JPS58115934A - 超伝導論理回路 - Google Patents

超伝導論理回路

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JPS58115934A
JPS58115934A JP21080581A JP21080581A JPS58115934A JP S58115934 A JPS58115934 A JP S58115934A JP 21080581 A JP21080581 A JP 21080581A JP 21080581 A JP21080581 A JP 21080581A JP S58115934 A JPS58115934 A JP S58115934A
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Koji Takaragawa
宝川 幸司
Akira Ishida
晶 石田
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    • 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

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフリップ70ツブと同様の記憶機能を有する超
伝導論理回路に関する。
この種超伝導論理回路として、従来、磁気結合形超伝導
論理ゲート回路を用いて構成されたものが種々提案され
ているが、複雑、大型化したり、動作速度が遅かったり
、大なる電力消費を伴なったり、動作マージンが狭かっ
たりし、何れも十分満足し得ないという欠点を有してい
4− た。
依って本発明は、−[述せる欠点のない新規なこの種超
伝導論理回路を提案せんとするもので、以下詳述する所
より明らかとなるであろう。
第1図は、本願第1番目の発明による超伝導論理回路の
一例を示し、第1及び第2の信号入力端子T1及び信号
入力端子T2と、信号出力端子TOと、バイアス信号端
子TBとを有する。
又信号入力端H8と信号出力端HOと、バイアス信号端
HBと、それ等信号入力端H8,信号出力端HO及びバ
イアス信号端HBに対して共通なバイアス信号端11B
とを有する第1及び第2の電流注入形超伝導論理ゲート
回路(以下簡単の為にゲート回路G1及びゲート回路G
2と称す)とを有する。
この場合ゲート回路G1及びゲート回路G2の夫々は、
ゲート回路G1及びゲート回路G2の夫々内に、バイア
ス信号端)1B及び共通端HCを通ってバイアス信号電
流を流し得且H8及びHCを通って信号入力電流が流れ
得る第1の状態を採り、又第1の状態より、ゲート回路
G1及びゲート回路G2の夫々内のバイアス信号端1−
11’3及び共通端トICを通ってバイアス入力電流を
供給した場合、第1の状態がゲート回路G1及びゲート
回路G2の夫々内にバイアス信号端1−IB及び共通端
1−10を通ってバイアス信号電流を流している第2の
状態に転換し、その第2の状態がバイアス信号電流の供
給を断としない限り継続し、更に第2の状態より、ゲー
ト回路G1及びゲート回路G2の夫々内に信号入力端1
−IS及び共通端HCを通って信号入力電流を供給した
場合、第2の状態が信号出力電流を信号出力端1−10
を通ってゲート回路G1及びゲート回路G2の夫々外に
導出する第3の状態に転換し、その第3の状態が信号入
力電流の供給を断としても継続し、尚更に第3の状態よ
り、信号入力電流の供給の断の状態で、信号出力端HO
及び共通端HC間に外部より所定値以下の電圧が印加さ
れた場合、第3の状態に転換する機能を有するものであ
る。
この場合ゲート回路G1及びゲート回路G2としては、
従来提案されている種々の構成のものを用い得るも、例
えば第2図に示すごとき、バイアス信号端HB及び共通
端1−I 0間に、ジョセフソン接合J1及びジョセフ
ソン接合J2が夫々インダクタL1及びインダクタ1−
2を介して、インダクタ1−1及びインダクタし2側を
共にバイアス信号端HB側として接続され、然してジョ
セフソン接合J1及びインダクタ[1の接続中点が信号
