JPH0644033B2 - 超電導回路 - Google Patents
超電導回路Info
- Publication number
- JPH0644033B2 JPH0644033B2 JP60241469A JP24146985A JPH0644033B2 JP H0644033 B2 JPH0644033 B2 JP H0644033B2 JP 60241469 A JP60241469 A JP 60241469A JP 24146985 A JP24146985 A JP 24146985A JP H0644033 B2 JPH0644033 B2 JP H0644033B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic flux
- current
- circuit
- superconducting circuit
- coupling type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Electronic Switches (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はジョセフソンデバイスを用いた磁束計は当技術
分野では公知であり、ＳＱＵＩＤ磁束計に代表される。
従来のＳＱＵＩＤ磁束計は外界からの熱雑音や信号の増
幅に使う前置増幅器の雑音によるＳＱＵＩＤが本来持つ
感度を十分に活用できなかった。このＳＱＵＩＤ磁束計
の欠点を補い、更に高感度の磁束計を実現するために、
直流磁束パラメトロン（ＤＣ Ｆlux Ｐarametron；以
下ＤＣＦＰと呼ぶ）回路を使う方法が提案されている。
このＤＣＦＰ回路を使う磁束計は特願昭６０−１２２５
２６に詳細に記載されている。
分野では公知であり、ＳＱＵＩＤ磁束計に代表される。
従来のＳＱＵＩＤ磁束計は外界からの熱雑音や信号の増
幅に使う前置増幅器の雑音によるＳＱＵＩＤが本来持つ
感度を十分に活用できなかった。このＳＱＵＩＤ磁束計
の欠点を補い、更に高感度の磁束計を実現するために、
直流磁束パラメトロン（ＤＣ Ｆlux Ｐarametron；以
下ＤＣＦＰと呼ぶ）回路を使う方法が提案されている。
このＤＣＦＰ回路を使う磁束計は特願昭６０−１２２５
２６に詳細に記載されている。
ＤＣＦＰ回路は磁束に鋭敏で、高い回路利得を持ち、磁
束計の比較回路として優れた特性を持っている。しかし
ＤＣＦＰ回路の動作エネルギーは１０−２４Ｊ極めて小
さいため、ＤＣＦＰ回路の電流を検出する際に検出回路
に流す電流がトランス結合を介して該ＤＣＦＰ回路に影
響し、ＤＣＦＰ回路の保守する信号極性を反転させる誤
動作を起し、情報を破壊するおそれがあることが分かっ
た。
束計の比較回路として優れた特性を持っている。しかし
ＤＣＦＰ回路の動作エネルギーは１０−２４Ｊ極めて小
さいため、ＤＣＦＰ回路の電流を検出する際に検出回路
に流す電流がトランス結合を介して該ＤＣＦＰ回路に影
響し、ＤＣＦＰ回路の保守する信号極性を反転させる誤
動作を起し、情報を破壊するおそれがあることが分かっ
た。
本発明の目的はＤＣＦＰ回等の回路の出力電流を該ＤＣ
ＦＰ回路等の回路の情報を破壊すること無く検出するの
に適した超電導回路を提供することにある。
ＦＰ回路等の回路の情報を破壊すること無く検出するの
に適した超電導回路を提供することにある。
この目的を達成するために本発明では電流検出回路の影
響を相殺する為の回路を新たに付加するか、二つの電流
検出回路を差動に動作させて、該ＤＣＦＰ回路等の回路
への影響を無くす方法を採用する。
響を相殺する為の回路を新たに付加するか、二つの電流
検出回路を差動に動作させて、該ＤＣＦＰ回路等の回路
への影響を無くす方法を採用する。
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。第２図
（ａ）は本発明で使う電流検出回路に使う磁束結合形量
子干渉素子を示す。この素子は２個のジョセフソン接合
１，２インダクタ３，４で超電導ループを構成してい
る。該超電導ループにはバイアス線５によりバイアス電
流が供給される。また該超電導ループの近傍には二つの
制御線６，７が設置され、該制御線６，７に流れる電流
により発生する磁束は該超電導ループに鎖交し、該制御
線の電流は磁束結合形量子干渉素子の最大超電導電流を
制御する。以降この磁束結合形量子干渉素子を第２図
（ｂ）のシンボル１０で表わす。第３図は電流検出回路
の動作原理を示す図である。電流検出回路の磁束結合形
量子干渉素子１０では、第１の制御線６には被測定電流
Ｉｓを、第２の制御線７には参照電流Ｉｒを流す。第２
図には磁束結合形量子干渉素子の閾値特性を示してい
る。この図で磁束結合形量子干渉素子のバイアス電流を
Ｉｇに固定すれば、該磁束結合形量子干渉素子を超電導
状態から電圧状態にスイッチさせるために必要な制御電
流Ｉｆは一意的に決る。この電流Ｉｆが第１，第２の制
御線に流れる電流Ｉｓ，Ｉｒの和であることは明らかで
ある。従ってＩｒをスキャンし、該磁束結合形量子干渉
回路がスイッチするのＩｒをサンプリングすればそれか
