JPH0310199B2 - - Google Patents
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- JPH0310199B2 JPH0310199B2 JP58057919A JP5791983A JPH0310199B2 JP H0310199 B2 JPH0310199 B2 JP H0310199B2 JP 58057919 A JP58057919 A JP 58057919A JP 5791983 A JP5791983 A JP 5791983A JP H0310199 B2 JPH0310199 B2 JP H0310199B2
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
- G11C19/32—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using super-conductive elements
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- Shift Register Type Memory (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は超電導素子で、特にジヨセフソン素子
を使つたシフトレジスタに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a superconducting device, and more particularly to a shift register using a Josephson device.
ジヨセフソン素子は高速でスイツチするため、
これを用いればシフトレジスタを高速で動作させ
ることができる。従来技術によるジヨセフソン素
子を使つた例は下記文献1に詳細に記載されてい
る。
Because Josephson elements switch at high speed,
Using this, the shift register can be operated at high speed. An example using a Josephson device according to the prior art is described in detail in Document 1 below.
1 Hamilton et al“ANALOG
MEASURMENT APP−LICATIONS FOR
HIGH SPEED JOSEPHSON SWITCHES”
IEEE MAG−17,No.1,577(1981)
この文献1に示されているシフトレジスタでは
正確に位相のずれた多相(3相)の交流電源を使
う。そのためこの回路では位相調整が難しく、高
速動作は困難である。1 Hamilton et al “ANALOG
MEASURMENT APP−LICATIONS FOR
HIGH SPEED JOSEPHSON SWITCHES”
IEEE MAG-17, No. 1, 577 (1981) The shift register shown in this document 1 uses polyphase (three-phase) AC power supplies with precisely shifted phases. Therefore, phase adjustment is difficult in this circuit, and high-speed operation is difficult.
本発明の目的は一相の交流電源に同期して動作
し、かつ動作マージンが広く、高集積化の容易な
超電導シフトレジスタを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a superconducting shift register that operates in synchronization with a single-phase AC power supply, has a wide operating margin, and is easy to integrate.
本発明の特徴は、交流電源の定常部分の1サイ
クルで入力データ信号を増幅転送する駆動回路
と、定常部分で確定した駆動回路の出力をタイミ
ング信号を受けた時点で取り込んで、そのデータ
を交流電源の過度部分の間保持するマスターフリ
ツプフロツプと、次の1サイクルの立上り部分で
マスターフリツプフロツプのデータを読み出し、
次の1サイクルの定常部分にわたつてそのデータ
を保持し続けるスレーブフリツプフロツプとから
なるレジスタセルにおいて、駆動回路で入力デー
タ信号の増幅作用を行わせたことと、タイミング
信号を単純な遅延発生回路で構成したことにあ
る。
The features of the present invention include a drive circuit that amplifies and transfers an input data signal in one cycle of the steady portion of the AC power source, and a drive circuit that captures the output of the drive circuit determined in the steady portion when a timing signal is received, and transfers the data to the AC power source. A master flip-flop that holds during the power supply transient and reads the master flip-flop data on the rising edge of the next cycle;
In the register cell, which consists of a slave flip-flop that continues to hold the data over the steady portion of the next cycle, the drive circuit amplifies the input data signal, and the timing signal is simply delayed. This is because it is composed of a generator circuit.
以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第1図は本発明による超電導シフトレジスタの一
例である。この超電導シフトレジスタは複数個の
レジスタセル100の直列接続によつて構成され
ている。各々のレジスタセル100はマスターフ
リツプフロツプ101と、スレーブフリツプフロ
ツプ105と、スレーブフリツプフロツプに電流
を供給する駆動回路106から成る。駆動回路1
06は前段のレジスタセル100からの入力デー
タを増幅してマスターフリツプフロツプ101へ
駆動電流として供給する。マスターフリツプフロ
ツプ101は駆動回路106からの出力データを
端子108からのタイミング信号を受けた時点で
取り込み、その取り込んだデータを次のタイミン
グ信号108を受けるまで保持する。このような
マスターフリツプフロツプ101は磁束結合量子
干渉回路102と、インダクタンス103による
超電導ループと、このインダクタンス103に並
列接続されたダンピング抵抗104とから構成さ
れている。スレーブフリツプフロツプ105はク
ロツクを受けた時点でマスターフリツプフロツプ
101の出力データを読み込んで次のクロツクを
受けるまでそのデータを保持する。磁束結合量子
干渉回路102は5つの端子を有する。磁束結合
量子干渉回路102の第1の端子は駆動回路10
6に接続されており、第2の端子は接地されてい
る。第3及び第4の端子は端子108に接続され
ており、第5の端子は第2の端子との間で超電導
ループを形成する出力端子である。第1の端子か
ら第2の端子に向けて磁束結合量子干渉回路10
2を駆動するゲート電流を流しておく。第3の端
子から第4の端子に至る制御入力線は磁束結合量
子干渉回路102と磁気的に結合している。ゲー
ト電流または制御入力のいずれか、または両方が
存在しない場合には磁束結合量子干渉回路102
は超電導状態にあつて、第2の端子と第5の出力
端子の間には電圧が発生しない。しかし、ゲート
電流が流れている状態で制御入力が発生すると第
2の端子と第5の出力端子の間が零電圧状態から
電圧状態に遷移し、第5の出力端子から負荷抵抗
を通して出力電流を取り出すことができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an example of a superconducting shift register according to the present invention. This superconducting shift register is composed of a plurality of register cells 100 connected in series. Each register cell 100 consists of a master flip-flop 101, a slave flip-flop 105, and a drive circuit 106 that supplies current to the slave flip-flop. Drive circuit 1
06 amplifies input data from the register cell 100 in the previous stage and supplies it to the master flip-flop 101 as a drive current. The master flip-flop 101 takes in the output data from the drive circuit 106 when it receives the timing signal from the terminal 108, and holds the taken-in data until it receives the next timing signal 108. Such a master flip-flop 101 is composed of a magnetic flux coupling quantum interference circuit 102, a superconducting loop formed by an inductance 103, and a damping resistor 104 connected in parallel to the inductance 103. When slave flip-flop 105 receives a clock, it reads the output data of master flip-flop 101 and holds the data until it receives the next clock. The flux-coupled quantum interference circuit 102 has five terminals. The first terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 102 is connected to the drive circuit 10
6, and the second terminal is grounded. The third and fourth terminals are connected to terminal 108, and the fifth terminal is an output terminal that forms a superconducting loop with the second terminal. A magnetic flux-coupled quantum interference circuit 10 from the first terminal to the second terminal.
