 9 is brought into a superconducting state.

一方ジヨセフソン素子J5が不活性状態にあるた
め、ジヨセフソン素子J7は臨界電流が抑制されて
いない状態(活性状態)、従つてジヨセフソン素
子J10は不活性状態とされる。
On the other hand, since Josephson element J 5 is in an inactive state, Josephson element J 7 is in a state where the critical current is not suppressed (active state), and therefore Josephson element J 10 is in an inactive state.

このため、バイアス電流源Vac7からの電流は
抵抗12を通り、ジヨセフソン素子J4を不活性状
態に変換する。またバイアス電流源Vac3からの
電流は、ジヨセフソン素子J7を通つて基準電位へ
流れる。
Therefore, the current from bias current source Vac 7 passes through resistor 12 and converts Josephson element J 4 into an inactive state. Also, the current from the bias current source Vac 3 flows through Josephson element J 7 to the reference potential.

この結果、出力端子Jout(Q)から出力が取り
出される。
As a result, an output is taken out from the output terminal Jout (Q).

入力端子KINに信号電流が印加された場合に
は、上記と同様の動作が行われ、出力端子Kout
Qから出力が取り出される。
When a signal current is applied to the input terminal K IN , the same operation as above is performed and the output terminal KOUT
Output is taken from Q.

このようなJ−Kフリツプフロツプ回路にあつ
ては、当該回路がラツチングゲートとフリツプフ
ロツプとを組み合せて構成されているために、バ
イアス電流を交流で与えなければ、前記ラツチン
グゲートをリセツトさせることができない。従つ
て電流源として直流電源及び交流電源の2種が必
要とされる。
In such a JK flip-flop circuit, since the circuit is constructed by combining a latching gate and a flip-flop, it is impossible to reset the latching gate unless an alternating current bias current is applied. Can not. Therefore, two types of current sources, a DC power source and an AC power source, are required.

また、抵抗R1〜R12を含むために、製造プロセ
スが煩雑となり、製造歩留り、信頼性の低下を招
集してしまう。
Furthermore, since the resistors R 1 to R 12 are included, the manufacturing process becomes complicated, leading to a decrease in manufacturing yield and reliability.

(4) 発明の目的 本発明は、このような従来のJ−Kフリツプフ
ロツプ回路における問題点が除去され、直流電源
のみで動作可能であり、しかも抵抗素子を含まず
電流転送回路のみで構成されるJ−Kフリツプフ
ロツプ回路を提供するものである。
(4) Purpose of the Invention The present invention eliminates the problems with the conventional J-K flip-flop circuit, can operate with only a DC power supply, and is composed only of a current transfer circuit without a resistive element. A JK flip-flop circuit is provided.