らＩｓの値を知ることができる。このことから電流検出
回路では参照電流Ｉｒから被測電流Ｉｓの値を知るこが
出来る。従来技術では、この電流検出回路のバイアス電
流Ｉｇ、参照電流Ｉｒにより発生した磁束が制御線６に
重畳され、これがＤＣＦＰ回路に影響を与えた。
（ａ）は本発明で使う電流検出回路に使う磁束結合形量
子干渉素子を示す。この素子は２個のジョセフソン接合
１，２インダクタ３，４で超電導ループを構成してい
る。該超電導ループにはバイアス線５によりバイアス電
流が供給される。また該超電導ループの近傍には二つの
制御線６，７が設置され、該制御線６，７に流れる電流
により発生する磁束は該超電導ループに鎖交し、該制御
線の電流は磁束結合形量子干渉素子の最大超電導電流を
制御する。以降この磁束結合形量子干渉素子を第２図
（ｂ）のシンボル１０で表わす。第３図は電流検出回路
の動作原理を示す図である。電流検出回路の磁束結合形
量子干渉素子１０では、第１の制御線６には被測定電流
Ｉｓを、第２の制御線７には参照電流Ｉｒを流す。第２
図には磁束結合形量子干渉素子の閾値特性を示してい
る。この図で磁束結合形量子干渉素子のバイアス電流を
Ｉｇに固定すれば、該磁束結合形量子干渉素子を超電導
状態から電圧状態にスイッチさせるために必要な制御電
流Ｉｆは一意的に決る。この電流Ｉｆが第１，第２の制
御線に流れる電流Ｉｓ，Ｉｒの和であることは明らかで
ある。従ってＩｒをスキャンし、該磁束結合形量子干渉
回路がスイッチするのＩｒをサンプリングすればそれか
らＩｓの値を知ることができる。このことから電流検出
回路では参照電流Ｉｒから被測電流Ｉｓの値を知るこが
出来る。従来技術では、この電流検出回路のバイアス電
流Ｉｇ、参照電流Ｉｒにより発生した磁束が制御線６に
重畳され、これがＤＣＦＰ回路に影響を与えた。
第１図は本発明の第１の実施例である。この実施例では
ジョセフソン接合１０１，１０２、励振インダクタ１０
３，１０４、励振線１０５、入力端子１０６、出力線１
０８からなるＤＣＦＰ回路の負荷インダクタとしてトラ
ンス１０９、電流検出回路１０の制御線６が接続されて
いる。電流検出回路の磁束結合量子干渉回路１０はパル
ス電流源２００より電流Ｉｇが供給され、その両端の電
圧は電圧計２０１でモニタされる。参照電流Ｉｒはスキ
ャン電流源３００より供給される。この回路構成でキャ
ンセル電流Ｉｇ′をトランス１０９に配線１１０を介し
てバイアス電流Ｉｇと参照電流Ｉｒに対して逆方向に流
せば、バイアス電流Ｉｇ参照電流Ｉｒにより制御線６に
重畳される磁束キャンセル電流Ｉｇ′で打ち消すことが
できる。キャンセル電流Ｉｇ′は電流Ｉｇ，Ｉｒとトラ
ンス１０９の結合係数により最適な電流値を選択するこ
とができる。
ジョセフソン接合１０１，１０２、励振インダクタ１０
３，１０４、励振線１０５、入力端子１０６、出力線１
０８からなるＤＣＦＰ回路の負荷インダクタとしてトラ
ンス１０９、電流検出回路１０の制御線６が接続されて
いる。電流検出回路の磁束結合量子干渉回路１０はパル
ス電流源２００より電流Ｉｇが供給され、その両端の電
圧は電圧計２０１でモニタされる。参照電流Ｉｒはスキ
ャン電流源３００より供給される。この回路構成でキャ
ンセル電流Ｉｇ′をトランス１０９に配線１１０を介し
てバイアス電流Ｉｇと参照電流Ｉｒに対して逆方向に流
せば、バイアス電流Ｉｇ参照電流Ｉｒにより制御線６に
重畳される磁束キャンセル電流Ｉｇ′で打ち消すことが
できる。キャンセル電流Ｉｇ′は電流Ｉｇ，Ｉｒとトラ
ンス１０９の結合係数により最適な電流値を選択するこ
とができる。
第４図は本発明による第２の実施例である。この実施例
では第１図の第１の実施例のトランス１０９に流れる電
流をバイアス電流Ｉｇと同じになるように、トランス１
０９と電流検出回路のバイアス線５を直列接続した形と
なっている。またトランス１０９で発生する磁束と電流
検出回路１０が発生する磁束が互いに打ち消し合う様に
電流の向きが反対になるよう接続されている。この構成
ではトランス１０９の結合係数を電流検出回路の結合係
数と同じにすることにより磁束を打ち消しあうことがで
きる。またこの実施例ではバイアス電流による磁束を打
ちけす事ができる回路構成であるが、障害となる磁束は
ほとんどこのバイアス電流から発生するため、この回路
構成で十分実用に供することができる。更に参照電流に
よる磁束を打ち消すためには第５図に示す様に、参照電
流による磁束をトランス１０９′により打ち消す構成と
すればよい事は明らかである。
では第１図の第１の実施例のトランス１０９に流れる電
流をバイアス電流Ｉｇと同じになるように、トランス１
０９と電流検出回路のバイアス線５を直列接続した形と
なっている。またトランス１０９で発生する磁束と電流
検出回路１０が発生する磁束が互いに打ち消し合う様に
電流の向きが反対になるよう接続されている。この構成
ではトランス１０９の結合係数を電流検出回路の結合係
数と同じにすることにより磁束を打ち消しあうことがで
きる。またこの実施例ではバイアス電流による磁束を打
ちけす事ができる回路構成であるが、障害となる磁束は
ほとんどこのバイアス電流から発生するため、この回路
