JPS5840874A - Josephson logic circuit - Google Patents

Josephson logic circuit

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JPS5840874A
JPS5840874A JP56138576A JP13857681A JPS5840874A JP S5840874 A JPS5840874 A JP S5840874A JP 56138576 A JP56138576 A JP 56138576A JP 13857681 A JP13857681 A JP 13857681A JP S5840874 A JPS5840874 A JP S5840874A
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豊 原田
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/195Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using superconductive devices
    • H03K19/1952Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using superconductive devices with electro-magnetic coupling of the control current

Abstract

PURPOSE:To elevate signal amplitude voltage, and to obtain a DC power supply drive circuit operating excellently by connecting a plurality of Josephson devices, in which resistors are connected in parallel, in series. CONSTITUTION:An element 500b by the Josephson device 101b and a load resistor 102b is connected in series with a fundamental element 500a in the same constitution of the device 101a and the resistor 102a, and predetermined DC currents Ig are flowed. Control wiring 104 in the vicinity of the devices is conducted, magnetic flux generated is interlinked with the devices, and the maximum supercurrents flowing through the devices by interlinkage magnetic flux are controlled. A characteristicIis shown when both devices are under a superconducting state, a characteristic III when both are under a voltage state and a characteristic II when only one side is at superconductivity in the characteristics of the circuit, and the characteristic II can be removed through the selection of the load resistors 102. Accordingly, equivalent minimum voltage is the twice of the minimum voltage Vmin of the fundamental element single body. n arbitrary fundamental elements are connected in series and the signal amplitude of nxVmin is obtained, and the DC power supply circuit operating excellently is acquired.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超電導素子、!痔にジョセフソン素子を使った
論理回路に関する。
[Detailed Description of the Invention] The present invention provides a superconducting element! Concerning logic circuits using Josephson elements for hemorrhoids.

ジョセフソン素子を使った論理回路は大きく交流電源駆
動回路と直流電源駆動回路に分類される。
Logic circuits using Josephson elements are broadly classified into AC power supply drive circuits and DC power supply drive circuits.

交流電源駆動回路は電力を供給するために複雑な父流醒
力供給システムが必要であり、そのため複雑な実装系が
必要である。直流電源駆動回路の実装系は交流電源駆動
回路の場合よυも簡単であり、従来のシリコン技術の場
合の実装系とも良く調和する。以Fに従来技術による直
流電源駆動回路を説明する。第1図は詑2に技術による
直流電源j駆動回路の1タトCある。負荷抵抗102を
並列に接続した′)−31−ノノン素子101の一端を
接地し、他端を出力端子107に接続する。直流、d流
源103より流れる直oil: ’M、流■1はジョセ
フソン素子101、負荷抵抗102に供給される。コン
トロール配線104は該ジョ1こフソン素子101の近
傍に置かれ、端子105,106を介して流れ□コント
ロール14流Icにより発生する磁束がジョセフソン素
子101と鎖交する様にする。ジョセフソン素子101
に流れうる最大の超電導電流はジョセフソン素子101
に鎖交する磁束により制御される。
AC power supply drive circuits require a complicated power supply system to supply power, and therefore require a complicated mounting system. The mounting system for a DC power supply drive circuit is much simpler than that for an AC power supply drive circuit, and it harmonizes well with the mounting system for conventional silicon technology. Below, a DC power supply drive circuit according to the prior art will be explained. In FIG. 1, there is a DC power source J driving circuit according to technology. One end of the -31-nonon element 101 with the load resistor 102 connected in parallel is grounded, and the other end is connected to the output terminal 107. Direct current, direct oil flowing from the d current source 103: 'M, current 1 is supplied to the Josephson element 101 and the load resistor 102. The control wiring 104 is placed near the Josephson element 101 so that the magnetic flux flowing through the terminals 105 and 106 and generated by the flow Ic of the control 14 interlinks with the Josephson element 101. Josephson element 101
The maximum superconducting current that can flow in the Josephson element 101
It is controlled by the magnetic flux that interlinks with the