(6) 発明の構成 このため、本発明によれば、一端が第1のバイ
アス入力端子Ibに共通に並列接続されて第1のル
ープを構成する第1及び第2のジヨセフソンゲー
トJ101,J102からなる第1のセルフリセツテイン
グANDゲートと、一端が第2のバイアス入力端
子Iaに共通に並列接続されて第2のループを構成
する第3及び第4のジヨセフソンゲートJ104
J105からなる第2のセルフリセツテイングAND
ゲートと、一端が第3のバイアス入力端子Icに共
通に並列接続されて第3のループを構成する第5
及び第6のジヨセフソンゲートJ103,J106からな
るマスターフリツプフロツプ電流転送回路と、一
端が前記第5及び第6のジヨセフソンゲートの他
端に共通に並列接続されて第4のループを構成す
る第7及び第8のジヨセフソンゲートJ107,J108
からなるスレーブフリツプフロツプ電流転送回路
とを備え、前記第1のジヨセフソンゲートJ101
は、前記第4のループの第8のジヨセフソンゲー
ト側の分枝を流れる電流及びそれと反対方向に流
れる直流電流DCの制御線入力として入力され、
前記直流電流のみが流れているだけ該第1のジヨ
セフソンゲートは不活性状態となり、前記第2の
ジヨセフソンゲートJ102には、前記第4のループ
の第8のジヨセフソンゲート側の分枝を流れる電
流及びそれと同一方向に流れる第1の外部信号電
流Kが制御線入力として入力され、前記2つの制
御線入力に共に電流が流れているときだけ前記第
2のジヨセフソンゲートは不活性状態となり、前
記第3のジヨセフソンゲートJ104には、前記第4
のループの第7のジヨセフソンゲート側の分枝を
流れる電流及びそれと反対方向に流れる直流電流
DCが制御線入力として入力され、前記直流電流
のみが流れているときだけ該第3のジヨセフソン
ゲートは不活性状態となり、前記第4のジヨセフ
ソンゲートJ105には、前記第4のループの第7の
ジヨセフソンゲート側の分枝を流れる電流及びそ
れと同一方向に流れる第2の外部信号電流Jが制
御線入力として入力され、前記2つの制御線入力
に共に電流が流れているときだけ該第4のジヨセ
フソンゲートは不活性状態となり、前記第5のジ
ヨセフソンゲートJ103には、前記第1のループの
第1のジヨセフソンゲート側の分枝を流れる電流
及びそれと同一方向に流れる第1のクロツク信号
電流が制御線入力として入力され、前記2つの制
御線入力に共に電流が流れているときだけ該第5
のジヨセフソンゲートは不活性状態となり、前記
第6のジヨセフソンゲートJ106には、前記第2の
ループの第3のジヨセフソンゲート側の分枝を流
れる電流及びそれと同一方向に流れる前記第1の
クロツク信号電流Cが制御線入力として入力さ
れ、前記2つの制御線入力に共に電流が流れてい
るときだけ該第6のジヨセフソンゲートは不活性
状態となり、前記第7のジヨセフソンゲートJ107
には、前記第3のループの第5のジヨセフソンゲ
ート側の分枝を流れる電流及びそれと同一方向に
流れ前記第1のクロツク信号電流Cに電流が流さ
れない時に電流が流される第2のクロツク信号電
流が制御線入力として入力され、前記2つの制
御線入力に共に電流が流れているときだけ該第7
のジヨセフソンゲートは不活性状態となり、前記
第8のジヨセフソンゲートJ108には、前記第3の
ループの第6のジヨセフソンゲート側の分枝を流
れる電流及びそれと同一方向に流れる前記第2の
クロツク信号電流が制御線入力として入力さ
れ、前記2つの制御線入力に共に電流が流れてい
るときだけ該第8のジヨセフソンゲートは不活性
状態となり、前記第4のループから出力信号を取
り出すことを特徴とするジヨセフソン論理回路が
提供される。
(6) Structure of the Invention Therefore, according to the present invention, first and second Josephson gates J 101 whose one ends are commonly connected in parallel to the first bias input terminal Ib to form a first loop are provided . , J 102 , and third and fourth Josephson gates J having one end commonly connected in parallel to the second bias input terminal Ia to form a second loop. 104 ,
Second self-resetting AND consisting of J 105
gate, and a fifth gate whose one end is commonly connected in parallel to the third bias input terminal Ic to form a third loop.
and a master flip-flop current transfer circuit consisting of a sixth Josephson gate J 103 and J 106 , and a fourth The 7th and 8th Josephson gates forming the loop J 107 , J 108
The first Josephson gate J101 has a current flowing through a branch on the eighth Josephson gate side of the fourth loop and an opposite current flowing through the branch on the eighth Josephson gate side of the fourth loop. It is input as a control line input of DC current flowing in the direction,
The first Josephson gate is in an inactive state as long as only the direct current flows, and the second Josephson gate J 102 has a current on the side of the eighth Josephson gate of the fourth loop. The current flowing through the branch of the second Josephson gate and the first external signal current K flowing in the same direction as the control line input are input as control line inputs, and the second Josephson gate becomes inactive, and the third Josephson gate J 104 has the fourth
The current flowing through the branch on the seventh Josephson gate side of the loop and the direct current flowing in the opposite direction.
The third Josephson gate is inactive only when DC is input as the control line input and only the DC current is flowing, and the fourth Josephson gate J 105 has the fourth A current flowing through a branch on the seventh Josephson gate side of the loop and a second external signal current J flowing in the same direction as the current are input as control line inputs, and currents are flowing in both of the two control line inputs. Only when the fourth Josephson gate is inactive, the fifth Josephson gate J 103 has a current flowing through the branch on the first Josephson gate side of the first loop and A first clock signal current flowing in the same direction as the first clock signal current is input as a control line input, and the fifth clock signal current flows in the same direction as the first clock signal current.
The Josephson gate of J 106 becomes inactive, and the current flowing through the branch on the third Josephson gate side of the second loop and the current flowing in the same direction as the sixth Josephson gate J 106 become inactive. The sixth Josephson gate is inactive only when the first clock signal current C is input as a control line input, and current is flowing in both control line inputs, and the seventh clock signal current C is inactive. Josephson Gate J 107
A current flows through a branch on the fifth Josephson gate side of the third loop, and a second current flows in the same direction as the branch on the fifth Josephson gate side, and a second current flows through the branch when the first clock signal current C does not flow. The clock signal current is input as a control line input, and only when current is flowing through both of the two control line inputs, the seventh
The Josephson gate becomes inactive, and the current flows through the eighth Josephson gate J 108 in the same direction as the current flowing through the branch on the sixth Josephson gate side of the third loop. The second clock signal current is input as a control line input, and the eighth Josephson gate is inactive only when current is flowing in both control line inputs, and the fourth clock signal current is inputted as a control line input. A Josephson logic circuit is provided which features an output signal.

