JPH06152387A - 超伝導集積回路 - Google Patents
超伝導集積回路Info
- Publication number
- JPH06152387A JPH06152387A JP29590692A JP29590692A JPH06152387A JP H06152387 A JPH06152387 A JP H06152387A JP 29590692 A JP29590692 A JP 29590692A JP 29590692 A JP29590692 A JP 29590692A JP H06152387 A JPH06152387 A JP H06152387A
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- Japan
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- phase
- integrated circuit
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は超伝導集積回路に関し、磁界結合型
ゲートを用いつつ、正常動作範囲の広い超伝導集積回路
を提供することを目的としている。 【構成】 継続接続された所定数のジョセフソン集積回
路からなる論理ゲートと、位相がそれぞれ２４０度ずつ
異なる３相の正弦波交流電源とを備える磁界結合型の超
伝導集積回路であって、前記正弦波交流電源中のある１
相の電源で駆動する前記論理ゲートの出力信号を、該正
弦波交流電源中の位相が２４０度異なる他の１相の電源
で駆動される論理ゲートに伝達するように構成する。
ゲートを用いつつ、正常動作範囲の広い超伝導集積回路
を提供することを目的としている。 【構成】 継続接続された所定数のジョセフソン集積回
路からなる論理ゲートと、位相がそれぞれ２４０度ずつ
異なる３相の正弦波交流電源とを備える磁界結合型の超
伝導集積回路であって、前記正弦波交流電源中のある１
相の電源で駆動する前記論理ゲートの出力信号を、該正
弦波交流電源中の位相が２４０度異なる他の１相の電源
で駆動される論理ゲートに伝達するように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超伝導集積回路に係
り、詳しくは、例えば、超伝導の分野に用いて好適な、
ジョセフソン集積回路からなる論理ゲートを駆動する超
伝導集積回路に関する。 ［発明の背景］超伝導集積回路は、その高速性と低消費
電力性のために、将来の超高速デジタル計算機を構成す
る基本回路素子として大いに期待されている。
り、詳しくは、例えば、超伝導の分野に用いて好適な、
ジョセフソン集積回路からなる論理ゲートを駆動する超
伝導集積回路に関する。 ［発明の背景］超伝導集積回路は、その高速性と低消費
電力性のために、将来の超高速デジタル計算機を構成す
る基本回路素子として大いに期待されている。
【０００２】そして、超伝導集積回路においては、多相
の交流電源で駆動する場合に、異なる位相で駆動される
ゲート間の信号伝達を、より確実に行うことが要求され
る。
の交流電源で駆動する場合に、異なる位相で駆動される
ゲート間の信号伝達を、より確実に行うことが要求され
る。
【０００３】
【従来の技術】従来のこの種の超伝導集積回路として
は、例えば、図４に示すようなジョセフソン論理ゲート
を用いた順序回路がある。このような順序回路には、図
４（ａ）に示すような単相電源、図４（ｂ）に示すよう
な２相電源、また、図５（ａ）に示すようなラッチ回路
を不要とした３相電源による各駆動方式が提案されてい
る。
は、例えば、図４に示すようなジョセフソン論理ゲート
を用いた順序回路がある。このような順序回路には、図
４（ａ）に示すような単相電源、図４（ｂ）に示すよう
な２相電源、また、図５（ａ）に示すようなラッチ回路
を不要とした３相電源による各駆動方式が提案されてい
る。
【０００４】単相電源及び２相電源の場合には、電源の
休止期間の間においても論理情報を備えておくために、
必ずラッチ回路が必要であり、これに対して、３相電源
の場合には、継続接続されたジョセフソン論理回路の順
序に従って３相の交流電源が順番に供給される。この場
合、どの時点においてもいずれかの電源が活性状態にあ
るため、論理情報を保存するためのラッチ回路を新たに
付加することもなく順序回路を構成することができる。
休止期間の間においても論理情報を備えておくために、
必ずラッチ回路が必要であり、これに対して、３相電源
の場合には、継続接続されたジョセフソン論理回路の順
序に従って３相の交流電源が順番に供給される。この場