入力端H8に、ジョセフソン接合J2及びインダクタL
2の接続中点が信号出力端HOに接続されてなる構成を
有するものを適用し得る。
尚第2図に示すゲート回路G1及びゲート回路G2の構
成の場合、ジョセフソン接合J1及びジョセフソン接合
J2が共に超伝導状態にあることを以って前述せる第1
の状態を採るものである。また、斯るI第1の状態より
、バイアス信号端ト1B及び共通端HCを介してゲート
回路G1及びゲート回路G2の夫々にバイアス信号7− 電流を供給した場合、そのバイアス信号電流がインダク
タL1及びインダクタL2を夫々介してジョセフソン接
合J1及びジョセフソン接合J2に流れ、次で共通端H
Cを流れることを以って前述せる第2の状態を採るもの
である。更に、断る第2の状態より、信号入力@H8及
び共通端II Cを介してゲート回路G1及びゲート回
路G2の夫々に信号入力電流を供給した場合、その信号
入力電流の一部がジョセフソン接合J1に第2の状態に
於けるバイアス信号電流に重畳して流れ、他部がインダ
クタL 1及びインダクタL2を介してジョセフソン接
合J2に同様に第2の状態に於けるバイアス信号電流に
重畳して流れ、これによりジョセフソン接合J1及びジ
ョセフソン接合J2の双方が有電圧状態(高抵抗状態)
になり、この為信号出力端1−10及び共通端トIC間
に負荷が接続されていれば、信号出力電流が信号出力端
1−IQを通って負荷に供給されることを以って前述せ
る第3の状態を採るものである。又斯る第3の状態より
、上述−8= せる信号入力電流の供給を断とした状態で、信号出力端
1−10及び共通端1−IC間に外部より上述せるジョ
セフソン接合J2の有電圧状態に置けるそのジョセフソ
ン接合J2の両端1斤より低い電圧が印加された場合、
ジョセフソン接合J1が超伝導状態になり、又これに応
じてジョセフソン接合J2が超伝導状態になることを以
って、第1の状態に転換するものである。
又ゲート回路G1及びゲート回路G2の夫々としては、
第3図に示す如く、第2図にて上述せる構成に置いて、
そのインダク)Ll及びインダクタ1−2が夫々抵抗R
1及び抵抗R2に置換されてなることを除いては、第2
図の場合と同様の構成を有するものを適用し得る。尚第
3図に示すゲート回路G1及びゲート回路G2の構成の
場合、それが上述せる事項を除いては第2図の場合と同
様の構成を有するので、詳細説明はこれを省略するも、
第2図にて上述せるに準じた機構で、上述せる機能を?
するものである。
更にゲート回路G1及びゲート回路G2としては、第4
図に示す如く第3図にて上述せる構成に置いて、そのジ
ョセフソン接合J1及び抵抗R1間にそれ等と直列に他
のジB tフソン接合J3を介挿し、またジョセフソン
接合J1と並列に抵抗R3を接続したことを除いては、
第3図の場合と同様の構成を有するものを適用し得る。
尚、第4図に示すゲート回路G1及びゲート回路G2の
構成の場合、それが上述せる事項を除いては第2図の場
合と同様の構成を有するので、詳細説明はこれを省略す
るも、第3図の場合に準じた機椙で、前述せる機能を呈
するものである。
又本願第1番目の発明による超伝導論理回路の一例は、
第1の抵抗RAとインダクタLAとの直列回路Uと、第
2の抵抗RBとを有する。
然して、ゲート回路G2の信号出力端HO及び共通端H
0間に直列回路Uが接続され、又グー1へ回路G1の共
通端1@Cとゲート回路G2のバイアス信号端1−IB
とが互に接続されている。
又ゲート回路G1及びグー1−回路G2の信号入力@l
−I Sが夫々信号入力端子T1及び信号入力端子T2
に接続され、又ゲート回路G1のバイアス信号端1」B
がバイアス信号端子T Bに接続され、更にグー1〜回
路G1の信号出力端1−10が信号出力端子Toに接続
されている。
更にゲート回路G2の共通端]−10が接地され、又ゲ
ート回路G1の信号出力端HOが、を通じて、ゲート回
路G2のバイアス信号端1−I Bに接続されている。
以上が、本願第1番目の発明による超伝導論理回路の一
例構成であるが、断る構成によれば、ゲート回路G1及
びゲート回路G2が前述せる第1の状態を採っている状