以下、本発明を実施例をもつて詳細に説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail using examples.

(7) 発明の実施例 図面第2図は、本発明によるJ−Kフリツプフ
ロツプ回路を示す。
(7) Embodiments of the Invention FIG. 2 shows a JK flip-flop circuit according to the present invention.

同図において、J101〜J108はジヨセフソン素子、
RS1,SR2はセルフリセツテイングANDゲート、
Mはマスター・フリツプフロツプ電流転送回路、
Sはスレーブ・フリツプフロツプ電流転送回路、
Vac1〜Vac4はバイアス電流源である。
In the same figure, J 101 to J 108 are Josephson elements,
RS 1 and SR 2 are self-resetting AND gates,
M is a master flip-flop current transfer circuit;
S is a slave flip-flop current transfer circuit;
Vac 1 to Vac 4 are bias current sources.

ここでセルフリセツテイングANDゲートSR1
にあつては、入力端KINへの入力信号と、スレー
ブ・フリツプフロツプ電流転送回路Sの出力
QoutとのANDをとり、またセルフリセツテイン
グANDゲートSR2にあつては、入力端JINへの入
力信号と、マスター・フリツプフロツプ電流転送
回路Mの出力QoutとのANDをとつている。
Here self-resetting AND gate SR 1
In this case, the input signal to the input terminal K IN and the output of the slave flip-flop current transfer circuit S
In the case of the self-resetting AND gate SR2 , the input signal to the input terminal JIN is ANDed with the output Qout of the master flip-flop current transfer circuit M.

またマスター・フリツプフロツプ電流転送回路
Mは外部からのクロツク信号Cによつて駆動され
スレーブ・フリツプフロツプ電流転送回路Sはク
ロツク信号電流Cの反転信号によつて駆動され
る。
Further, the master flip-flop current transfer circuit M is driven by an external clock signal C, and the slave flip-flop current transfer circuit S is driven by an inverted signal of the clock signal current C.

そして、前記マスター・フリツプフロツプ電流
転送回路Mは、セルフリセツテイングANDゲー
トSR1,SR2の出力信号によつて制御され、また
スレーブ・フリツプフロツプ電流転送回路Sは、
該マスター・フリツプフロツプ電流転送回路Mの
状態によりその状態が設定される。
The master flip-flop current transfer circuit M is controlled by the output signals of the self-resetting AND gates SR 1 and SR 2 , and the slave flip-flop current transfer circuit S is controlled by the output signals of the self-resetting AND gates SR 1 and SR 2.
Its state is set by the state of the master flip-flop current transfer circuit M.

すなわち、例えば出力がハイ(High)レ
ベル、Qoutがロー(Low)レベルの状態におい
て、クロツク信号Cに同期して入力端JINに入力
信号パルスJが印加されると、直流オフセツト電
流DCによつて不活性状態とされたジヨセフソン
素子J104の存在によつてジヨセフソン素子J105
通つて流れていたバイアス電流は、該入力信号パ
ルスJ及びスレーブ・フリツプフロツプ電流転送
回路Sの出力によつてジヨセフソン素子J105
が不活性状態になることにより、ジヨセフソン素
子J104に流れる。
That is, for example, when the output is at a high level and Qout is at a low level, when an input signal pulse J is applied to the input terminal J IN in synchronization with the clock signal C, a DC offset current DC is applied. The bias current flowing through the Josephson device J 105 due to the presence of the Josephson device J 104 , which is now inactive, is transferred to the Josephson device by the input signal pulse J and the output of the slave flip-flop current transfer circuit S. J -105
becomes inactive and flows to Josephson element J 104 .