A gate current is applied to drive 2. A control input line from the third terminal to the fourth terminal is magnetically coupled to the flux-coupled quantum interference circuit 102. Flux-coupled quantum interference circuit 102 if either gate current or control input, or both, are absent.
is in a superconducting state, and no voltage is generated between the second terminal and the fifth output terminal. However, when a control input occurs while the gate current is flowing, the voltage between the second terminal and the fifth output terminal changes from zero voltage state to voltage state, and the output current is output from the fifth output terminal through the load resistor. It can be taken out.
このような磁束結合量子干渉回路102の第5
の端子と第2の端子の間に並列にインダクタンス
103とダンピング抵抗104が接続されてい
る。第3の端子と第4の端子の間にはタイミング
入力が端子108を介して入力される。駆動回路
106の出力電流は磁束結合量子干渉回路102
の第1の端子から接地された第2の端子に向けて
流れる。 The fifth part of such a magnetic flux-coupled quantum interference circuit 102
An inductance 103 and a damping resistor 104 are connected in parallel between the terminal and the second terminal. A timing input is input between the third terminal and the fourth terminal via terminal 108. The output current of the drive circuit 106 is connected to the magnetic flux coupling quantum interference circuit 102.
from the first terminal to the grounded second terminal.
駆動回路106から出力電流が発生している状
態でタイミング入力が発生すると磁束結合量子干
渉回路102は超電導状態から電圧状態に過渡的
にスイツチして駆動回路106からの出力電流が
インダクタンス103に転送され、インダクタン
ス103に出力電流が流れる。駆動回路106か
らの出力電流がインダクタンス103に転送され
た後は磁束結合量子干渉回路102は電圧状態か
ら超電導状態にもどるが、超電導状態にもどつた
磁束結合量子干渉回路102とインダクタンス1
03とで超電導ループが構成されているのでイン
ダクタンス103の出力電流に変化はない。ま
た、一度駆動回路106からの出力電流がインダ
クタンス103に転送された後でタイミング入力
が消失してもインダクタンス103の出力電流に
変化はない。 When a timing input occurs while an output current is being generated from the drive circuit 106, the magnetic flux coupling quantum interference circuit 102 transiently switches from a superconducting state to a voltage state, and the output current from the drive circuit 106 is transferred to the inductance 103. , an output current flows through the inductance 103. After the output current from the drive circuit 106 is transferred to the inductance 103, the flux-coupled quantum interference circuit 102 returns from the voltage state to the superconducting state;
03 constitutes a superconducting loop, so there is no change in the output current of the inductance 103. Moreover, even if the timing input disappears after the output current from the drive circuit 106 is transferred to the inductance 103, the output current of the inductance 103 does not change.
一方、駆動回路106からの出力電流が存在し
ない状態でタイミング入力が発生すると、それま
で超電導状態の磁束結合量子干渉回路102とイ
ンダクタンス103とで構成された超電導ループ
に電流が流れていたとしても磁束結合量子干渉回
路102が電圧状態となるので超電導ループが破
れ、インダクタンス103を流れていた出力電流
が消失する。もともと、この超電導ループに電流
が存在しなければインダクタンス103の出力電
流は0のままである。すなわちタイミング入力が
発生した時点での駆動電流の出力はタイミング入
力がなくなつたあともホールドされてインダクタ
ンス103に残る。以上のように、マスターフリ
ツプフロツプ101のフリツプフロツプ動作は実
現されている。 On the other hand, if a timing input occurs in a state where there is no output current from the drive circuit 106, the magnetic flux will be Since the coupled quantum interference circuit 102 is in a voltage state, the superconducting loop is broken and the output current flowing through the inductance 103 disappears. Originally, if no current exists in this superconducting loop, the output current of the inductance 103 remains zero. That is, the output of the drive current at the time when the timing input occurs is held and remains in the inductance 103 even after the timing input disappears. As described above, the flip-flop operation of master flip-flop 101 is realized.