合、どの時点においてもいずれかの電源が活性状態にあ
るため、論理情報を保存するためのラッチ回路を新たに
付加することもなく順序回路を構成することができる。
【０００５】３相電源としては、図５（ｂ）に示すよう
な単極性の３相電源と、図５（ｃ）に示すような両極性
の３相電源とが考えられるが、いずれの場合も１２０度
ずつ異なった電源位相で駆動される論理回路に信号伝達
が行われる。こうすると、データを一時記憶するための
ラッチ回路がなくても必ずいずれか１つの電源が休止す
る期間が設けられ、同時に３つの電源が活性状態となら
ないため、データが１クロック中に次々と回路全体に転
送されるという、いわゆる、データのレーシング現象を
防止できるという利点をもつ。
な単極性の３相電源と、図５（ｃ）に示すような両極性
の３相電源とが考えられるが、いずれの場合も１２０度
ずつ異なった電源位相で駆動される論理回路に信号伝達
が行われる。こうすると、データを一時記憶するための
ラッチ回路がなくても必ずいずれか１つの電源が休止す
る期間が設けられ、同時に３つの電源が活性状態となら
ないため、データが１クロック中に次々と回路全体に転
送されるという、いわゆる、データのレーシング現象を
防止できるという利点をもつ。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の超伝導集積回路にあっては、駆動電源として
正弦波交流を用い、かつ、論理ゲートとして磁界結合型
ゲートを用いた場合には、回路が正常動作するバイアス
電源の範囲が狭くなるという問題点があった。これをＤ
Ｃオフセット付きの３相正弦波交流電源を用いたジョセ
フソン論理回路の駆動方法を例に採り説明する。（図５
（ａ）に相当） まず、図６に示すような３相正弦波交流で駆動される回
路のうち、φ２相で駆動される論理ゲートが、φ１相で
駆動される論理ゲートからの信号を受け取って回路動作
を行う場合を考える。
うな従来の超伝導集積回路にあっては、駆動電源として
正弦波交流を用い、かつ、論理ゲートとして磁界結合型
ゲートを用いた場合には、回路が正常動作するバイアス
電源の範囲が狭くなるという問題点があった。これをＤ
Ｃオフセット付きの３相正弦波交流電源を用いたジョセ
フソン論理回路の駆動方法を例に採り説明する。（図５
（ａ）に相当） まず、図６に示すような３相正弦波交流で駆動される回
路のうち、φ２相で駆動される論理ゲートが、φ１相で
駆動される論理ゲートからの信号を受け取って回路動作
を行う場合を考える。
【０００７】φ２電源で駆動される論理ゲートにおい
て、電源からの供給電流を縦軸とし、入力信号電流を横
軸とする平面上で動作軌跡を描くと、図７中、軌跡１に
示すように、楕円形の特性が得られる。ここで、磁界結
合型の論理ゲートが超伝導状態から電圧状態に遷移して
論理動作が行われる境界である閾値特性を図７上に重ね
て描くと、回路が入力信号を受け取って電圧状態に遷移
するため、すなわち、論理動作が行われるためには、前
述の軌跡が一度、電圧状態の領域を通過する必要がある
ことがわかる。
て、電源からの供給電流を縦軸とし、入力信号電流を横
軸とする平面上で動作軌跡を描くと、図７中、軌跡１に
示すように、楕円形の特性が得られる。ここで、磁界結
合型の論理ゲートが超伝導状態から電圧状態に遷移して
論理動作が行われる境界である閾値特性を図７上に重ね
て描くと、回路が入力信号を受け取って電圧状態に遷移
するため、すなわち、論理動作が行われるためには、前
述の軌跡が一度、電圧状態の領域を通過する必要がある
ことがわかる。
【０００８】供給する電源電流のピークの値が小さくな
ってくると、前段からの論理ゲートの出力信号も小さく
なるとともに、論理動作を行うゲートに供給される駆動
電源電流も小さくなってくるため、動作軌跡は図７中、
軌跡２に示すように、小さな楕円を描くようになる。こ
のとき、軌跡が閾値を越えて電圧状態領域を通過しない
限界まで電源電流を小さくしても正常な回路動作を期待
できる。
ってくると、前段からの論理ゲートの出力信号も小さく
なるとともに、論理動作を行うゲートに供給される駆動
電源電流も小さくなってくるため、動作軌跡は図７中、
軌跡２に示すように、小さな楕円を描くようになる。こ
のとき、軌跡が閾値を越えて電圧状態領域を通過しない
限界まで電源電流を小さくしても正常な回路動作を期待
できる。
【０００９】しかし、動作軌跡が電圧状態の領域を通過
しなくなると、論理ゲートは常に超伝導状態であるた
め、入力信号を受け取っても論理動作しなくなる。すな
わち、動作軌跡が電圧状態の領域を通過するような電源
電流の範囲が正常動作範囲となり、正常動作範囲は、論
