JPH06303112A - Pulse generator - Google Patents
Pulse generatorInfo
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- JPH06303112A JPH06303112A JP5106035A JP10603593A JPH06303112A JP H06303112 A JPH06303112 A JP H06303112A JP 5106035 A JP5106035 A JP 5106035A JP 10603593 A JP10603593 A JP 10603593A JP H06303112 A JPH06303112 A JP H06303112A
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- pulse
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ジョセフソンコンピュ
ータを構築する場合の各種ジョセフソンゲートにおける
高速クロックパルス発生のためのパルス発生器、あるい
はジョセフソンサンプラを構築する場合の高速パルス発
生のためのパルス発生器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse generator for generating high-speed clock pulses in various Josephson gates when constructing a Josephson computer, or a high-speed pulse generation when constructing a Josephson sampler. Regarding pulse generator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ジョセフソンコンピュータを構築
する場合の各種ジョセフソンゲートにおける高速クロッ
クパルス発生のためのパルスジェネレータ（パルス発生
器）、あるいはジョセフソンサンプラを構築する場合の
高速パルス発生のためのパルス発生器は、図４に示すよ
うに、２つのトンネル型ジョセフソン接合Ｊ3 及びＪ4
を有するＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interf
erence Device ：超伝導量子干渉デバイス）ループ２
と、コントロールライン４と、他のトンネル型ジョセフ
ソン接合Ｊ5 と出力端子Ｖout を有する分岐線５と、を
備えて構成されている。上記のＳＱＵＩＤループ３と分
岐線５とは、接続点Ｐ5 において接続されている。上記
のコントロールライン４にコントロール電流Ｉcontを流
すと、コントロールライン４に設けられた図示しない入
力コイル等により、磁束Φo が発生し、この磁束Φo に
より、ＳＱＵＩＤゲート３がスイッチする。このため、
このスイッチングにより、バイアス電流Ｉb2は、接続点
Ｐ5 から分岐線５に流れる。このスイッチングにより、
立上りの急峻なパルスが発生するが、完全に立ち上がる
前にトンネル型ジョセフソン接合Ｊ5 のしきい値レベル
でカットされるため、出力Ｖout には１０ｐｓ（ピコ
秒）以下程度の非常に短いパルスが発生する。2. Description of the Related Art Conventionally, a pulse generator (pulse generator) for generating high-speed clock pulses in various Josephson gates when constructing a Josephson computer, or a high-speed pulse generation when constructing a Josephson sampler The pulse generator consists of two tunnel type Josephson junctions J 3 and J 4 as shown in FIG.
SQUID (Superconducting Quantum Interf)
erence Device: Superconducting quantum interference device) Loop 2
And a control line 4 and another branching Josephson junction J 5 and a branch line 5 having an output terminal V out . The SQUID loop 3 and the branch line 5 are connected at a connection point P 5 . When the control current I cont is passed through the control line 4, a magnetic flux Φo is generated by an input coil (not shown) provided in the control line 4, and the magnetic flux Φo causes the SQUID gate 3 to switch. For this reason,
By this switching, the bias current I b2 flows from the connection point P 5 to the branch line 5. By this switching,
A steep rising pulse is generated, but the pulse is cut at the threshold level of the tunnel-type Josephson junction J 5 before completely rising, so that the output V out is a very short pulse of about 10 ps (picoseconds) or less. Occurs.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
式のパルス発生器では、一度パルスを発生させるとＳＱ
ＵＩＤゲート３がラッチしてしまうため、次のパルスを
発生させるためには、ＳＱＵＩＤゲート３を一旦リセッ
トする必要があり、そのため、バイアス電流Ｉb2を一旦
零にしなければならなかった。すなわち、バイアス電流
Ｉb2は、交流電流である必要があった。また、所望の周
期でパルスを発生させるため、外部から当該周期のコン
トロール電流を印加しなければならず、このコントロー
ル電流も交流でなければならなかった。したがって、上
記従来のパルス発生器では、２つの交流電流源が必要で
ある、という問題点を抱えていた。本発明は、上記の問
題点を解決するためになされたものであり、直流のバイ
アス電流のみでパルス発生及び周期制御が可能なパルス
発生器を提供することを目的とする。However, in the above-mentioned conventional pulse generator, once the pulse is generated, the SQ is generated.