スレーブフリツプフロツプ105はクロツク到
来時にマスターフリツプフロツプ101のデータ
を読み込んで次のクロツク到来までの間そのデー
タを保持する。この時インダクタンス103に出
力電流が流れていれば、データ“1”と解釈さ
れ、スレーブフリツプフロツプ105の真値信号
(T信号)がオンになり補値信号(C信号)がオ
フになる。インダクタンス103に出力電流が流
れていなければ、データは“0”と解釈され真値
信号がオフになり補値信号がオンになる。スレー
ブフリツプフロツプの真値信号(T信号)は端子
121を介して配線109へ、補値信号(C信
号)は端子122を介して配線110に伝えられ
る。レジスタセル100へは端子120を介して
信号が取り込まれる。本発明では交流電源駆動方
式の論理回路を採用している。一般に交流電源駆
動方式の論理回路は活性時間Taの間で論理動作
を行い、不活性時間Tnの間に論理回路はリセツ
トされる。しかし、マスターフリツプフロツプ1
01は磁束結合量子干渉回路102とインダクタ
ンス103で構成された超電導ループ内に永久電
流をたくわえておくので不活性時間Tnにも情報
を保持し続けることができる。スレーブフリツプ
フロツプ105は活性時間Taの始めにマスター
フリツプフロツプ101のデータを読込んで対応
した真・補値出力の情報を端子121,122か
ら論理回路に送り出す役目をしている。一度、
真・補値の出力が確定すると、その後でマスター
フリツプフロツプ101の内容が変つても出力は
変化しない。 Slave flip-flop 105 reads the data from master flip-flop 101 when a clock arrives and holds the data until the next clock arrives. If the output current is flowing through the inductance 103 at this time, it is interpreted as data "1", the true value signal (T signal) of the slave flip-flop 105 is turned on, and the complementary value signal (C signal) is turned off. . If no output current flows through the inductance 103, the data is interpreted as "0", the true value signal is turned off, and the complement value signal is turned on. The true value signal (T signal) of the slave flip-flop is transmitted to the wiring 109 via the terminal 121, and the complementary value signal (C signal) is transmitted to the wiring 110 via the terminal 122. A signal is taken into the register cell 100 via a terminal 120. The present invention employs an AC power supply driven logic circuit. Generally, a logic circuit driven by an AC power supply performs a logic operation during an active time Ta, and is reset during an inactive time Tn. However, the master flip-flop 1
01 stores a persistent current in a superconducting loop composed of a flux-coupled quantum interference circuit 102 and an inductance 103, so that information can be retained even during the inactive time Tn. The slave flip-flop 105 has the role of reading the data of the master flip-flop 101 at the beginning of the active time Ta and sending out corresponding true/complement output information from terminals 121 and 122 to the logic circuit. one time,
Once the output of the true and complementary values is determined, the output will not change even if the contents of the master flip-flop 101 change thereafter.
第2図はシフトレジスタの信号の発生タイミン
グを示す図である。交流電力は波形200で示さ
れる部分的に平坦化された台形状の2極性交流電
圧で供給される。スレーブフリツプフロツプ10
5の動作は波形201で示される。活性時間の始
めの時刻T1でスレーブフリツプフロツプ105
はマスターフリツプフロツプ101のデータを受
け取り出力端子121,122に送る。駆動回路
106の動作は波形202で表わされる。スレー
ブフリツプフロツプ105と駆動回路106の出
力はTaの途中でオンになる場合とオフのままの
場合とがあるがいずれにせよTnの間に必ず一度
リセツトされる。交流電源駆動方式では交流電源
がクロツクの働きをする。駆動回路106は前段
のレジスタセル100のデータを使つて時刻T2
でマスターフリツプフロツプ101にデータを送
り出す。マスターフリツプフロツプ101の動作
は波形203で表わされる。タイミング信号はス
レーブフリツプフロツプ105の真・補値出力が
確定した時点T4で発生する。すなわちマスター
フリツプフロツプのデータは活性時間Ta内のT
1より遅れた時刻T4でリセツトされ、T2より
遅れた時刻T3でセツトされる。 FIG. 2 is a diagram showing the timing of generation of signals of the shift register. AC power is provided as a bipolar AC voltage with a partially flattened trapezoidal shape as shown by waveform 200. Slave flip-flop 10
5 is shown by waveform 201. At time T1 at the beginning of the active time, the slave flip-flop 105
receives the data from master flip-flop 101 and sends it to output terminals 121 and 122. The operation of drive circuit 106 is represented by waveform 202. The outputs of the slave flip-flop 105 and the drive circuit 106 may turn on or remain off during Ta, but in any case, they are always reset once during Tn. In the AC power supply drive system, the AC power supply functions as a clock. The drive circuit 106 uses the data of the register cell 100 in the previous stage at time T2.
The data is sent to the master flip-flop 101. The operation of master flip-flop 101 is represented by waveform 203. The timing signal is generated at time T4 when the true and complement outputs of slave flip-flop 105 are determined. In other words, the data of the master flip-flop is T within the active time Ta.
It is reset at time T4, which is later than 1, and set at time T3, which is later than T2.