理ゲートの入力信号に対する感度が大きいほど広くする
ことができる。
しなくなると、論理ゲートは常に超伝導状態であるた
め、入力信号を受け取っても論理動作しなくなる。すな
わち、動作軌跡が電圧状態の領域を通過するような電源
電流の範囲が正常動作範囲となり、正常動作範囲は、論
理ゲートの入力信号に対する感度が大きいほど広くする
ことができる。
【００１０】図８に磁界結合型ゲートと注入型ゲートと
の感度の違いを示す。このように、高周波での大電流供
給が難しい矩形波による電源供給される注入型ゲートと
比較して、磁界結合型ゲートは正弦波交流による電源供
給が可能であるため、もともと入力感度の低い磁界結合
型ゲートでは正常動作範囲を余り大きくできないという
問題点があった。
の感度の違いを示す。このように、高周波での大電流供
給が難しい矩形波による電源供給される注入型ゲートと
比較して、磁界結合型ゲートは正弦波交流による電源供
給が可能であるため、もともと入力感度の低い磁界結合
型ゲートでは正常動作範囲を余り大きくできないという
問題点があった。
【００１１】［目的］そこで本発明は、磁界結合型ゲー
トを用いつつ、正常動作範囲の広い超伝導集積回路を提
供することを目的としている。
トを用いつつ、正常動作範囲の広い超伝導集積回路を提
供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明による超伝導集積
回路は上記目的達成のため、継続接続された所定数のジ
ョセフソン集積回路からなる論理ゲートと、位相がそれ
ぞれ２４０度ずつ異なる３相の正弦波交流電源とを備え
る磁界結合型の超伝導集積回路であって、前記正弦波交
流電源中のある１相の電源で駆動する前記論理ゲートの
出力信号を、該正弦波交流電源中の位相が２４０度異な
る他の１相の電源で駆動される論理ゲートに伝達するよ
うに構成している。
回路は上記目的達成のため、継続接続された所定数のジ
ョセフソン集積回路からなる論理ゲートと、位相がそれ
ぞれ２４０度ずつ異なる３相の正弦波交流電源とを備え
る磁界結合型の超伝導集積回路であって、前記正弦波交
流電源中のある１相の電源で駆動する前記論理ゲートの
出力信号を、該正弦波交流電源中の位相が２４０度異な
る他の１相の電源で駆動される論理ゲートに伝達するよ
うに構成している。
【００１３】
【作用】本発明では、磁界結合型ゲートが入力信号や電
源電流に対して正負対称な閾値特性を持たせることがで
きるため、従来、１２０度ずつ異なる３相の正弦波交流
電源を用いて第１象限を動作領域としていたのを、２４
０度ずつ異なる３相の正弦波交流電源を用いて第４象限
を動作領域とするものである。
源電流に対して正負対称な閾値特性を持たせることがで
きるため、従来、１２０度ずつ異なる３相の正弦波交流
電源を用いて第１象限を動作領域としていたのを、２４
０度ずつ異なる３相の正弦波交流電源を用いて第４象限
を動作領域とするものである。
【００１４】すなわち、楕円軌道を描く動作特性の長軸
方向の特性が生かされることにより、磁界結合型ゲート
が用いられつつ、正常動作範囲の広い超伝導集積回路が
得られる。
方向の特性が生かされることにより、磁界結合型ゲート
が用いられつつ、正常動作範囲の広い超伝導集積回路が
得られる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は本発明に係る超伝導集積回路の一実施例を示す図で
あり、図１（ａ）はその概略構成を示すブロック図であ
る。まず、構成を説明する。
１は本発明に係る超伝導集積回路の一実施例を示す図で
あり、図１（ａ）はその概略構成を示すブロック図であ
る。まず、構成を説明する。
【００１６】図１（ａ）中、Ｃ１〜Ｃ３は、それぞれ所
定の組み合わせ論理を行うジョセフソン論理回路、Ｓ１
〜Ｓ３は、位相がそれぞれ２４０度ずつ異なる両極性の
正弦波交流電源であり、継続に接続されたジョセフソン
論理ゲートＣ１〜Ｃ３の順序に対応して各論理ゲートに
供給されるものである。図１（ｂ）に３相電源の出力す
る電源波形を示す。
定の組み合わせ論理を行うジョセフソン論理回路、Ｓ１
〜Ｓ３は、位相がそれぞれ２４０度ずつ異なる両極性の
正弦波交流電源であり、継続に接続されたジョセフソン
論理ゲートＣ１〜Ｃ３の順序に対応して各論理ゲートに
供給されるものである。図１（ｂ）に３相電源の出力す
る電源波形を示す。
【００１７】図１（ｂ）に示すように、各電源の位相は
２４０度ずつずれており、これを複素平面上に表現する
と、図１（ｃ）に示すようになる。次に作用を説明す
る。正弦波交流電源Ｓ１の正側の電源により駆動される
論理ゲートの出力は、正弦波交流電源Ｓ２の負側の電源