第2図はジョセフソン素−子101に磁束が鎖交してい
ない場合、すなわちコントロール電流が流れていない場
合で最大の超電導、tt流は多い場合であり、第3図は
ジョセフソン素子101に磁束が鎖交している場合、す
なわちコントロール心流が流れている場合で最大の超電
導電流が少い場合のジョセフソン素子101の電圧、電
流特性である。
Figure 2 shows the maximum superconductivity when no magnetic flux is linked to the Josephson element 101, that is, no control current flows, and the tt current is large. These are the voltage and current characteristics of the Josephson element 101 when the magnetic fluxes are interlinked, that is, when the control heart flow is flowing and the maximum superconducting current is small.

ジョセフソン素子は超電導状態の2つの状態lこ11ユ
まれるが、4圧状態にあるクヨセフソン、に子に流れる
′電流を少くしていくと突然超電導状態に復帰する現象
は良く知られている。ジョセフソン素子が電圧状態に止
まれるためのジョセフソン素子に流れる最小の底流を最
小電流工11、その直流に対応する電圧を最小電圧v1
.と呼ぶ。最小電圧Vm l mは近厖的に(1)式で
表わされる。
It is well known that a Josephson device can be in two superconducting states, but when the current flowing through the Josephson device in a four-voltage state is reduced, it suddenly returns to the superconducting state. . The minimum undercurrent flowing through the Josephson element for the Josephson element to remain in a voltage state is the minimum current factor 11, and the voltage corresponding to that direct current is the minimum voltage v1.
.. It is called. The minimum voltage Vm l m is roughly expressed by equation (1).