構成で十分実用に供することができる。更に参照電流に
よる磁束を打ち消すためには第５図に示す様に、参照電
流による磁束をトランス１０９′により打ち消す構成と
すればよい事は明らかである。
第６図は本発明による第３の実施例である。この実施例
では二つの電流検出回路１０ａ，１０ｂをＤＣＦＰ回路
の負荷とし、該２個の電流検出回路のバイアス電流Ｉ
ｇ、参照電流Ｉｒの向きを互いに逆方向に流す様な差動
接続した構成になっている。この構成で該２個の電流検
出回路により発生した磁束は互いに打ち消し合うため、
電流検出回路のＤＣＦＰ回路に与えるリアクションは皆
無である。この場合２個の電流検出回路のうち一方だけ
が有効に電流検出として使われ、他方は使われていな
い。第７図は第６図に示す実施例の変形で、２個の電流
検出回路に同じバイアス電流流すように、２個のバイア
ス線５ａ，５ｂを直列に接続した構成となっている。こ
の実施例では２個の電流検出回路は発生する磁束が互い
に逆方向になる様に、バイアス電流の方向を逆向きにし
てある。
では二つの電流検出回路１０ａ，１０ｂをＤＣＦＰ回路
の負荷とし、該２個の電流検出回路のバイアス電流Ｉ
ｇ、参照電流Ｉｒの向きを互いに逆方向に流す様な差動
接続した構成になっている。この構成で該２個の電流検
出回路により発生した磁束は互いに打ち消し合うため、
電流検出回路のＤＣＦＰ回路に与えるリアクションは皆
無である。この場合２個の電流検出回路のうち一方だけ
が有効に電流検出として使われ、他方は使われていな
い。第７図は第６図に示す実施例の変形で、２個の電流
検出回路に同じバイアス電流流すように、２個のバイア
ス線５ａ，５ｂを直列に接続した構成となっている。こ
の実施例では２個の電流検出回路は発生する磁束が互い
に逆方向になる様に、バイアス電流の方向を逆向きにし
てある。
以上の説明は電流検出回路に２接合磁束結合形量子干渉
素子を使った例で説明したが、発明の原理から２接合以
上の磁束結合形素子を使って本発明を実施できる事は明
らかである。
素子を使った例で説明したが、発明の原理から２接合以
上の磁束結合形素子を使って本発明を実施できる事は明
らかである。
〔発明の効果〕 本発明によれば、極めて微弱なエネルギーで動作するＤ
ＣＦＰ回路の信号を検出回路の影響を除外した形で取り
だすことができる。このため微小な信号を安定した形で
検出する事ができ、ＤＣＦＰ回路の測定精度、さらには
測定速度を大幅に向上させる事ができ、ひいては高感
度，高精度の磁束計を提供するのに役立つ。
ＣＦＰ回路の信号を検出回路の影響を除外した形で取り
だすことができる。このため微小な信号を安定した形で
検出する事ができ、ＤＣＦＰ回路の測定精度、さらには
測定速度を大幅に向上させる事ができ、ひいては高感
度，高精度の磁束計を提供するのに役立つ。
第１図は本発明による第１の実施例、第２図は本発明の
電流検出回に使う磁束結合形素子とそのシンボル、第３
図は電流検出回路の動作原理図、第４図は本発明の第２
の実施例、第５図は第４図の実施例の変形例、第６図は
本発明の第３の実施例、第７図は第６図の実施例の変形
例である。 １，２……ジョセフソン接合、３，４……インダクタ、
５……バイアス線、６，７……制御線、１０……磁束結
合形量子干渉素子のシンボル、１０１，１０２……ジョ
セフソン接合、１０３，１０４……励振インダクタ、１
０５……励振線、１０６……入力端子、１０８……出力
線、１０９……トランス、１１０……配線、２００……
パルス電流線、２０１……電圧計、３００……スキャン
電流源。
電流検出回に使う磁束結合形素子とそのシンボル、第３
図は電流検出回路の動作原理図、第４図は本発明の第２
の実施例、第５図は第４図の実施例の変形例、第６図は
本発明の第３の実施例、第７図は第６図の実施例の変形
例である。 １，２……ジョセフソン接合、３，４……インダクタ、
５……バイアス線、６，７……制御線、１０……磁束結
合形量子干渉素子のシンボル、１０１，１０２……ジョ
セフソン接合、１０３，１０４……励振インダクタ、１
０５……励振線、１０６……入力端子、１０８……出力
線、１０９……トランス、１１０……配線、２００……
パルス電流線、２０１……電圧計、３００……スキャン
電流源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川辺 潮 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 後藤 英一 埼玉県和光市広沢２番１号 理化学研究所 内 (72)発明者 宮本 信雄 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−114776（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−24460（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】電流信号を信号線に出力する第１の超電導
回路と、該信号線に接続され、該信号電流に応答する磁
束結合形素子を含む第２の超電導回路からなる超電導回