態より、バイアス信号端子TBを介してバイアス信号電
流IBをゲート回路G1に供給すれば、ゲート回路G1
が前述せる機能を有するので、ゲート回路G1が前述せ
る第2の状態に転換してバイアス信号電流IBがゲート
回路G1内をそのバイアス信号@HB及び共通端HCを
通って流れる。この為11− バイアス信号電流IBがゲート回路G2に供給され、然
してゲート回路G2が上述せる機能を有するので、ゲー
ト回路G2が前述せる第2の状態に転換してバイアス信
号電流IBがゲート回路G2内をそのバイアス信号端H
B及び共通端1」Cを通って流れ、次で接地に流れると
いう状態が得られ、この為信号出力端子TOを介して信
号出力電流10を外部に導出していない状態が得られ、
そして断る状態がバイアス信号端子TBへのバイアス信
号電流IBの供給を断としない限り継続しているもので
ある。
又斯る状態より、信号入力端子T1を介して信号入力電
流11をゲート回路01に供給すればゲート回路G1が
前述せる機能を有するので、グー1〜回路G1が前述せ
る第3の状態に転換していままでゲート回路G1内にそ
のバイアス信号端バイアス信号端HB及び共通端HCを
通って流れていたバイアス信号電流IBのほとんどが信
号出力電流IOとしてゲート回路G1の信号出力端ト1
0を介して外部に導出されるもので12− ある。この為信号出力端子TO及び接地間に、予めRL
が接続されていれば、信号出力端子TOを介して信号出
力電流■0を外部に導出している状態及びバイアス信号
電流IB−をゲート回路G2に供給している状態が得ら
れ、そして断る状態が、信号入力端子T1への信号入力
電流11の供給を断にしても継続しているものである。
更に斯る状態より、信号入力端子T2を介してIRをゲ
ート回路G2に供給すれば、ゲート回路G2が前述せる
機能を有するので、いままでゲート回路G2にそのバイ
アス信号端HB及び共通端1−I Cを通って流れてい
たバイアス信号電流IB−のほとんどが、信号出力電流
としてゲート回路G2の信号出力端HOを介して直列回
路Uに流れる。この為直列回路Uの両端間、従ってゲー
ト回路G2の信号出力端ト1o及び共通端H0間に、直
列回路UがインダクタLAを有するので、瞬時的に、ゲ
ート回路G2の信号出力端1」0側を高電位とする電圧
が発生し、これに応じてゲート回路G2のバイアス信号
端11B及び共通端1−I Cあいだにバイアス信号端
(−IB側を高電位とする電圧が発生し、そのGのバイ
アス信号端1−I B側の電位がグー1〜回路G1の共
通端HCに与えられる。この為ゲート回路G1の信号出
力端1−10及び共通端1−I 0間に零又はこれに近
い値の電圧が印加され、然してゲート回路G1が前述せ
る機能を有するので、グー1−回路G1が前述せる第1
の状態に復帰せんとし、黙しながらこの場合ゲート回路
G1にバイアス信号電流TBが供給されているので、結
局ゲート回路G1が前述せる第2の状態に復帰する。
次で直列回路Uの両端間に瞬時的に発生していた電圧が
なくなり、直列回路Uの両端間、従ってゲート回路G2
の信号出力端HO及び共通端]−1C間に、抵抗R3の
降下電圧が印加される。
この場合、抵抗R3の降下電圧を、抵抗R3の値を一1
分小として置くことにより、十分小なる値で得ることが
できる。依ってゲート回路G2が、前述せる機能を有す
るので、前述せる第1の状態に転換せんとし、黙しなが
らこの場合ゲート回路G1にバイアス信号電流IBが供
給されCいるので、結局ゲート回路G2が前述ける第2
の状態に復帰する。かくてゲート回路G1及びゲート回
路G2が共に前述せる状態に復帰して信号出力電流10
を外部に導出している状態に復帰するものである。 依
って、第1図に示す本願第1番目の発明による超伝導論
理回路構成によれば、信号入力端子T1及び信号出力端
子Toを介して夫々供給される信号入力電流11及びイ
ハ号入ノj電流I2を夫々2値表示で「1」及びrOJ
の情報に意味づければ、それ等「1」及びrOJの情報
を、グー1〜回路G1より信号出力端子Toを介して外
部に導出される信号■力電流■0の有無を以って記憶し
得、従って、フリップフロップと同様の記憶機能を有す