Since the UID gate 3 latches, it is necessary to reset the SQUID gate 3 once in order to generate the next pulse. Therefore, the bias current I b2 has to be once set to zero. That is, the bias current I b2 needs to be an alternating current. Further, in order to generate a pulse at a desired cycle, a control current of the cycle must be applied from the outside, and this control current must also be an alternating current. Therefore, the above-mentioned conventional pulse generator has a problem that two alternating current sources are required. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a pulse generator capable of pulse generation and cycle control only with a DC bias current.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るパルス発生器は、第１のトンネル型ジ
ョセフソン接合とインダクタと抵抗とを有する弛緩発振
回路と、第２のトンネル型ジョセフソン接合と出力端子
とを有するとともに第１接続点において当該弛緩発振回
路に接続する分岐線と、を備え、前記第１接続点に直流
バイアス電流を流すことにより、前記弛緩発振回路に弛
緩発振を発生させ、前記出力端子からパルスを発生させ
るように構成される。In order to solve the above problems, a pulse generator according to the present invention comprises a relaxation oscillation circuit having a first tunnel type Josephson junction, an inductor and a resistor, and a second tunnel. A branch line having a Josephson junction and an output terminal and connected to the relaxation oscillation circuit at a first connection point, and applying a DC bias current to the first connection point to relax the relaxation oscillation circuit. It is configured to generate an oscillation and generate a pulse from the output terminal.
【０００５】[0005]
【作用】上記構成を有する本発明によれば、従来のパル
ス発生器におけるＳＱＵＩＤゲートのかわりに、第１の
トンネル型ジョセフソン接合とインダクタと抵抗とを有
する弛緩発振回路を設け、従来のパルス発生器と同様な
第２のトンネル型ジョセフソン接合と出力端子とを有す
るとともに第１接続点において当該弛緩発振回路に接続
する分岐線と、を備え、この第１接続点に直流バイアス
電流を流すことにより、上記の第２トンネル型ジョセフ
ソン接合のリセットと上記弛緩発振回路の弛緩発振（Re
laxation Oscillation）による上記第１トンネル型ジョ
セフソン接合のリセットとを交互に発生させ、出力端子
からパルスを発生させることができる。この際、第１ト
ンネル型ジョセフソン接合の臨界電流値が一定であれ
ば、パルスの周期は、直流バイアス電流の大きさにより
可変制御することができる。According to the present invention having the above structure, a relaxation oscillation circuit having a first tunnel type Josephson junction, an inductor and a resistor is provided in place of the SQUID gate in the conventional pulse generator, and the conventional pulse generation is performed. A second tunnel type Josephson junction similar to that of a container and an output terminal, and a branch line connected to the relaxation oscillation circuit at the first connection point, and applying a DC bias current to the first connection point. Resetting the second tunnel type Josephson junction and relaxing oscillation (Re
It is possible to alternately generate resetting of the first tunnel type Josephson junction by laxation oscillation and to generate a pulse from the output terminal. At this time, if the critical current value of the first tunnel type Josephson junction is constant, the pulse period can be variably controlled by the magnitude of the DC bias current.
【０００６】[0006]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。図１は、本発明の一実施例であるパルスジェネ
レータ（パルス発生器）の構成を示した等価回路図であ
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing the configuration of a pulse generator (pulse generator) that is an embodiment of the present invention.
【０００７】図に示すように、このパルス発生器は、超
低温環境に設置された弛緩発振回路（Relaxation Oscil
lator ）１と、分岐線２とが設けられて構成されてい
る。弛緩発振回路１には、トンネル型の第１ジョセフソ
ン接合Ｊ1 と、シャントインダクタＬs 及びシャント抵
抗Ｒs とが設けられ、接続点Ｐ1 、接続点Ｐ3 、シャン
トインダクタＬs 、シャント抵抗Ｒs 、接続点Ｐ4 、第
１ジョセフソン接合Ｊ1によってループが形成されてい
る。As shown in the figure, this pulse generator has a relaxation oscillation circuit (Relaxation Oscillation) installed in an ultra-low temperature environment.
1) and a branch line 2 are provided. The relaxation oscillation circuit 1 is provided with a tunnel-type first Josephson junction J 1 , a shunt inductor Ls and a shunt resistance Rs, and a connection point P 1 , a connection point P 3 , a shunt inductor Ls, a shunt resistance Rs, and a connection. A loop is formed by the point P 4 and the first Josephson junction J 1 .