尚、Qput、入力信号パルスJ及び直流オフセツ
ト電流DCに流す電流量は、ほぼ等しくするとと
もに、Qput及び入力信号パルスJの電流量は、そ
れらのうち一方がオンしてもジヨセフソンゲート
J105を不活性状態にすることはできないが、両方
がオンすると該ジヨセフソンゲートJ105を不活性
状態にすることができる値に設定する。また、直
流オフセツト電流DCが流れる制御線は2回巻き
になつているので、該直流オフセツト電流DCが
ジヨセフソンゲートJ104に与える磁界は、Qput
び入力信号パルスJの両方がオンした時にジヨセ
フソンゲートJ105に与える磁界と略等しくなる。
以上のように制御線入力の電流量の関係はセルフ
リセツテイングANDゲートSRについても同様で
ある。
Note that the amount of current flowing through Q put , input signal pulse J, and DC offset current DC is approximately equal, and the amount of current of Q put and input signal pulse J is such that even if one of them is turned on, the Josephson gate
J 105 cannot be inactive, but it is set to a value that allows the Josephson gate J 105 to be inactive when both are on. In addition, since the control line through which the DC offset current DC flows is wound twice, the magnetic field that the DC offset current DC gives to the Josephson gate J104 changes when both the Q put and the input signal pulse J are turned on. It is approximately equal to the magnetic field applied to Josephson Gate J 105 .
As described above, the relationship between the amount of current input to the control line is the same for the self-resetting AND gate SR.

また、ジヨセフソンゲートJ103,J106,J107,及
びJ108には、それぞれ2本の同一方向に電流が流
れる制御線が磁界結合しているが、各々の制御線
には、一方の制御線に電流を流しただでは該ジヨ
セフソンゲートは不活性状態にならないが、両方
の制御線に電流を流すと該ジヨセフソンゲートが
不活性状態になるような大きさの電流を流す。
Furthermore, Josephson gates J 103 , J 106 , J 107 , and J 108 are each magnetically coupled with two control lines through which current flows in the same direction; If current is passed through the control line, the Josephson gate will not become inactive, but if current is passed through both control lines, a current of such magnitude as to make the Josephson gate inactive will flow.

該ジヨセフソン素子J104に流れる電流及びクロ
ツク信号Cによつて、マスター・フリツプフロツ
プ電流転送回路Mにおける一方の分枝のジヨセフ
ソン素子J106は不活性状態とさ、バイアス電流源
Icから流入するバイアス電流は、他方の分枝のジ
ヨセフソン素子J103を流れスレーブ・フリツプフ
ロツプ電流転送回路Sへ流入し、基準電位(接地
電位)へ流れる。
Due to the current flowing through the Josephson element J 104 and the clock signal C, the Josephson element J 106 in one branch of the master flip-flop current transfer circuit M is inactivated, and the bias current source
The bias current flowing from Ic flows through Josephson element J 103 of the other branch, flows into the slave flip-flop current transfer circuit S, and flows to the reference potential (ground potential).

そして、クロツク信号Cに同期して、入力端
KINに入力信号パルスKが印加されると、直流オ
フセツト電流DCによつて不活性状態とされたジ
ヨセフソン素子101によつてジヨセフソン素子
102を通つて流れていたバイアス電流は、該入
力信号パルスK及びスレーブ・フリツプフロツプ
電流転送回路Sの出力Qoutによつてジヨセフソ
ン素子J102が不活性状態となることにより、ジヨ
セフソン素子J101に流れる。
Then, in synchronization with clock signal C, the input terminal
When an input signal pulse K is applied to K IN , the bias current flowing through the Josephson element 102 due to the Josephson element 101, which has been made inactive by the DC offset current DC, is reduced by the input signal pulse K. The output Qout of the slave flip-flop current transfer circuit S causes Josephson element J 102 to become inactive, so that the current flows to Josephson element J 101 .