第3a図は駆動回路106の回路例である。磁
束結合量子干渉回路300とバイアス抵抗301
と負荷抵抗302より構成されている。磁束結合
量子干渉回路300の第1の端子にはバイアス抵
抗301を介して磁束結合量子干渉回路300を
駆動するゲート電流を流しておく。磁束結合量子
干渉回路300の第2の端子は接地されている。
第3の端子から第4の端子に向けては、入力端子
120からのデータ入力が流れる。ゲート電流は
第2図に示した台形波状交流電流200である。
Taの時間にこのゲート電流が一定値に達したあ
と、データ入力が入力端子120から到来する
と、磁束結合量子干渉回路300の第2の端子と
第5の端子の間に電圧が発生し、第5の端子に接
続された負荷抵抗302を介して出力電流が流
れ、マスターフリツプフロツプ101内の磁束結
合量子干渉回路102の第1の端子に与えられ
る。 FIG. 3a is a circuit example of the drive circuit 106. Magnetic flux coupling quantum interference circuit 300 and bias resistor 301
and a load resistor 302. A gate current for driving the flux-coupled quantum interference circuit 300 is caused to flow through a first terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 300 via a bias resistor 301 . The second terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 300 is grounded.
Data input from the input terminal 120 flows from the third terminal to the fourth terminal. The gate current is a trapezoidal waveform alternating current 200 shown in FIG.
When data input arrives from the input terminal 120 after this gate current reaches a certain value at time Ta, a voltage is generated between the second terminal and the fifth terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 300, and the The output current flows through the load resistor 302 connected to the terminal of the master flip-flop 101 and is applied to the first terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 102 in the master flip-flop 101.
第3b図は駆動回路106の他の回路例であ
る。磁束結合量子干渉回路300にバツフアアン
プとして電流注入量子干渉回路310を接続した
形をしており、他に回路を動作させるためバイア
ス抵抗311,312,負荷抵抗313,314
が付加されている。電流注入量子干渉回路310
は3つの端子を有する。第1の端子と第2の端子
は別の入力電流を加える端子であり、第3の端子
は接地点である。第1の端子と第2の端子の両方
の端子に入力が到来した時のみ電流注入量子干渉
回路310は零電圧状態から電圧状態にスイツチ
する。この時第1の端子または第2の端子は出力
端子としても兼用でき、その出力端子から負荷抵
抗を介して出力電流を取り出すことができる。 FIG. 3b shows another example of the drive circuit 106. A current injection quantum interference circuit 310 is connected as a buffer amplifier to a magnetic flux coupling quantum interference circuit 300, and bias resistors 311, 312 and load resistors 313, 314 are also used to operate the circuit.
is added. Current injection quantum interference circuit 310
has three terminals. The first and second terminals are terminals that apply another input current, and the third terminal is a ground point. The current injection quantum interference circuit 310 switches from the zero voltage state to the voltage state only when inputs arrive at both the first and second terminals. At this time, the first terminal or the second terminal can also be used as an output terminal, and an output current can be taken out from the output terminal via a load resistor.
第3b図で磁束結合量子干渉回路300の第1
の端子にはバイアス抵抗311を介して磁束結合
量子干渉回路300を駆動するゲート電流を流し
ておく。磁束結合量子干渉回路300の第2の端
子は接地されている。磁束結合量子干渉回路30
0の第3の端子から第4の端子に向けては入力端
子120からのデータ入力が流れる。ゲート電流
が予め加わつた状態で入力端子120からデータ
入力が倒来すると、磁束結合量子干渉回路300
の第2の端子と第5の端子の間に電圧が発生し、
第5の端子に接続された負荷抵抗313を介して
出力電流が流れ、電流注入量子干渉回路310の
第1の端子に与えられる。一方、電流注入量子干
渉回路310の第2の端子には予めバイアス抵抗
312を介して入力電流が与えられているので、
磁束結合量子干渉回路300から入力が到来する
と直ちに電流注入量子干渉回路310は零電圧状
態から電圧状態にスイツチする。すると第2の入
力端子兼出力端子から負荷抵抗314を介して出
力電流が流れ、マスターフリツプフロツプ101
中の磁束結合量子干渉回路102の第1の端子に
与えられる。このように第3b図に示す駆動回路
106は第3a図に示す駆動回路106より多く
の電流をマスターフリツプフロツプ101に供給
できるため回路動作が安定している。第4図はス
レーブフリツプフロツプ105の回路例である。
この回路はいわゆるSelf Gate AND(SGA)回
路と呼ばれている回路である。4個の磁束結合量
子干渉回路401,402,403,404と2
個のバイアス抵抗405,406、2個の抵抗4
07,408より構成される。磁束結合量子干渉
回路401はインダクタンス103を介してマス
ターフリツプフロツプ101と結合している。磁
束結合量子干渉回路401の第1の端子には、交
流電源給電母線410からバイアス抵抗406を
介して交流電源駆動電流が加えられる。磁束結合
量子干渉回路401の第2の端子は超電配線を介
して接地されている。磁束結合量子干渉回路40
1の第3の端子から第4の端子に到る入力信号線
はマスターフリツプフロツプ101の出力インダ
クタンス103の一部となつている。磁束結合量
子干渉回路401の第5の端子は負荷抵抗408
を介して磁束結合量子干渉回路403の第1の端
子に接続される。磁束結合量子干渉回路402の
第1の端子には交流電源給電母線410からバイ
アス抵抗405を介して交流電源電流が加えられ
る。磁束結合量子干渉回路402の第2の端子は
超電導配線を介して接地されている。磁束結合量
子干渉回路402の第3の端子から第4の端子に
到る入力信号線は、磁束結合量子干渉回路401
の第2の端子と接地点を結ぶ超電導配線の一部を
形成している。磁束結合量子干渉回路402の第
5の端子は負荷抵抗407を介して磁束結合量子
干渉回路404の第1の端子に接続される。 In FIG. 3b, the first part of the flux-coupled quantum interference circuit 300
A gate current for driving the magnetic flux-coupled quantum interference circuit 300 is caused to flow through the terminal through the bias resistor 311. The second terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 300 is grounded. Magnetic flux coupling quantum interference circuit 30
Data input from the input terminal 120 flows from the third terminal of 0 to the fourth terminal. When data input comes from the input terminal 120 with the gate current applied in advance, the flux-coupled quantum interference circuit 300
A voltage is generated between the second and fifth terminals of
The output current flows through the load resistor 313 connected to the fifth terminal and is applied to the first terminal of the current injection quantum interference circuit 310. On the other hand, since the input current is previously applied to the second terminal of the current injection quantum interference circuit 310 via the bias resistor 312,
As soon as the input from the flux-coupled quantum interference circuit 300 arrives, the current injection quantum interference circuit 310 switches from the zero voltage state to the voltage state. Then, an output current flows from the second input terminal/output terminal via the load resistor 314, and the master flip-flop 101