【０００８】上記の弛緩発振回路１の接続点Ｐ1 （ある
いはＰ3 ）には、分岐線２が接続している。分岐線２に
は、トンネル型の第２ジョセフソン接合Ｊ2 と、出力端
子Ｖout が設けられている。そして、分岐線２上の接続
点Ｐ2 には負荷抵抗ＲL1が設けられている。A branch line 2 is connected to the connection point P 1 (or P 3 ) of the relaxation oscillator circuit 1 described above. The branch line 2 is provided with a tunnel type second Josephson junction J 2 and an output terminal V out . Then, the load resistance R L1 is provided in the connecting point P 2 on the branch line 2.
【０００９】次に、上記のパルス発生器の動作につい
て、図１及び図２を参照しつつ説明する。まず、上記の
接続点Ｐ1 （あるいはＰ3 ）に直流のバイアス電流Ｉb1
を与えると、電流は、最初は、上記の弛緩発振回路１の
うち第１ジョセフソン接合Ｊ1 のある側に流れる。そし
て、電流が第１ジョセフソン接合Ｊ1 の臨界電流値を越
えると（図２の点ａに達すると）、第１ジョセフソン接
合Ｊ1 はスイッチし、弛緩発振回路１のうち第１ジョセ
フソン接合Ｊ1 のある側に流れていた電流は、今度は弛
緩発振回路１のうち第２ジョセフソン接合Ｊ2 に向う側
（Ｐ1 〜Ｐ2 間）へ流れる。すなわち、図２において、
点ａから点ｂにジャンプする。Next, the operation of the above pulse generator will be described with reference to FIGS. 1 and 2. First, a DC bias current I b1 is applied to the connection point P 1 (or P 3 ).
First, the current flows to the side of the relaxation oscillation circuit 1 where the first Josephson junction J 1 is present. Then, when the current exceeds the critical current value of the first Josephson junction J 1 (when the point a in FIG. 2 is reached), the first Josephson junction J 1 is switched and the first Josephson junction of the relaxation oscillation circuit 1 is switched. The current flowing on the side having the junction J 1 flows to the side (between P 1 and P 2 ) of the relaxation oscillation circuit 1 that faces the second Josephson junction J 2 . That is, in FIG.
Jump from point a to point b.
【００１０】上記のＰ1 〜Ｐ2 間へ流れた電流は、接続
点Ｐ3 において、シャントインダクタＬs 及びシャント
抵抗Ｒs のインピーダンスの大きさと、負荷抵抗ＲL1の
インピーダンスの大きさとに応じて、Ｌs 側とＲL1側
（Ｊ2 側）へ分流される。この場合、ＲL1側のインピー
ダンスをＬs 側のインピーダンスよりも十分小さくなる
ようにしておけば、電流はほとんどＲL1側に流れる。Ｒ
L1側に流れた電流は、第２ジョセフソン接合Ｊ2 をスイ
ッチし、これによりパルスが発生する。At the connection point P 3 , the current flowing between P 1 and P 2 is Ls according to the magnitudes of the impedances of the shunt inductor Ls and the shunt resistor Rs and the impedance of the load resistor R L1. Side and R L1 side (J 2 side). In this case, if the impedance on the R L1 side is made sufficiently smaller than the impedance on the Ls side, almost all the current flows to the R L1 side. R
Current flowing through the L1 side, the second Josephson junction J 2 switched, thereby pulse.
【００１１】そして、この時点では、第１ジョセフソン
接合Ｊ1 と第２ジョセフソン接合Ｊ2 の両方がスイッチ
しているので、以後の電流は、接続点Ｐ3 からシャント
インダクタＬs 側へ流れる。これにより、第２ジョセフ
ソン接合Ｊ2 はリセットされ、元に戻る。At this point, since both the first Josephson junction J 1 and the second Josephson junction J 2 are switched, the current thereafter flows from the connection point P 3 to the shunt inductor Ls side. As a result, the second Josephson junction J 2 is reset and returned to its original state.
【００１２】また、このとき、シャントインダクタＬs
、シャント抵抗Ｒs 、第１ジョセフソン接合Ｊ1 から
成る弛緩発振回路１は、自動的に第１ジョセフソン接合
のリセットがかかるセルフリセットモードで動作する。
したがって、第１ジョセフソン接合Ｊ1 もリセットされ
る。At this time, the shunt inductor Ls
, The shunt resistor Rs and the first Josephson junction J 1 operate in the self-reset mode in which the first Josephson junction is automatically reset.
Therefore, the first Josephson junction J 1 is also reset.
