JPS58144949A - ジヨセフソン効果を用いた桁上げ信号発生回路 - Google Patents

ジヨセフソン効果を用いた桁上げ信号発生回路

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JPS58144949A
JPS58144949A JP57027616A JP2761682A JPS58144949A JP S58144949 A JPS58144949 A JP S58144949A JP 57027616 A JP57027616 A JP 57027616A JP 2761682 A JP2761682 A JP 2761682A JP S58144949 A JPS58144949 A JP S58144949A
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JP
Japan
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gate circuit
input
circuit
gate
current
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JP57027616A
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English (en)
Inventor
Junichi Sone
曽根 純一
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/38Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
    • G06F7/381Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using cryogenic components, e.g. Josephson gates

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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】 本発明はジッセフノン効果を用いた論理果横(ロ)路に
関する。
ジョセ7ノン接合を、用いたスイッチング・ゲート回路
は低消費電力、高速スイッチング%注を有しており、種
々の論理回路、91えば加算器、5I!算器等を該ジ冒
セフソン接合ゲート回路で構成した場合、fiめて高速
の演算装置をもっ集積回路が実現てきる。4Ivc演算
回路として最も基本的な回路である加算器の高速化を図
ることは、加算器を組み合わすことで構成される乗S器
の高速化にもりながシ、極めて重要である。
る加算器を考える。
第n番目のビットの和IM号δn9桁上げ信号Cnは2
道数A、Bo第n番目のビットであるAH。
B、とjl!n−x番目のビットの桁上げ信号CB−1
とから生成される。そのfIjI塩入は8n=An−B
n−Cn−t+An−Bn、Cn−5十An@Bn−U
n−1+An−HB−CB−1CBxAn 、 k3n
十Bn −Cn −s +An −Cn−s    (
υで表わすことができる。
IN図にジョセフソン集積回路による桁上げ信号発生回
路の従来列を示す、第1図(a)はその回路構成を示し
たもので、同一の臨界電R値を有する2つのジョセフソ
ン接合10.llと、こレラt*気的に結合するインダ
クタンス12とからなるループ回路のグー)11m1g
の臨界電流1直地をこれと磁気的に結合する入力電流路
13.14゜15を流れる入力電流1cKよni制御す
ることで前記ジョセフソン接合10.11t−零電圧状
朦から電圧状1i[遷移させ、ゲート電lJt1gを抵
抗16で終端された出力線路17に出方電流として注入
するスイッチング・ゲート回路でインターフェロメタ−
・ゲート回路と呼ばれる。18はゲート電流供給路を表
わす。
かかるインタフェロメタ−・ゲート回路では該ゲート回
路が電圧状WiKToり、出力線路に有限電流が流れて
込る状態を論111に、該ゲート回路が零電烙状llに
あるときを論110に対応させる。
第1図(b)は該インター7エロメター・ゲート回路の
*tn特注を示したもので、縦軸は零電圧状態よ〕電圧
状wAK遷移するIg ms横軸は3本の入力電流の総
和IC値である。
入力信号、ムe B11 * 01m −*が全て論理
0の状−が、図中19で、また入力信号An、Bn、C
n−1のうち1つだけが論Illの状mは図中20でそ
れぞれ表わされ、該ゲート回路鉱零電圧状膳、従って桁
上は信号出力Cnは論MOとなる。入力信号An 、B
n 。
0B−16うち2つが論Illの状部、および全てが論
理1の状躯はそれぞれ図中21.22で表わされ、該ゲ
ート回路は電圧状態に遷移し、桁上は信号出力Cnは論
理lの状態とな9、有限の出力電流が終端抵抗16に流
入する。以上の説明により該ゲート回路が前記(1)式
の論理を満たす桁上げ信号発生回路になっていることが
わかる。  。
しかしながら、該インター7エロメター・ゲート回路で
は第1図(b) K示される如く、割IIl特注が入力
電tItlcに対し、φ、/L(ここでLはインダクタ
ンス12のインダクタンス値、φ0は磁束鰍子)の周期
で繰り返すため、図19.20の論理状Ilf:該ゲー
ト回路の電比状態、21.22の論理状iii’を該ゲ
ート回路の電圧状態に設定するためのデバイス設計、 
alffi上のマージンが袂く、かかる!!111I1
1%幌を有するゲート回路を集積回路として多数−実現
することは難しい、さらに該ゲート回路においては入力
電流路を3本設けねばな′らないか、デバイ曳構造上、
°各々の入力電流路とインダクタンス12との磁気結合
度を同一にすることは峻しく、デバイス設計が極めて複
雑になる欠点があった。
本発明は、上記のような欠点管解決するために設計性に
すぐれ製造上の余裕寂の大きめ二人カグートのみの組み
合せで構成できるジョセフソン効果を用いた桁上げ信号
発生回路を提供することを目的とするものてめる。
本発明によれば、*赦−のジョセフソン書合とコレらを
電気的に結合するインダクタンスとよシなるループ回゛
路を流れるグー)tfiの臨界1bitを、これと磁気
的に結合する2本の入′力框流により制御するCとて、
該ループ回路を零電圧状態から電圧状11#/c遷移さ
せ、該ループ回路に接続された一力線路にグー)i[を
注入するゲート回路をvI数個用めて構成される集積回
路におりて、第1のゲート回路の2本の入力を流路には
ともに第1の入力信号電流が流れるように結線され、第
2のゲート回路の2本の入力電流路にはともに−2の人
力信号電流が流れるように結線され、前記第1および[
2のゲート回路の出力線路は2つの抵抗を介して接続さ
れ、該2つの抵抗の結節点には第3のグー)1!!Ij
lの入力電流路が挿入された出力−路が接続され、前記
第3のゲート回路のもう一方の入力Il流路には第3の