The first terminal of the magnetic flux-coupled quantum interference circuit 102 in In this way, the drive circuit 106 shown in FIG. 3b can supply more current to the master flip-flop 101 than the drive circuit 106 shown in FIG. 3a, so the circuit operation is stable. FIG. 4 shows a circuit example of the slave flip-flop 105.
This circuit is a so-called Self Gate AND (SGA) circuit. Four magnetic flux coupling quantum interference circuits 401, 402, 403, 404 and 2
bias resistors 405, 406, 2 resistors 4
Consists of 07,408. Flux-coupled quantum interference circuit 401 is coupled to master flip-flop 101 via inductance 103. An AC power supply drive current is applied to a first terminal of the magnetic flux coupling quantum interference circuit 401 from an AC power supply bus 410 via a bias resistor 406 . The second terminal of the magnetic flux-coupled quantum interference circuit 401 is grounded via superconductor wiring. Magnetic flux coupling quantum interference circuit 40
The input signal line from the third terminal to the fourth terminal of the master flip-flop 101 becomes a part of the output inductance 103 of the master flip-flop 101. The fifth terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 401 is a load resistor 408
It is connected to the first terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 403 via. An AC power supply current is applied to a first terminal of the magnetic flux-coupled quantum interference circuit 402 from an AC power supply bus 410 via a bias resistor 405 . The second terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 402 is grounded via superconducting wiring. The input signal line from the third terminal to the fourth terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 402 is connected to the flux-coupled quantum interference circuit 401.
It forms part of the superconducting wiring connecting the second terminal of the superconductor and the ground point. The fifth terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 402 is connected to the first terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 404 via a load resistor 407.
磁束結合量子干渉回路403の第2の端子は接
地されている。磁束結合量子干渉回路403の第
3の端子から第4の端子に到る入力信号線は磁束
結合量子干渉回路402の第2の端子と接地点を
結ぶ超電導配線の一部を形成している。磁束結合
量子干渉回路403の第5の端子はスレーブフリ
ツプフロツプ105の真値出力端子である。 The second terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 403 is grounded. The input signal line from the third terminal to the fourth terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 403 forms part of the superconducting wiring that connects the second terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 402 and the ground point. The fifth terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 403 is the true value output terminal of the slave flip-flop 105.
磁束結合量子干渉回路404の第2の端子は接
地されている。磁束結合量子干渉回路404の第
3の端子から第4の端子に到る入力信号線は磁束
結合量子干渉回路401の第2の端子と接地点を
結ぶ超電導配線の一部を形成している。磁束結合
量子干渉回路404の第5の端子はスレーブフリ
ツプフロツプ105の補値出力端子である。 The second terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 404 is grounded. The input signal line from the third terminal to the fourth terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 404 forms part of the superconducting wiring that connects the second terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 401 and the ground point. The fifth terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 404 is the complement output terminal of the slave flip-flop 105.
インダクタンス103に出力電流が流れている
時に給電母線410の電圧が0から定常時まで立
上つたとする。この時、立上る途中ではじめ磁束
結合量子干渉回路401が零電圧状態から電圧状
態にスイツチする。すると磁束結合量子干渉回路
401の第5の端子から磁束結合量子干渉回路4
03の第1の端子に出力電流が供給される。磁束
結合量子干渉回路401がスイツチした後は磁束
結合量子干渉回路402の制御線入力は存在しな
いので磁束結合量子干渉回路402は超電導状態
のままである。このため磁束結合量子干渉回路4
02のゲート電流は、素通りして磁束結合量子干
渉回路403の制御線入力に到る。磁束結合量子
干渉回路403には従つてゲート電流と制御線入
力の両方が与えられた状態になるため、零電圧状
態から電圧状態にスイツチし、真値出力が発生す
る。磁束結合量子干渉回路402及び404は零
電圧状態を保つたままであるので補値出力はオフ
のままである。 Assume that the voltage of the power supply bus 410 rises from 0 to a steady state while the output current is flowing through the inductance 103. At this time, the magnetic flux coupling quantum interference circuit 401 first switches from a zero voltage state to a voltage state in the middle of rising. Then, from the fifth terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 401 to the flux-coupled quantum interference circuit 4
An output current is supplied to the first terminal of 03. After the flux-coupled quantum interference circuit 401 is switched on, there is no control line input to the flux-coupled quantum interference circuit 402, so the flux-coupled quantum interference circuit 402 remains in the superconducting state. Therefore, the flux-coupled quantum interference circuit 4
The gate current of 02 passes through and reaches the control line input of the magnetic flux coupling quantum interference circuit 403. The flux-coupled quantum interference circuit 403 is therefore supplied with both a gate current and a control line input, so it switches from a zero voltage state to a voltage state and generates a true value output. Since the flux-coupled quantum interference circuits 402 and 404 remain in a zero voltage state, the complementary value output remains off.