該ジヨセフソン素子J101に流れる電流及びクロ
ツク信号Cによつて、マスター・フリツプフロツ
プ電流転送回路Mにおける他方の分枝のジヨセフ
ソン素子103は不活性状態とされ、バイアス電流
源Icから流入するバイアス電流は、一方の分枝の
ジヨセフソン素子J106を流れスレーブ・フリツプ
フロツプ電流転送回路Sへ流入し、基準電位へ流
れる。
Due to the current flowing through the Josephson element J 101 and the clock signal C, the Josephson element 103 of the other branch in the master flip-flop current transfer circuit M is rendered inactive, and the bias current flowing from the bias current source Ic is The current flows through Josephson element J 106 of one branch and flows into the slave flip-flop current transfer circuit S, where it flows to the reference potential.

該マスター・フリツプフロツプ電流転送回路M
の出力とクロツクCの反転信号により、ジ
ヨセフソン素子J103は不活性状態とされ、バイア
ス電流Iaは、ジヨセフソン素子J107を通つて流
れ、スレーブ・フリツプフロツプ電流転送回路S
の出力はとなる。
The master flip-flop current transfer circuit M
The Josephson device J 103 is deactivated by the output of the clock C and the inverted signal of the clock C, and the bias current Ia flows through the Josephson device J 107 and the slave flip-flop current transfer circuit S.
The output of is .

また、入力端KIN及びJINに同時に入力信号パル
スが印加された場合には、スレーブ・フリツプフ
ロツプ電流転送回路Sの出力Qout及びによ
つて、セルフリセツテイングANDゲートSR1
もしくはSR2のいずれか一方が出力され、マスタ
ー及びスレーブ・フリツプフロツプ電流転送回路
M,Sをそれぞれ反転させる。
Furthermore, when input signal pulses are simultaneously applied to the input terminals K IN and J IN , the self-resetting AND gate SR 1 ,
or SR 2 is output to invert the master and slave flip-flop current transfer circuits M and S, respectively.

前記第2図に示される本発明によるJ−Kフリ
ツプフロツプ回路を、論理記号により表わすと、
第3図の如く表わされる。
The JK flip-flop circuit according to the present invention shown in FIG. 2 is expressed by logic symbols as follows:
It is expressed as shown in FIG.

またかかる本発明によるJ−Kフリツプフロツ
プ回路の動作をタイミングチヤートをもつて表わ
すと、第4図の如く表わされる。
Further, the operation of the JK flip-flop circuit according to the present invention is expressed using a timing chart as shown in FIG.

なお前記本発明によるJ−Kフリツプフロツプ
回路の実施例にあつては、クロツク信号C,を
外部から与える場合につき開示したが本発明はこ
れに限られるものではない。例えば第5図に示さ
れるセルフリセツテイングインバータ回路を、当
該J−Kフリツプフロツプ回路が形成されるジヨ
セフソン集積回路内に設けることにより、クロツ
ク信号C,Cを該ジヨセフソン集積回路内部にお
いて発生させることができる。同図において、
J501,J502はジヨセフソン素子、Coutは外部から
与えられるクロツク信号を示す。
In the embodiment of the JK flip-flop circuit according to the present invention, the case where the clock signal C is applied externally has been disclosed, but the present invention is not limited to this. For example, by providing the self-resetting inverter circuit shown in FIG. 5 within the Josephson integrated circuit in which the JK flip-flop circuit is formed, the clock signals C, C can be generated within the Josephson integrated circuit. can. In the same figure,
J 501 and J 502 are Josephson devices, and Cout is an externally applied clock signal.

(8) 発明の効果 以上のような本発明によれば、ジヨセフソン素
子を用いたJ−Kフリツプフロツプ回路を、電流
転送回路のみによつて構成することができる。従
つて、前記従来技術の如く抵抗を用いる必要がな
く、またジヨセフソン素子の数も低減することが
でき、更には交流バイアス電源の使用を必要とし
ないために、当該J−Kフリツプフロツプ回路を
含むジヨセフソン集積回路装置の集積度の向上、
製造歩留りの向上を図ることができる。
(8) Effects of the Invention According to the present invention as described above, a J-K flip-flop circuit using Josephson elements can be constructed only by a current transfer circuit. Therefore, there is no need to use a resistor as in the prior art, the number of Josephson elements can be reduced, and furthermore, there is no need to use an AC bias power supply, so the Josephson circuit including the J-K flip-flop circuit can be Improving the degree of integration of integrated circuit devices,
Manufacturing yield can be improved.