で駆動された論理ゲートに伝達され、以下、同様に、正
負の電源が交互に用いられながら、信号が伝播されて論
理動作が正常に行われる。
２４０度ずつずれており、これを複素平面上に表現する
と、図１（ｃ）に示すようになる。次に作用を説明す
る。正弦波交流電源Ｓ１の正側の電源により駆動される
論理ゲートの出力は、正弦波交流電源Ｓ２の負側の電源
で駆動された論理ゲートに伝達され、以下、同様に、正
負の電源が交互に用いられながら、信号が伝播されて論
理動作が正常に行われる。
【００１８】これを図２に基づいて詳しく説明する。正
弦波交流電源Ｓ１で駆動される論理ゲートの出力信号に
より正弦波交流電源Ｓ２で駆動される論理ゲートが駆動
される場合、図７に相当する動作軌跡を描くと、図２
（ａ）に示すようになる。磁界結合型ゲートは、入力信
号や電源電流に対して正負対称な閾値特性を持たせるこ
と、すなわち、正の入力信号に対しても負の入力信号に
対しても同じ論理動作をさせることができるので、動作
領域を第４象限とし、２つの電源波形の重なりが大きい
ことを繁栄して、電源電流のピーク値が小さくなっても
正常な回路動作が期待できる電流値の範囲を、従来例と
比較して大幅に大きくすることができる。
弦波交流電源Ｓ１で駆動される論理ゲートの出力信号に
より正弦波交流電源Ｓ２で駆動される論理ゲートが駆動
される場合、図７に相当する動作軌跡を描くと、図２
（ａ）に示すようになる。磁界結合型ゲートは、入力信
号や電源電流に対して正負対称な閾値特性を持たせるこ
と、すなわち、正の入力信号に対しても負の入力信号に
対しても同じ論理動作をさせることができるので、動作
領域を第４象限とし、２つの電源波形の重なりが大きい
ことを繁栄して、電源電流のピーク値が小さくなっても
正常な回路動作が期待できる電流値の範囲を、従来例と
比較して大幅に大きくすることができる。
【００１９】また、この場合、正弦波交流電源Ｓ１の正
の電流で駆動される論理ゲートの出力は正弦波交流電源
Ｓ２の負の電流で駆動される論理ゲートに伝達され、こ
の論理ゲートの出力は正弦波交流電源Ｓ３の正の電流で
駆動される論理ゲートに伝達される。このように、電源
の正負両側を交互に使用して信号が伝達されるので、１
周期の間に２回の演算が可能になる。
の電流で駆動される論理ゲートの出力は正弦波交流電源
Ｓ２の負の電流で駆動される論理ゲートに伝達され、こ
の論理ゲートの出力は正弦波交流電源Ｓ３の正の電流で
駆動される論理ゲートに伝達される。このように、電源
の正負両側を交互に使用して信号が伝達されるので、１
周期の間に２回の演算が可能になる。
【００２０】一方、電源波形の重なりが大きくなること
に伴って、レーシング現象の可能性が増大する。これ
は、図３（ａ）に示すように、例えば、正弦波交流電源
Ｓ３の正の電流で駆動される論理ゲートの出力によって
正弦波交流電源Ｓ１の正の電流で駆動される論理ゲート
に信号が伝達されてしまうことによって生じるものであ
るが、本実施例では、このときの動作領域は、図３
（ｂ）に示すように、第４象限にあり、レーシング現象
を起こす可能性のある第１象限では、軌跡が閾値特性の
内側となるため、ゲートは超伝導状態を保持したままで
信号の伝達はされない。
に伴って、レーシング現象の可能性が増大する。これ
は、図３（ａ）に示すように、例えば、正弦波交流電源
Ｓ３の正の電流で駆動される論理ゲートの出力によって
正弦波交流電源Ｓ１の正の電流で駆動される論理ゲート
に信号が伝達されてしまうことによって生じるものであ
るが、本実施例では、このときの動作領域は、図３
（ｂ）に示すように、第４象限にあり、レーシング現象
を起こす可能性のある第１象限では、軌跡が閾値特性の
内側となるため、ゲートは超伝導状態を保持したままで
信号の伝達はされない。
【００２１】したがって、信号は必ず次の位相の反対極
性をもつ電源によって駆動される論理ゲートに伝達され
るため、レーシング現象が防止される。このように本実
施例では、磁界結合型ゲートを用いて位相の異なる電源
で駆動される論理ゲート間の信号伝達を行う場合、従来
例と比較して正常に動作する電源電流範囲を飛躍的に大
きくすることができる。
性をもつ電源によって駆動される論理ゲートに伝達され
るため、レーシング現象が防止される。このように本実
施例では、磁界結合型ゲートを用いて位相の異なる電源
で駆動される論理ゲート間の信号伝達を行う場合、従来
例と比較して正常に動作する電源電流範囲を飛躍的に大
きくすることができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明では、磁界結合型ゲートの閾値特