【００１３】すなわち、図２において、直線Ｂは、この
弛緩発振回路１の負荷直線（−１／Ｒs に比例する直
線）であり、曲線Ｃは、この弛緩発振回路１の電流−電
圧特性曲線（Ｖg：ギャップ電圧 ）である。したがっ
て、電流状態は、上記の点ｂの位置から、曲線Ｂと曲線
Ｃとの交点Ａに向って矢印方向に移行するが、上記のセ
ルフリセットモードでは、点Ａは安定点ではないため、
リセットされ、図２の点Ｏ（すなわち最初の超伝導状
態）に戻ってしまう。That is, in FIG. 2, a straight line B is a load straight line of the relaxation oscillation circuit 1 (a straight line proportional to -1 / Rs), and a curve C is a current-voltage characteristic curve of the relaxation oscillation circuit 1 ( Vg: gap voltage). Therefore, the current state shifts from the position of the point b in the direction of the arrow toward the intersection A of the curves B and C, but in the self reset mode, the point A is not a stable point.
It is reset and returns to the point O in FIG. 2 (that is, the initial superconducting state).
【００１４】したがって、動作状態は再び最初の状態に
戻り、直流バイアス電流Ｉb1が、弛緩発振回路１のうち
第１ジョセフソン接合Ｊ1 のある側に再び流れる。以
下、上記と同じ動作を繰返し、出力端子Ｖout から繰返
しパルスが出力される。Therefore, the operation state returns to the initial state again, and the DC bias current I b1 flows again to the side of the relaxation oscillation circuit 1 where the first Josephson junction J 1 is located. Thereafter, the same operation as described above is repeated, and a pulse is repeatedly output from the output terminal V out .
【００１５】そして、この弛緩発振回路１の繰返し周波
数（パルスの周波数）ｆは、基本的にはシャントインダ
クタＬs 及びシャント抵抗Ｒs で決まる時定数τ（＝Ｌ
s ／Ｒs ）で決定される。すなわち、上記の図２におい
て、バイアス電流Ｉb1を増加させると、図２の負荷直線
Ｂ及び点Ａが図上右方向に移動して曲線Ｂ′及び点Ａ′
となる。したがって、上記のａ→ｂ→Ａに遷移する時間
が短くなる。このため、結果としてパルス周波数ｆは大
きくなるのである。The repetition frequency (pulse frequency) f of the relaxation oscillation circuit 1 is basically a time constant τ (= L) determined by the shunt inductor Ls and the shunt resistance Rs.
s / Rs). That is, in FIG. 2 described above, when the bias current I b1 is increased, the load straight line B and the point A in FIG.
Becomes Therefore, the time required for the transition from a to b to A is shortened. Therefore, as a result, the pulse frequency f increases.
【００１６】バイアス電流Ｉb1とパルス周波数ｆとの関
係は、下式 ｆ＝−（Ｒs ／Ｌs ）／〔ｌｎ｛（Ｉb1−Ｉc1）／Ｉb1｝〕 で表わされ、図４に示すような特性となる。ここに、ｌ
ｎは自然対数を表わしている。図に示すように、バイア
ス電流Ｉb1が増すとパルス周波数ｆも増加するから、第
１ジョセフソン接合Ｊ1 の臨界電流値が一定であれば、
直流バイアス電流Ｉb1の大きさにより、パルス周期を制
御することができる。The relation between the bias current I b1 and the pulse frequency f is expressed by the following formula f = − (Rs / Ls) / [ln {(I b1 −I c1 ) / I b1 }] and is shown in FIG. The characteristics are as shown. Where l
n represents the natural logarithm. As shown in the figure, as the bias current I b1 increases, the pulse frequency f also increases. Therefore, if the critical current value of the first Josephson junction J 1 is constant,
The pulse period can be controlled by the magnitude of the DC bias current I b1 .
【００１７】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特
許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な
構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる
ものであっても本発明の技術的範囲に包含される。The present invention is not limited to the above embodiment. The above-mentioned embodiment is an exemplification, has substantially the same configuration as the technical idea described in the scope of the claims of the present invention, and has any similar effect to the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上説明したように、上記構成を有する
本発明によれば、従来のパルス発生器におけるＳＱＵＩ
Ｄゲートのかわりに、第１のトンネル型ジョセフソン接
合とインダクタと抵抗とを有する弛緩発振回路を設け、
従来のパルス発生器と同様な第２のトンネル型ジョセフ
ソン接合と出力端子とを有するとともに第１接続点にお
いて当該弛緩発振回路に接続する分岐線と、を備え、こ
の第１接続点に直流バイアス電流を流すことにより、上
記の第２トンネル型ジョセフソン接合のリセットと上記
弛緩発振回路の弛緩発振（Relaxation Oscillation）に
よる上記第１トンネル型ジョセフソン接合のリセットと
を交互に発生させ、出力端子からパルスを発生させるこ
とができる。また、第１トンネル型ジョセフソン接合の
臨界電流値が一定であれば、上記のパルスの周期は、直
流バイアス電流の大きさにより可変制御することができ
る、という利点を有している。As described above, according to the present invention having the above structure, the SQUI in the conventional pulse generator is obtained.