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

第1図は従来のJ−Kフリツプフロツプ回路の
構成を示す結線図、第2図は本発明によるJ−K
フリツプフロツプ回路の構成を示す結線図であ
る。第3図は第2図に示されるJ−Kフリツプフ
ロツプの論理構成を表わすブロツクダイヤグラ
ム、第4図は当該J−Kフリツプフロツプ回路の
動作状態を示すタイミングチヤートである。更に
第5図はジヨセフソン集積回路装置内部において
クロツク信号を発生させる場合に適用されるクロ
ツク信号発生回路の一例を示す結線図である。 図において、J1〜J10,J101〜J108及びJ501,J502
はジヨセフソン素子、R1〜R12は抵抗、Lはイン
ダクタンスである。またSRはセルフリセツテイ
ングANDゲート、Mはマスター・フリツプフロ
ツプ電流転送回路、Sはスレーブ・フリツプフロ
ツプ電流転送回路である。
Figure 1 is a wiring diagram showing the configuration of a conventional J-K flip-flop circuit, and Figure 2 is a J-K flip-flop circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a wiring diagram showing the configuration of a flip-flop circuit. FIG. 3 is a block diagram showing the logical configuration of the JK flip-flop shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a timing chart showing the operating state of the JK flip-flop circuit. Further, FIG. 5 is a wiring diagram showing an example of a clock signal generation circuit applied to generate a clock signal inside the Josephson integrated circuit device. In the figure, J 1 to J 10 , J 101 to J 108 and J 501 , J 502
is a Josephson element, R 1 to R 12 are resistances, and L is an inductance. Further, SR is a self-resetting AND gate, M is a master flip-flop current transfer circuit, and S is a slave flip-flop current transfer circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一端が第1のバイアス入力端子Ibに共通に並
列接続されて第1のループを構成する第1及び第
2のジヨセフソンゲートJ101,J102からなる第1
のセルフリセツテイングANDゲートと、一端が
第2のバイアス入力端子Iaに共通に並列接続され
て第2のループを構成する第3及び第4のジヨセ
フソンゲートJ104,J105からなる第2のセルフリ
セツテイングANDゲートと、一端が第3のバイ
アス入力端子Icに共通に並列接続されて第3のル
ープを構成する第5及び第6のジヨセフソンゲー
トJ103,J106からなるマスターフリツプフロツプ
電流転送回路と、一端が前記第5及び第6のジヨ
セフソンゲートの他端に共通に並列接続されて第
4のループを構成する第7及び第8のジヨセフソ
ンゲートJ107,J108からなるスレーブフリツプフ
ロツプ電流転送回路とを備え、 前記第1のジヨセフソンゲートJ101には、前記
第4のループの第8のジヨセフソンゲート側の分
枝を流れる電流及びそれと反対方向に流れる直流
電流DCが制御線入力として入力され、前記直流
電流のみが流れているだけ該第1のジヨセフソン
ゲートは不活性状態となり、 前記第2のジヨセフソンゲートJ102には、前記
第4のループの第8のジヨセフソンゲート側の分
枝を流れる電流及びそれと同一方向に流れる第1
の外部信号電流Kが制御線入力として入力され、
前記2つの制御線入力に共に電流が流れていると
きだけ前記第2のジヨセフソンゲートは不活性状
態となり、 前記第3のジヨセフソンゲートJ104には、前記
第4のループの第7のジヨセフソンゲート側の分
枝を流れる電流及びそれと反対方向に流れる直流
電流DCが制御線入力として入力され、前記直流
電流のみが流れているときだけ該第3のジヨセフ
ソンゲートは不活性状態となり、 前記第4のジヨセフソンゲートJ105には、前記
第4のループの第7のジヨセフソンゲート側の分
枝を流れる電流及びそれと同一方向に流れる第2
の外部信号電流Jが制御線入力として入力され、
前記2つの制御線入力に共に電流が流れていると
きだけ該第4のジヨセフソンゲートは不活性状態
となり、 前記第5のジヨセフソンゲートJ103には、前記
第1のループの第1のジヨセフソンゲート側の分
枝を流れる電流及びそれと同一方向に流れる第1
のクロツク信号電流が制御線入力として入力さ
れ、前記2つの制御線入力に共に電流が流れてい
るときだけ該第5のジヨセフソンゲートは不活性
状態となり、 前記第6のジヨセフソンゲートJ106には、前記
第2のループの第3のジヨセフソンゲート側の分
枝を流れる電流及びそれと同一方向に流れる前記
第1のクロツク信号電流Cが制御線入力として入
力され、前記2つの制御線入力に共に電流が流れ
ているときだけ該第6のジヨセフソンゲートは不
活性状態となり、 前記第7のジヨセフソンゲートJ107には、前記
第3のループの第5のジヨセフソンゲート側の分
枝を流れる電流及びそれと同一方向に流れ前記第
1のクロツク信号電流Cに電流が流されない時に
電流が流される第2のクロツク信号電流が制御
線入力として入力され、前記2つの制御線入力に
共に電流が流れているときだけ該第7のジヨセフ
ソンゲートは不活性状態となり、 前記第8のジヨセフソンゲートJ108には、前記
第3のループの第6のジヨセフソンゲート側の分
枝を流れる電流及びそれと同一方向に流れる前記
第2のクロツク信号電流が制御線入力として入
力され、前記2つの制御線入力に共に電流が流れ
ているときだけ該第8のジヨセフソンゲートは不
活性状態となり、 前記第4のループから出力信号を取り出すこと
を特徴とするジヨセフソン論理回路。
[Claims] 1. A first gate comprising first and second Josephson gates J 101 and J 102 whose ends are commonly connected in parallel to the first bias input terminal Ib to form a first loop.