路において、該磁束結合素子に流す動作電流により該信
号線に重畳して発生される磁束を打ち消す磁束を該信号
線に重畳させる手段を有する超電導回路。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項の超電導回路におい
て、該磁束重畳手段は、該磁束結合形素子に流す該動作
電流に対応する値の電流を流すための、該信号線に磁気
結合されたトランス結合素子からなることを特徴とする
超電導回路。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項の超電導回路におい
て、該磁束重畳手段は、該信号線に接続され、該磁束結
合形素子と同一構造を有し、該動作電流と逆の方向の動
作電流が流される他の磁束結合形素子からなることを特
徴とする超電導回路。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項から第３項のいずれ
かの超電導回路において、該第１の超電導回路は、直流
磁束パラメトロン回路であることを特徴とする超電導回
路。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60241469A JPH0644033B2 (ja) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | 超電導回路 |
| EP86107693A EP0205120B1 (en) | 1985-06-07 | 1986-06-05 | Superconducting current detecting circuit employing DC flux parametron circuit |
| CA000510927A CA1268815A (en) | 1985-06-07 | 1986-06-05 | Superconducting current detecting circuit employing dc flux parametron circuit |
| DE3650062T DE3650062T2 (de) | 1985-06-07 | 1986-06-05 | Supraleitende Stromfühlerschaltung. |
| US07/291,338 US4866373A (en) | 1985-06-07 | 1988-12-28 | Superconducting current detecting circuit employing DC flux parametron circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60241469A JPH0644033B2 (ja) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | 超電導回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62102175A JPS62102175A (ja) | 1987-05-12 |
| JPH0644033B2 true JPH0644033B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=17074774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60241469A Expired - Lifetime JPH0644033B2 (ja) | 1985-06-07 | 1985-10-30 | 超電導回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0644033B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016201697A (ja) * | 2015-04-10 | 2016-12-01 | 国立大学法人横浜国立大学 | 断熱型量子磁束パラメトロン回路及び超伝導論理素子 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH079453B2 (ja) * | 1987-07-30 | 1995-02-01 | 新技術事業団 | 量子磁束パラメトロンの信号検出方法 |
-
1985
- 1985-10-30 JP JP60241469A patent/JPH0644033B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016201697A (ja) * | 2015-04-10 | 2016-12-01 | 国立大学法人横浜国立大学 | 断熱型量子磁束パラメトロン回路及び超伝導論理素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62102175A (ja) | 1987-05-12 |
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