るものである。
又斯る「1」及び丁O」の情報の記憶を、ゲート回路G
1及びゲート回路G2と、直列回路Uと、抵抗R8とよ
りなる極めて簡易な構成で15− 得ることができ、更に特にゲート回路G1及びゲート回
路G2が電流注入形であるので、「1」及び「0」の情
報を、従来の磁気結谷形超伝導論理ゲート回路を用いて
構成されたに比しより簡易、小型化された構成で、口小
なる演費電力及び第なる動作マージンを以って、高速に
記憶することができる等の大なる特徴を有するものであ
る。
次に、第5図を伴なって本願第2番目の発明による超伝
導論理回路の一例を述べるに、第1図との対応部分には
同一符号を付して詳細説明はこれを省略するも、第1図
にて上述せる構成に於いて、ゲート回路G1の共通端H
Cとゲート回路G2のバイアス信号端トIBとが互に接
続されているに代え、ゲート回路G2の共通端HCとゲ
ート回路G1のバイアス信号端HBとが互に接続されて
いること、ゲート回路G1のバイアス信号端HBがバイ
アス信号端子TBに接続されているに代え、グー]・回
路ゲート回路G2のバイアス信号端HBがバイアス信号
端子T16− Bに接続されていること、ゲート回路G2の共通端1−
ICが接地されているに代え、ゲート回路G1の共通端
HCが接地されていること、ゲート回路G1の信号出力
端子 てゲート回路G2のバイアス信@喘HBに接続されてい
るに代え、グー1〜回路G2のバイアス信号端HBが抵
抗RBを通じ、接地されていることを除いては、第1図
の場合と同様の構成を有する。
以上が、本願第2番目の発明による超伏13論即回路の
一例構成であるが、断る構成によれば、ゲート回路G1
及びゲート回路G2が前述ける第1の状態を採っている
状態より、バイアス信号端子TBを介してバイアス信号
電流TBをゲート回路G2に供給すれば、ゲート回路G
2が前述せる機能を有するので、グー1〜回路G2が前
述せる第2の状態に転換してバイアス信号電流IBがゲ
ート回路G2内をそのバイアス信号端1−1B及び共通
端HCを通って流れる。この為バイアス信号電流TBが
ゲート回路G1に供給され、然してゲート回路G1が上
述ける機能を有するので、ゲート回路G1が前述せる第
2の状態に転換し゛Cバイアス信号電流IBがゲート回
路G1内をそのバイアス信号端HB及び共通端l−IC
を通って流れ、次で接地に流れるという状態が得られる
。この為信号出力端子Toを介して信号出力電流信号出
力電流IOを外部に導出していない状態が得られ、そし
て断る状態がバイアス信号端子TBへのバイアス信号電
流IBの供給を断にしない限り継続しているものである
又、断る状態より、信号入力端子]−1を介して信号入
力電流11をゲート回路G1に供給すれば、ゲート回路
G1が前述ける機能を有するので、ゲート回路G1が前
述せる第3の状態に転換して今まCゲート回路G1内に
そのバイアス信号端1−IB及び共通@HCを通って流
れていたバイアス信号電流IBのほとんどが、信号出力
電流10としてゲート回路G1の信号出力端1−10を
介し、次で信号出力端子Toを介して外部に導出される
。この為信号出力端子To及び接地間に、予め負荷RL
が接続されていれば、信号出力端子TOを介して信号出
力電流I0を外部に導出している状態が得られ、そして
斯る状態が、信号入力端子T1への信号入力電流11の
供給を断にしても継続しているものである。
更に、斯る状態より、信号入力端子T2を介して信号入
力電流I2をゲート回路G2に供給すれば、ゲート回路
G2が前述せる機能を有するので、今までゲート回路G
2にそのバイアス信号端1−IB及び共通D’a fゴ
Cを通って流れていたバイアス信号電流IBのほとんど
が、信号出力電流としてゲート回路G2の信号出力端H
Oを介して直列回路Uに流れる。この為直列回路Uの両
端間、従ってゲート回路G2の信号出力端HO及び共通
端F2O間に、直列回路UがインダクタLAを有するの
で、瞬時的に、ゲート回路G2の信号出力端HO側を高
電位とする電圧が発生し、これに応じてゲート回路G2
のバイア19− ス信号端1−IB及び共通端]−1C間にバイアス信号