インダクタンス103に出力電流が流れていな
い時に給電母線410の電圧が立上つた場合に
は、磁束結合量子干渉回路403にゲート電流が
供給されることもなく真値出力はオフのままであ
る。この時磁束結合量子干渉回路402の制御線
入力には磁束結合量子干渉回路401を素通りし
てきたゲート電流が加わるので、磁束結合量子干
渉回路402は電圧状態にスイツチし、出力電流
が磁束結合量子干渉回路404のゲート電流に与
えられる。この時磁束結合量子干渉回路404の
制御線入力にも磁束結合量子干渉回路401を素
通りしてきたゲート電流が加わるので、磁束結合
量子干渉回路404は電圧状態にスイツチし、補
値出力がオンとなる。 If the voltage of the power supply bus 410 rises while no output current is flowing through the inductance 103, no gate current is supplied to the flux-coupled quantum interference circuit 403 and the true value output remains off. At this time, the gate current that has passed through the flux-coupled quantum interference circuit 401 is added to the control line input of the flux-coupled quantum interference circuit 402, so the flux-coupled quantum interference circuit 402 switches to a voltage state, and the output current changes to the flux-coupled quantum interference circuit. It is applied to the gate current of circuit 404. At this time, the gate current that has passed through the flux-coupled quantum interference circuit 401 is also added to the control line input of the flux-coupled quantum interference circuit 404, so the flux-coupled quantum interference circuit 404 is switched to a voltage state, and the complementary value output is turned on. .
一度磁束結合量子干渉回路402がスイツチし
た後では磁束結合量子干渉回路403に加わる制
御線入力が存在しないのでインダクタンス103
に出力電流が発生したとしても磁束結合量子干渉
回路403はオフのままである。 Once the flux-coupled quantum interference circuit 402 is switched on, there is no control line input to the flux-coupled quantum interference circuit 403, so the inductance 103
Even if an output current is generated at , the flux-coupled quantum interference circuit 403 remains off.
第5a図はマスターフリツプフロツプ101に
含まれる磁束結合量子干渉回路102に対してタ
イミング信号を発生する回路の一例を示す図であ
る。このタイミング信号発生回路は磁束結合量子
干渉回路500と、バイアス抵抗501と、2組
の制御入力線109,110とで構成されてい
る。磁束結合量子干渉回路500の第1の端子に
は交流電源給電母線503からバイアス抵抗50
1を介してゲート電流が供給される。磁束結合量
子干渉回路500の第2の端子は接地されてい
る。2組の制御入力線109,110にはスレー
ブフリツプフロツプ105からの真値T及び補値
Cの出力がそれぞれ入力される。この制御入力線
109,110は第3b図の磁束結合量子干渉回
路102又は103の第2の端子から第4の端子
に到る制御入力線と同様に、入力電流の有無に応
じて、磁束結合量子干渉回路500を零電圧状態
から電圧状態へ又は逆へスイツチングさせる機能
を有する。このように、第5a図のタイミング信
号発生回路は、2組の制御入力線109,110
を備えた磁束結合量子干渉回路500がOR回路
として動作することを利用している。従つて、磁
束結合量子干渉回路500にバイアス抵抗501
を介してゲート電流が流れている時に、2組の制
御入力線109,110のいずれか一方に電流が
流れると、磁束結合量子干渉回路500は零電圧
状態から電圧状態にスイツチする。すると、端子
502に出力電圧が発生する。 FIG. 5a shows an example of a circuit that generates a timing signal for the flux-coupled quantum interference circuit 102 included in the master flip-flop 101. This timing signal generation circuit includes a magnetic flux coupling quantum interference circuit 500, a bias resistor 501, and two sets of control input lines 109 and 110. A bias resistor 50 is connected to the first terminal of the magnetic flux-coupled quantum interference circuit 500 from an AC power supply bus 503.
A gate current is supplied through 1. The second terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 500 is grounded. The outputs of the true value T and complement value C from the slave flip-flop 105 are input to two sets of control input lines 109 and 110, respectively. These control input lines 109 and 110, like the control input line from the second terminal to the fourth terminal of the flux-coupled quantum interference circuit 102 or 103 in FIG. It has a function of switching the quantum interference circuit 500 from a zero voltage state to a voltage state or vice versa. In this way, the timing signal generation circuit of FIG. 5a has two sets of control input lines 109 and 110.