A self-resetting AND gate, and third and fourth Josephson gates J 104 and J 105 whose one ends are commonly connected in parallel to the second bias input terminal Ia to form a second loop. It consists of two self-resetting AND gates, and fifth and sixth Josephson gates J103 and J106 , one end of which is commonly connected in parallel to the third bias input terminal Ic to form a third loop. a master flip-flop current transfer circuit; and seventh and eighth Josephson gates, one end of which is commonly connected in parallel to the other ends of the fifth and sixth Josephson gates to form a fourth loop. A slave flip-flop current transfer circuit consisting of J 107 and J 108 is provided, and the first Josephson gate J 101 has a branch of the fourth loop on the eighth Josephson gate side. A flowing current and a direct current DC flowing in the opposite direction are input as control line inputs, and as long as only the direct current is flowing, the first Josephson gate is in an inactive state, and the second Josephson gate is in an inactive state. J102 includes a current flowing through the branch on the eighth Josephson gate side of the fourth loop and a first current flowing in the same direction as the branch on the eighth Josephson gate side.
An external signal current K is input as a control line input,
The second Josephson gate is inactive only when current flows in both the two control line inputs, and the third Josephson gate J 104 has the seventh control line input of the fourth loop. The current flowing through the branch on the Josephson gate side and the DC current DC flowing in the opposite direction are input as control line inputs, and the third Josephson gate is inactive only when only the DC current is flowing. state, and the fourth Josephson gate J 105 has a current flowing through the branch on the seventh Josephson gate side of the fourth loop and a second current flowing in the same direction as the current flowing through the branch on the seventh Josephson gate side of the fourth loop.
The external signal current J is input as a control line input,
The fourth Josephson gate is inactive only when current flows in both of the two control line inputs, and the fifth Josephson gate J 103 has the first The current flowing through the branch on the Josephson gate side and the first flowing in the same direction as the
A clock signal current of J is input as a control line input, and the fifth Josephson gate becomes inactive only when currents are flowing in both of the two control line inputs, and the sixth Josephson gate J 106 , the current flowing through the branch on the third Josephson gate side of the second loop and the first clock signal current C flowing in the same direction as the current are input as control line inputs, and the two control lines The sixth Josephson gate is inactive only when current is flowing in both line inputs, and the seventh Josephson gate J107 has a fifth Josephson gate of the third loop. A current flowing through the branch on the gate side and a second clock signal current flowing in the same direction as the current and flowing when no current is flowing in the first clock signal current C are input as control line inputs, and the two controls The seventh Josephson gate is inactive only when current is flowing in both line inputs, and the eighth Josephson gate J 108 has a sixth Josephson gate of the third loop. The current flowing in the branch on the gate side and the second clock signal current flowing in the same direction as the current are input as control line inputs, and the eighth clock signal current flows only when currents are flowing in both the two control line inputs. A Josephson logic circuit characterized in that the song gate is inactive and an output signal is taken out from the fourth loop.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54148463A (en) * 1978-05-15 1979-11-20 Nec Corp Jk flip-flop

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS54148463A (en) * 1978-05-15 1979-11-20 Nec Corp Jk flip-flop

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