入力信号電流が流れるように結−され、sit記第3お
よび第4のゲート回路の出力線路は2つの抵抗を介して
接続され、該2つの抵抗の結紬点には抵抗終端された出
力線路が接続されたことt%象とするジョセフノン幼来
を用いた桁上は信号発生回路が得られる。
以下1図面を用いて本発明の詳細な説明を行なう。
612図は本b+のジョセフンン効果を用いた桁上げ信
号発生回路の一実施丙を示す図面である。
IIIの入力信号電mA、の流れる入力線路3oにはイ
ンター7エロメター・ゲート回vl!r31の2本6人
力電流路32.33が、続いてインターフェロメタ−・
ゲート回路34の入力11Lft路35が挿入された後
、終端抵抗36に縦続される。また第2の入力信号亀&
 Bnの流れる入力線路37にはインター7エロメター
・ゲート回路38の2本の入力電流路39.40が、i
!いて前記インターフェロメタ−・ゲート回路34の人
力1EflL路41が挿入された後、終端抵抗42にt
c続される。膚紀インターフェロメタ−・ゲート回路3
1.38の出力線路43.44は抵抗45.46を介し
て接続され、該2つの抵抗45.46の結節点には、イ
ンター7エロメター・ゲート回路470入力電流路48
が挿入され、抵抗49で終端された出力線路50が接続
される。下位ビットからの桁上げ信号である113の入
力信号電*cn−sの流れる入力線路51#Cは前記イ
ンターフェロメタ−・ゲート回路47の入力電流路52
が挿入された優、抵抗53て終端される。前記インター
7エロメターゲート回路47.34の出力線路54.5
5は抵抗56.57を介して接続され、該2つの抵抗の
結節点には抵抗58で終端された出方線路59が接続さ
れてhる0本実施内に:おけるインターフェロメタ−・
ゲート回路31,34,38.47には全て第3図に示
される積の論理を行なう、同一形状のジヲセ7ンンー合
2−を用いたインターフェロメタ−・ゲート回路が採用
される。また前記抵抗45.46および56.57はそ
れぞれ出力磁路50.59の軒端抵抗49.58よりも
十分小さな抵抗直をもつように設計される。
fs3図(a)は2人力の横の論壇演算を行なわしめる
2接合インターフェロメター」ゲート回路の回路図であ
る。JI3図(b)[Uこのゲート回路のlIit1m
特注が示されているが、縦@は零電圧状線から電圧状−
へ遷移する1gの、値、横軸Fi2本の入力電mow和
である。(An、Bn)=(OeO)の場合は60[、
(An 、Bn)=(1、0)および(0,1)の場合
は61vca応して出力電にが零、また(An、Bn)
=(1,1)の場合は62に対応して有限の出力を流が
得られる。このような槍の演算回路は第3図(C)のよ
うに略記される。
前記インターフェロメタ−・ゲート回路31の入力層a
m3z、aaには、ともに入力信号電流ABが流れるた
め、該インターフェロメタ−・ゲート回路31の出方線
路43には、出力′1IcfitとしてAB・ムBwA
Hの信号電流が流れる。同様の理由で、前記インターフ
ェロメタ−・ゲート回路38の出力線路44には出力電
流としてBn−に3.=に3nの信号電流が流れる。こ
れら2つのケート回路の出力線路・を結ぶ抵抗45.4
6は終端抵抗49よりも十分小さな値に選ばれでいるた
め、前記ゲート回路31.38のどちらか一方が電圧状
總に遷移した場合、出力電#Lは前記抵抗4s、4sを
通〕、もう一方のゲート回路に注入され、そのゲート回
路を電圧状IIl/C遷移させる。この結果、前記出力
線路50には出力信号An+HnK対応する出力電流が
流れ、次段のインタフェロメタ−・ゲート回路47の入
力tm路48に入力される。IJIインターフェロメタ
−・ゲート回路47の他の入力電流路52には下位ビッ
トからの桁上げ信号1llc?fLCn−1が入力され
る九め、出力磁路54には(An+]Bn)、Cn−5
の出力信号電流が流れることになる。一方、前記インタ
ーフェロメタ−・ゲート回路34の出力磁路55には入
力信号電流A、 、 Bnの積An−Bnが出力電流と
して流れる。前記出ヵ線路54.55を結ぶ抵抗56.
57は出力線路590fHr4抵仇58よりも十分小さ
な抵抗値をもつよう[設計されているため、前と同様の
理由で帥紀出カー路59には出力信号(An−Hn)−
On−s+An−bH、即ち桁上は信号anが出力電流
として得られることになる。
このように本夾施内では第1図の実施岡と異なプ、2本
の人力電V7L略を有する、インターフェロメタ−・ゲ
ート回路たけから#l成されているため第1−の桁上は
洒号元生回路に関して述べた欠点を有さす、しかもイン
ター7エロメター・ゲート回路としては最も構造の簡単
な、同一形状のジ冒セフソン接合2個よりなるインター
フェロメタ−・ゲート回路−Jll類だけから桁上げ信
号発生回路が*gされており、デバイス設計、製造上の
マージンが極めて大きく1本桁上げ信号発生l路を用す
九が、加算器1乗算器の尚集積化が容易に笑現できる。
なお、本夾織列においては、全て同一の構造をもつ2接
合インターフェロメター・ゲート回路だ限るものではな
く、ゲート回路には任意の複数個のシ習セフンン接合よ
〕なるインター7エロメター・ゲート回路を用いてもよ
く、また各々、動作に応じてインター7エロメター・ゲ
ート回路の構造を変えてもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図はジョセ7ノン効果を用いた桁上げ信号発生回路
の従来ガを説明するための図で、(a)は回路図、(b
)は該インター7エロメター・ゲート回路の制御特性を
示す0図において、10.11ハシ冒セ7ソン接合% 
12はインダクタンス、  1314.15は入力電流
路、16は抵抗、17は出力線路、18はゲート電流供
給路@19@20e21.22は該インターフェロメタ
−・ゲート回路の動作点を示す。 第2図は本発明のジーセフソン効果を珀Lnfc桁上げ
信号発生回路の実施ガを説明するための図である。図に
おりて3oは入力mL31はインター7エロメター・ゲ
ート回路、32.33は入力電流路、34Fiインター
フェロメタ−・ゲート回路、35は入力電流路、36は
抵抗、37は入力−路、38はインターフェロメタ−ゲ
ート回路、39.40.41は入力11Evft路、4
2は抵抗、4344は出力線路、45.46は抵抗、4
7はインターフェロメタ−・ゲート回路、48は入力直
流路、49は抵抗、50II′i出力線路、51は入力
線路、52t;を人力ll流路、53は抵抗、54.5
5は出力−路、56.57.58ri抵抗、59は出力
線路である。 第3−は第2図の夾INA例の回路において用いられる
2人力インタフエロメター・ゲート回路を説明するため
の図で、(aトは構成図、(b〕は制御特注、(c)F
i該インターフェロメタ−・ゲート回路の簡略図である
0図において、60,61.62は該インターフェロメ
タ−・ゲート回路の動作点を示す。 代理人弁理士内 原  晋 第1図 (aJ) 多2図 (α) (1:))