This utilizes the fact that the flux-coupled quantum interference circuit 500 equipped with the above operates as an OR circuit. Therefore, the bias resistor 501 is added to the magnetic flux coupling quantum interference circuit 500.
If a current flows through either one of the two sets of control input lines 109, 110 while a gate current is flowing through the gate current, the flux-coupled quantum interference circuit 500 switches from a zero voltage state to a voltage state. Then, an output voltage is generated at terminal 502.
この構成ではスレーブフリツプフロツプ105
のの信号が確定した後にタイミング信号が端子5
02に表われ、第2図の波形203のタイミング
T4に相当して、マスターフリツプフロツプ10
1をリセツトする。第5b図はタイミング信号を
発生する他の回路例である。ジヨセフソン素子5
10とバイアス抵抗501、交流電源給電母線5
03より構成されている。 In this configuration, slave flip-flop 105
After the signal of is confirmed, the timing signal is output to terminal 5.
02 and corresponds to timing T4 of waveform 203 in FIG.
Reset 1. FIG. 5b is another example of a circuit for generating timing signals. Josephson element 5
10, bias resistor 501, AC power supply bus 5
It is composed of 03.
ジヨセフソン素子510は2つの端子を有す
る。第1の端子から第2の端子に流すゲート電流
がある一定の値(これを最大超電導電流とする)
より少ない間には零電圧状態が保たれるが、一定
の値をこえると電圧状態にスイツチする。ジヨセ
フソン素子510の第1の端子には交流電源給電
母線503よりバイアス抵抗501を介してゲー
ト電流が与えられている。ジヨセフソン素子51
0の第2の端子は接地されている。ジヨセフソン
素子510の最大超電導電流は、バイアス抵抗5
01を介して交流電源給電母線503より供給さ
れるゲート電流に最大値より小さくしておき、不
活性時間Tnの間で必ずジヨセフソン素子510
は電圧状態にスイツチするようにしておく。ジヨ
セフソン素子510の電圧状態に推移した信号を
遅延回路511を使つて遅らせ、タイミング信号
とする。このような方法を用いると、マスターフ
リツプフロツプ101のタイミング信号として、
マスターフリツプフロツプ101の出力を受ける
スレーブフリツプフロツプ105の出力信号を帰
還させて用いる必要がない。これによつて、配線
長を短くし、集積度や動作周波数をを向上させる
という効果がある。ジヨセフソン素子は磁束結合
量子干渉回路でも電流注入形量子干渉回路でも良
いことは明らかである。第6図は本発明の応用例
である疑似ランダムパルス発生回路を示す。4個
のレジスタセル100を直列に接続し後段2段の
出力信号の排他論理和を初段の入力信号とする回
路構成である。排他論理和信号はレジスタセル1
00の肯定、否定信号を使つて排他論理和回路6
50を使つて作られる。排他論理和回路650は
2個の磁束結合量子干渉回路600と電流注入量
子干渉回路602、2個のバイアス抵抗603、
3個の負荷抵抗605、2個の抵抗604、電源
線601より構成される。排他論理和回路の出力
信号Fは
F=(A+B)・(A+B)
=A・B+A・B
で表わされる。一般にこの疑似ランダムパルスは
M系列パルスと呼ばれているものである。 Josephson device 510 has two terminals. A certain value of gate current flowing from the first terminal to the second terminal (this is the maximum superconducting current)
The zero voltage state is maintained while the voltage is less, but when it exceeds a certain value, it switches to the voltage state. A gate current is applied to the first terminal of the Josephson element 510 from an AC power supply bus 503 via a bias resistor 501. Josephson element 51
The second terminal of 0 is grounded. The maximum superconducting current of the Josefson element 510 is determined by the bias resistance 5
The gate current supplied from the AC power supply bus 503 through the AC power supply bus 503 is set to be smaller than the maximum value, and the Josephson element 510 is
should be switched to the voltage state. The signal that has changed to the voltage state of Josephson element 510 is delayed using delay circuit 511, and is used as a timing signal. When such a method is used, the timing signal of the master flip-flop 101 is
There is no need to feed back and use the output signal of the slave flip-flop 105 which receives the output of the master flip-flop 101. This has the effect of shortening the wiring length and improving the degree of integration and operating frequency. It is clear that the Josephson element may be either a magnetic flux coupling quantum interference circuit or a current injection quantum interference circuit. FIG. 6 shows a pseudo-random pulse generation circuit which is an application example of the present invention. This is a circuit configuration in which four register cells 100 are connected in series and the exclusive OR of the output signals of the two subsequent stages is used as the input signal of the first stage. The exclusive OR signal is in register cell 1
Exclusive OR circuit 6 using affirmation and negation signals of 00
It is made using 50. The exclusive OR circuit 650 includes two magnetic flux coupling quantum interference circuits 600, a current injection quantum interference circuit 602, two bias resistors 603,
It is composed of three load resistors 605, two resistors 604, and a power supply line 601. The output signal F of the exclusive OR circuit is expressed as F=(A+B).( A + B )= A.B + A.B . Generally, this pseudo-random pulse is called an M-sequence pulse.
以上説明したごとく本発明によれば、安定に動
作し、かつ、集積度及び動作周波数に優れた超電
導シフトレジスタを実現することができるという
効果がある。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a superconducting shift register that operates stably and has an excellent degree of integration and operating frequency.