@HB側を高電位とする電圧が発生する。この場合、グ
ー1−回路G2のバイアス信号端HB側の電位を、直列
回路UのインダクタLAの値を適当に選定し置くことに
より、バイアス信号端子TBの電位に比し高いものとし
て得ることができる。依ってバイアス信号端子TBを介
して供給されているバイアス信号電流IBのほとんどが
抵抗RBを通って接地に流れる。この為、今までゲート
回路G1内にそのバイアス信号端HBを介して供給され
ていたバイアス信号電流IBがほとんどなくなり、依っ
てゲート回路G1が、前述せる第1の状態に転換し、ゲ
ート回路G1内をバイアス信号端HB及び共通端HCを
通ってバイアス信号電流IBが流れ得る状態に復帰する
と共に、信号出力端子Toを介して信号出力電流Toを
外部に導出していない状態に復帰する。序で直列回路U
の両端間に瞬時的に発生していた電圧がなくなり、直列
回路Uの両端間、従ってゲート回路G2の信号出力端H
20− 〇及び共通端HC間に、抵抗R3の降下電圧が印加され
る。この場合、抵抗R3の降下電圧を、抵抗R3の値を
十分小とし置くことにより、十分小なる値で得ることが
できる。依ってゲート回路G2が、前達せる機能を有す
るので、そのゲート回路G2が前述せる第1の状態に転
換せんとし、黙しながらこの場合ゲート回路G2にバイ
アス信号電流IBが供給されているので、結局ゲート回
路G2が前述ぜる第2の状態に転換し、ゲート回路G2
内をバイアス信号端HB及び共通端HCを通ってバイア
ス信号電流IBが流れている状態に復帰し、これに応じ
てバイアス信号電流IBがグー1−回路G1に供給され
、依ってゲート回路G1が前述ぼる第2の状態に復帰し
て、バイアス信号電流IBがゲート回路G1内をそのバ
イアス信号#1iF−IB及び共通端1ゴCを通って流
れ、次で接地に流れるという状態に復帰し、一方いまま
で抵抗RBに流れていたバイアス信号電流IBが流れな
くなり、抵抗RBにバイアス信号電流IBがほとんど流
れてぃないという状態に復帰するものである。 依って
、第5図に示1本願第2番目の発明による超伝導論理回
路の構成による場合も、第1図に示寸本願第1番目の発
明による超伝導論理回路の場合と同様に、信号入力端子
T1及び信号入力端子T2を介して夫々ゲート回路G1
及びゲート回路G2に供給される信号入力電流11及び
信号入力電流I2を「1」及び「0」の情報に意味づけ
ることによって、それ等「1」及び1−O」の情報を記
憶し得、従って7リツプフロツプと同様の機能を右する
ものである。
又斯る「1」及びrOJの情報の記憶を、第1図に示1
本願第1番目の発明による超伝導論理回路の場合と同様
の特徴を以って記憶【ノ得る人なる特徴を有するもので
ある。
尚上述に於いては、本願第1番目及び第2番目の発明に
よる超伝導論理回路の夫々につき、そのゲート回路G1
及びゲート回路G2として第2図、第3図及び第4図に
示・す構成のものを用いた場合の実施例を述べたが、ゲ
ート回路G1及びゲート回路G2として第2図〜第3図
に示す構成以外の構成を有する他のゲート回路を用いて
前述せると同様の優れた特徴を得ることもでき、その他
本発明の精神を脱することなしに種々の変型変更をなし
得るであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は本願第1番目の発明による超伝導論理回路の一
例を示す接続図、第2図、第3図及び第4図は共にそれ
に用い得るゲート回路の実施例を示す接続図、第5図は
本願第2番目の発明による超伝導論理回路の一例を示す
接続図である。 図中、T1及びT2は信号入力端子、TBはバイアス信
号端子、H8は信号入力端、HOは信号出力端、11B
はバイアス信号端、RAは抵抗、LAはインダクタ、U
は直列回路、RBは抵抗、Jl、J2及びJ3はジョセ
フソン接合、Ll及びL2はインダクタ、R1、R2及
びR3は抵抗を夫々示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1及び第2の信号入力端子と、信号出力端子と、
    バイアス信号端子と、 信号入力端と、信号出力端と、バイアス信号端と、上記