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 鎮畝餉のジョセフソン接置と、これらを電気的KM’&
    するインダクタンスとよりなるループ回路を流れるゲー
    ト電流の臨界[を1.これと磁気的に結合する2本の入
    力wLt/Itにより制御する仁とで。 該ループ回路を零電圧状部から5.電圧状總に遷移させ
    、該ループ回路に接続された出力線路にゲート電6Eを
    注入するゲート回路t−複数−用いて構成される集積回
    路において、Mlのゲート回路の2本の入力xm路には
    ともに第1の入力信号電流が流れるように結城され、第
    2のゲート回路の2本の入力−流路にはともに#I2の
    人力信号l1iE流が流れる15に結−され、前記第1
    およびji!2のゲート回路の出力線路は2つの抵抗を
    介して接続され、該2つの抵抗の結節点には第3のゲー
    ト回路の入力電流路が挿入された出力線路が接続され、
    前記第3のゲート回路のもう一方の入力電流路には第3
    の入力信号電流が流れるように結−され、第4のゲート
    回路の2本の入力電流路には、それぞれ前記第1および
    #g2の入力信号電流が流れるように結線され、前記第
    3および第4のゲート回路の出力線路は2つの抵抗を介
    して接続され、該2つの抵抗の結節点には、抵抗終端さ
    れた出方−路が接続されたことを%黴とするジヲセフン
    ン5ch来を用いた桁上げ信号発生回路。
JP57027616A 1982-02-23 1982-02-23 ジヨセフソン効果を用いた桁上げ信号発生回路 Pending JPS58144949A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6079825A (ja) * 1983-10-07 1985-05-07 Agency Of Ind Science & Technol 超電導和信号発生回路およびそれを用いた超電導演算回路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6079825A (ja) * 1983-10-07 1985-05-07 Agency Of Ind Science & Technol 超電導和信号発生回路およびそれを用いた超電導演算回路
JPH0315208B2 (ja) * 1983-10-07 1991-02-28 Kogyo Gijutsuin

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