第1図は本発明によるシフトレジスタの構成
例、第2図はシフトレジスタのタイミングチヤー
ト、第3a図、第3b図は駆動回路例、第4図は
スレーブフリツプフロツプ回路例、第5a図、第
5b図はタイミング信号発生回路、第6図は本発
明の応用例である疑似パルス発生回路である。
100……レジスタセル、101……マスター
フリツプフロツプ、105……スレーブフリツプ
フロツプ、106……駆動回路、102……磁束
結合量子干渉回路、103……インダクタ、30
0……磁束結合量子干渉回路、310……電流注
入量子干渉回路、510……ジヨセフソン素子、
511……遅延素子、650……排他論理和回
路。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a shift register according to the present invention, FIG. 2 shows a timing chart of the shift register, FIGS. 3a and 3b show an example of a drive circuit, FIG. 4 shows an example of a slave flip-flop circuit, and FIG. 5a , FIG. 5b shows a timing signal generation circuit, and FIG. 6 shows a pseudo pulse generation circuit which is an application example of the present invention. 100... Register cell, 101... Master flip-flop, 105... Slave flip-flop, 106... Drive circuit, 102... Magnetic flux coupling quantum interference circuit, 103... Inductor, 30
0...Magnetic flux coupling quantum interference circuit, 310...Current injection quantum interference circuit, 510...Josephson element,
511...delay element, 650...exclusive OR circuit.
Claims (1)
定常部分とを周期的に繰り返す交流電源で駆動さ
れるジヨセフソン素子で構成され、上記定常部分
の1サイクルで入力データ信号を増幅転送する駆
動回路と、上記定常部分で確定した上記駆動回路
の出力をタイミング信号を受けた時点で取り込ん
で、そのデータを上記過渡部分の間保持するマス
ターフリツプフロツプと、上記交流電源の次の1
サイクルの立ち上がり部分でマスターフリツプフ
ロツプのデータをよみだし、その1サイクルの定
常部分に渡つてそのデータを保持し続けるスレー
ブフリツプフロツプとからなるレジスタセルを前
段のレジスタセルのスレーブフリツプフロツプの
出力が次段のレジスタセルの駆動回路への入力デ
ータ信号になるように複数個直列に接続して構成
された超電導シフトレジスタ回路において、上記
駆動回路が上記入力データ信号を制御線入力とす
る磁束結合量子干渉回路で構成されていることを
を特徴とする超電導シフトレジスタ回路。 2 特許請求の範囲第1項において、上記駆動回
路が上記入力データ信号を制御線入力とする磁束
結合量子干渉回路と、この磁束結合量子干渉回路
の出力電流及び上記交流電源から抵抗を介して直
接供給される電流を2入力とする電流注入量子干
渉回路とで構成されていることを特徴とする超電
導シフトレジスタ回路。 3 特許請求の範囲第1項において、上記マスタ
ーフリツプフロツプへのタイミング信号を発生す
る回路は、交流電源から供給される電流よりも少
ない最大超電導電流のジヨセフソン素子の電圧状
態に推移した信号を遅延させる遅延回路とから構
成されることを特徴とする超電導シフトレジスタ
回路。[Scope of Claims] 1. Consists of a Josephson element driven by an AC power supply that periodically repeats a transient portion that crosses a zero value and a steady portion that exists in between, and amplifies the input data signal in one cycle of the steady portion. a master flip-flop that captures the output of the drive circuit determined in the steady-state portion at the time it receives the timing signal and holds that data during the transient portion; 1
A register cell consisting of a slave flip-flop that reads data from the master flip-flop at the rising edge of a cycle and continues to hold that data over the steady portion of the cycle is transferred to the slave flip-flop of the preceding register cell. In a superconducting shift register circuit configured by connecting a plurality of shift registers in series so that the output of the register cell becomes the input data signal to the drive circuit of the next stage register cell, the drive circuit inputs the input data signal to the control line. A superconducting shift register circuit comprising a magnetic flux-coupled quantum interference circuit. 2. In claim 1, the drive circuit includes a magnetic flux-coupled quantum interference circuit that receives the input data signal as a control line input, and directly connects the output current of the magnetic flux-coupled quantum interference circuit and the AC power supply via a resistor. A superconducting shift register circuit comprising a current injection quantum interference circuit having two inputs of supplied current. 3. In claim 1, the circuit that generates the timing signal to the master flip-flop generates a signal that changes to a voltage state of the Josephson device with a maximum superconducting current that is smaller than the current supplied from the AC power source. 1. A superconducting shift register circuit comprising a delay circuit that causes a delay.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58057919A JPS59185093A (en) | 1983-04-04 | 1983-04-04 | Electric superconduction shift register circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58057919A JPS59185093A (en) | 1983-04-04 | 1983-04-04 | Electric superconduction shift register circuit |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59185093A JPS59185093A (en) | 1984-10-20 |
JPH0310199B2 true JPH0310199B2 (en) | 1991-02-13 |
Family
ID=13069402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58057919A Granted JPS59185093A (en) | 1983-04-04 | 1983-04-04 | Electric superconduction shift register circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS59185093A (en) |
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---|---|---|---|---|
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-
1983
- 1983-04-04 JP JP58057919A patent/JPS59185093A/en active Granted
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