    信号入力端、上記信号出力端及び上記バイアス信号端に
    対して共通な共通端とを有する第1及び第2の電流注入
    形超伝導論理ゲート回路とを有し、 上記第1及び第2の電流注入形超伝導論理ゲート回路の
    夫々は、当該電流注入形超伝導論理ゲート回路内に、上
    記バイアス信号端及び上記共通端を通ってバイアス信号
    電流を流し得且上記信号入力端及び共通端を通って信号
    入力電流が流れ得る第1の状態を採り、該第1の状態よ
    り、当該電流注入形超伝導論理ゲート回路内に上記バイ
    アス信号端及び上記共通端を通って上記バイアス入力電
    流を供給した場合、上記第1の状態が当該電流注入形超
    伝導論理ゲート回路内に上記バイアス信号端及び上記共
    通端を通って上記バイアス信号電流を流している第2の
    状態に転換し、該第2の状態が上記バイアス信号電流の
    供給を断としない限り継続し、上記第2の状態より、当
    該電流注入形超伝導論理ゲート回路内に上記信号入力端
    及び上記共通端を通って上記信号入力電流を供給した場
    合、上記第2の状態が、信号出力電流を上記信号出力端
    を通って当該電流注入形超伝導論理ゲート回路外に導出
    する第3の状態に転換し、該第3の状態が上記信号入力
    電流の供給を断としても継続し、上記第3の状態より、
    上記信号入力電流の供給の断の状態で、上記信号出力端
    及び共通端間に外部より所定値以下の電圧が印加された
    場合、上記第1の状態に転換する機能を有し、第1の抵
    抗とインダクタとの直列回路と、第2の抵抗とを具備し
    、 上記第2の電流注入形超伝導論理ゲート回路の信号出力
    端及び共通端間に上記直列回路が接続され、 上記第1の電流注入形超伝導論理ゲート回路の共通端と
    上記第2の電流注入形超伝導論理ゲート回路のバイアス
    信号端とが豆に接続され、 上記第1及び第2の電流注入形超伝導論理ゲート回路の
    信号入力端が夫々上記第1及び第2の信号入力端子に接
    続され、 上記第1の電流注入形超伝導論理ゲート回路のバイアス
    信号端が上記バイアス信号端子に接続され、 上記第1の電流注入形超伝導論理ゲート回路の信号出力
    端が上記信号出力端子に接続され、 上記第2の電流注入形超伝導論理ゲート回路の共通端が
    接地され、 上記第1の電流注入形超伝導論理ゲート回1     
     路の信号出力端が、上記第2の抵抗を通じて、当該用
    2の電流注入形超伝導論理ゲート回路のバイアス信号端
    に接続されてなる事を特徴とする超伝導論理回路。 2、第1及び第2の信号入力端子と、信号出力端子と、
    バイアス信号端子と、 信号入力端と、信号出力端と、バイアス信号端と、上記
    信号入力端、上記信号出力端及び上記バイアス信号端に
    対して共通な共通端とを有する第1及び第2の電流注入
    形超伝導論理ゲート回路と、 第1の抵抗とインダクタとの直列回路と、第2の抵抗と
    を具備し、 上記第2の電流注入形超伝導論理ゲート回路の信号出力
    端及び共通端間に上記直列回路が接続され、 上記第2の電流注入形超伝導論理ゲート回路の共通端と
    上記第1の電流注入形超伝導論理ゲート回路のバイアス
    信号端とが亙に接続され、 上記第1及び第2の電流注入形超伝導論理ゲート回路の
    信号入力端が夫々上記第1及び第2の信号入力端子に接
    続され、 3− 上記第2の電流注入形超伝導論理ゲート回路のバイアス
    信号端が上記バイアス信号端子に接続され、上記第1の
    電流注入形超伝導論理ゲート回路の信号出力端が上記信
    号出力端子に接続され、 上記第1の電流注入形超伝導論理ゲート回路の共通端が
    接地され、 ト記第2の電流注入形超伝導論理ゲート回路のバイアス
    信号端が上記第2の抵抗を通じて、接地されてなる事を
    特徴とする超伝導論理回路。
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