性を利用して、従来、１２０度ずつ異なる３相の正弦波
交流電源を用いて第１象限を動作領域としていたのを、
２４０度ずつ異なる３相の正弦波交流電源を用いて第４
象限を動作領域とすることにより、楕円軌道を描く動作
特性の長軸方向の特性を生かすことができる。
性を利用して、従来、１２０度ずつ異なる３相の正弦波
交流電源を用いて第１象限を動作領域としていたのを、
２４０度ずつ異なる３相の正弦波交流電源を用いて第４
象限を動作領域とすることにより、楕円軌道を描く動作
特性の長軸方向の特性を生かすことができる。
【００２３】したがって、磁界結合型ゲートを用いつ
つ、正常動作範囲の広い超伝導集積回路を得ることがで
きる。
つ、正常動作範囲の広い超伝導集積回路を得ることがで
きる。
【図１】一実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図２】一実施例の動作を説明するための図である。
【図３】一実施例におけるレーシング防止を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図４】単相及び２相電源のジョセフソン論理ゲートを
用いた順序回路を示す図である。
用いた順序回路を示す図である。
【図５】３相電源のジョセフソン論理ゲートを用いた順
序回路を示す図である。
序回路を示す図である。
【図６】従来例の問題点を説明するための図である。
【図７】従来例の問題点を説明するための図である。
【図８】磁界結合型ゲートと注入型ゲートとの感度の違
いを示す図である。
いを示す図である。
Ｃ１〜Ｃ３ ジョセフソン論理回路 Ｓ１〜Ｓ３ 正弦波交流電源
Claims (1)
- 【請求項１】継続接続された所定数のジョセフソン集積
回路からなる論理ゲートと、 位相がそれぞれ２４０度ずつ異なる３相の正弦波交流電
源と、 を備える磁界結合型の超伝導集積回路であって、 前記正弦波交流電源中のある１相の電源で駆動する前記
論理ゲートの出力信号を、該正弦波交流電源中の位相が
２４０度異なる他の１相の電源で駆動される論理ゲート
に伝達することを特徴とする超伝導集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29590692A JPH06152387A (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 超伝導集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29590692A JPH06152387A (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 超伝導集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06152387A true JPH06152387A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=17826684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29590692A Withdrawn JPH06152387A (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 超伝導集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06152387A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113065301A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-07-02 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 提高超导集成电路工作范围的方法 |
-
1992
- 1992-11-05 JP JP29590692A patent/JPH06152387A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113065301A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-07-02 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 提高超导集成电路工作范围的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000201 |