A relaxation oscillation circuit having a first tunnel-type Josephson junction, an inductor, and a resistor is provided instead of the D gate,
A second tunnel type Josephson junction similar to a conventional pulse generator and an output terminal, and a branch line connected to the relaxation oscillation circuit at a first connection point, and a DC bias is provided at the first connection point. By supplying a current, resetting of the second tunnel type Josephson junction and resetting of the first tunnel type Josephson junction due to relaxation oscillation of the relaxation oscillation circuit are alternately generated, and the output terminal Pulses can be generated. Further, if the critical current value of the first tunnel type Josephson junction is constant, the pulse cycle can be variably controlled according to the magnitude of the DC bias current.
【図１】本発明の一実施例であるパルス発生器の構成を
示す等価回路図である。FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of a pulse generator that is an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示すパルス発生器の動作を示す図（１）
である。FIG. 2 is a diagram (1) showing the operation of the pulse generator shown in FIG.
Is.
【図３】図１に示すパルス発生器の動作を示す図（２）
である。FIG. 3 is a diagram showing the operation of the pulse generator shown in FIG. 1 (2).
Is.
【図４】従来のパルス発生器の構成を示す等価回路図で
ある。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of a conventional pulse generator.
１ 弛緩発振回路 ２ 分岐線 ３ ＳＱＵＩＤループ ４ コントロールライン ５ 分岐線 Ｉb1，Ｉb2 バイアス電流 Ｉc1〜Ｉc5 最大臨界電流 Ｊ1 第１ジョセフソン接合 Ｊ2 第２ジョセフソン接合 Ｊ3 〜Ｊ5 ジョセフソン接合 Ｌs シャントインダクタ Ｐ1 〜Ｐ8 接続点 Ｒs ，シャント抵抗 ＲL1，ＲL2 負荷抵抗 Ｖout パルス出力1 Relaxation Oscillator 2 Branch Line 3 SQUID Loop 4 Control Line 5 Branch Line I b1 , I b2 Bias Current I c1 to I c5 Maximum Critical Current J 1 1st Josephson Junction J 2 2nd Josephson Junction J 3 to J 5 Josephson junction Ls shunt inductor P 1 to P 8 connection point Rs, the shunt resistor R L1, R L2 load resistor V out pulse output
Claims (1)
ンダクタと抵抗とを有する弛緩発振回路と、 第２のトンネル型ジョセフソン接合と出力端子とを有す
るとともに第１接続点において当該弛緩発振回路に接続
する分岐線と、を備え、 前記第１接続点に直流バイアス電流を流すことにより、
前記弛緩発振回路に弛緩発振を発生させ、前記出力端子
からパルスを発生させることを特徴とするパルス発生
器。1. A relaxation oscillation circuit having a first tunnel-type Josephson junction, an inductor, and a resistance, a second tunnel-type Josephson junction and an output terminal, and the relaxation oscillation circuit at the first connection point. A branch line to be connected, and by applying a DC bias current to the first connection point,
A pulse generator, wherein relaxation oscillation is generated in the relaxation oscillation circuit, and a pulse is generated from the output terminal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5106035A JP2542555B2 (en) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | Pulse generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5106035A JP2542555B2 (en) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | Pulse generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06303112A true JPH06303112A (en) | 1994-10-28 |
| JP2542555B2 JP2542555B2 (en) | 1996-10-09 |
Family
ID=14423390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5106035A Expired - Lifetime JP2542555B2 (en) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | Pulse generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2542555B2 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04291508A (en) * | 1991-03-20 | 1992-10-15 | Hitachi Ltd | Josephson oscillation circuit and josephson logic circuit |
-
1993
- 1993-04-09 JP JP5106035A patent/JP2542555B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04291508A (en) * | 1991-03-20 | 1992-10-15 | Hitachi Ltd | Josephson oscillation circuit and josephson logic circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2542555B2 (en) | 1996-10-09 |
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