の e :4子心荷 1、、:ジョセフソン素子に流れうる最大の超44 ’
It流 C1:ジョセフソン素子の接合容遣 (1)式から明らかな様にジョセフソン素トに流れうる
最大の超電流電流11が多いほど最小電圧Vmlaは大
きい。そのため第2図では最小電圧Vwa I mは大
きく、第3図では最小電圧Vm l mは小さい。第1
図に示す回路の動作点は第2図、第3図中の負荷抵抗1
02の負荷直線比、とジョセフソン素子101の電圧、
d原曲線の交点で表わされる。コントロール電流が流れ
ない場合の動作点は第2図のA点で表わされ、ジョセフ
ソン素子101は超電導状態にあるため出力端子107
の電位は接地レベルすなわちOVである。コントロール
電流が流れる場合の動作点は第3図のB点で表わされ、
ジョセフソン素子101は電圧状態にあるために出力端
子107の電位はOVでない、B点に相当した有限の電
圧が現われる。回路動作から明らかな様に13点に相当
する電圧が第1図に示す回路の信号振幅電圧VAである
。この様な回路動作金させるためには第2図で明らかな
様に、コントロール電流が流れない場合にはジョセフソ
ン素子101は電圧状態に止まれない様に、すなわち信
号振幅[IE Vムを最小電圧Vm l aより小さく
しなければならない。安定にジョセフソン素子を製造で
きるのは超成流密度が1000〜2000 A/ctn
”が上限とされており、この範囲では第1図に示す回路
の信号振幅電圧は0.5ffI以下でしかない。そのた
め第illに示す回路はノイズや設計マージンが少いと
云う欠点がある。また信号振幅電圧が小さいため抵抗1
02の抵抗1直を大きくすると抵抗102に流れる電流
が小さく、次段の回路を十分に駆動できない。例えば超
電導1流密度が2000A/cm”の場合は信号振幅電
圧は0.51nVであり、抵抗102の抵抗値を10Ω
とすれば抵抗102に流れる′電流は50μ八程度の少
い直流でしかない。また抵抗102に′電流を多く流す
様に設計すると、抵抗102の抵抗値を小さくしなけれ
ばならない。例えば超電導電流密度が200OA / 
cm ”の場合の信号振幅電圧はo、 s m vであ
り、抵抗102のに流す電流を1mAにしようとすると
抵抗102の抵抗値は0.5Ωになる。この場合インダ
クタンス性の負荷を駆動した1易合の遅延時間が遅くな
る。例えば50 P [−Iのインダクタンス性の負荷
を駆動するとそのために1oopsの遅延を生ずる。ジ
ョセフソン素子を使った高速回路系では負荷抵抗や伝送
線路のインピーダンスは10〜20Ωが良いとされてい
るが、第1図に示す回路は以上の説明より、伝送線路と
のマツチングが悪いことは明らかである。
e: 4-element load 1, ,: maximum super 44' that can flow through the Josephson element
It current C1: Josephson element junction capacity As is clear from equation (1), the greater the maximum supercurrent 11 that can flow through the Josephson element, the greater the minimum voltage Vmla. Therefore, in FIG. 2, the minimum voltage Vwa I m is large, and in FIG. 3, the minimum voltage Vm l m is small. 1st
The operating point of the circuit shown in the figure is the load resistance 1 in Figures 2 and 3.
02 load linear ratio, and the voltage of Josephson element 101,
It is expressed by the intersection of the d original curves. The operating point when no control current flows is represented by point A in FIG. 2, and since the Josephson element 101 is in a superconducting state, the output terminal 107
The potential of is the ground level, that is, OV. The operating point when the control current flows is represented by point B in Figure 3,
Since the Josephson element 101 is in a voltage state, the potential of the output terminal 107 is not OV, but a finite voltage corresponding to point B appears. As is clear from the circuit operation, the voltage corresponding to 13 points is the signal amplitude voltage VA of the circuit shown in FIG. In order to achieve this kind of circuit operation, as is clear from FIG. It must be smaller than Vm la. Josephson devices can be stably manufactured when the supercurrent density is 1000 to 2000 A/ctn.
'' is the upper limit, and within this range, the signal amplitude voltage of the circuit shown in Figure 1 is only 0.5ffI or less.Therefore, the circuit shown in Figure 1 has the drawbacks of low noise and low design margin. Resistor 1 because the signal amplitude voltage is small
If the resistor 102 is made larger, the current flowing through the resistor 102 becomes smaller and the next stage circuit cannot be driven sufficiently. For example, when the superconducting current density is 2000 A/cm'', the signal amplitude voltage is 0.51 nV, and the resistance value of the resistor 102 is 10Ω.
If so, the current flowing through the resistor 102 is only a small direct current of about 50μ8. Furthermore, if the resistor 102 is designed to allow a large amount of current to flow through it, the resistance value of the resistor 102 must be made small. For example, the superconducting current density is 200OA/
cm'', the signal amplitude voltage is o, s m v, and if you try to make the current flowing through the resistor 102 1 mA, the resistance value of the resistor 102 will be 0.5 Ω.In this case, when an inductance load is driven For example, driving an inductance load of 50 P [-I causes a delay of 1 oops. In a high-speed circuit system using Josephson elements, the load resistance and impedance of the transmission line are Although it is said that 10 to 20 Ω is good, it is clear from the above explanation that the circuit shown in FIG. 1 has poor matching with the transmission line.

第4図は信号振幅電圧を大きくするための従来技術を使
った例である。第4図に示す回路では2個のジョセフソ
ン素子101a、101bを直列につないだものを第1
図のジョセフソン素子101とおきかえた構造をしてい
る。第5図に示す回路構造ではすべてのジョセフソン素
子101a、10T。
FIG. 4 is an example using a conventional technique for increasing the signal amplitude voltage. In the circuit shown in FIG. 4, two Josephson elements 101a and 101b are connected in series.
It has a structure that is replaced with the Josephson element 101 shown in the figure. In the circuit structure shown in FIG. 5, all Josephson elements 101a and 10T.

が超電導状態にあれば出力端子107の電位は接地電位
すなわちOVであり、すべてのジョセフソン素子101
a、101bが電圧状態にあれば出力端子1070藏位
は第3図に示す1個のジョセフソン素子の場合の信号振
幅電圧■ムの2倍の電圧が現われる。すなわち第4図に
示す回路ではジョセフソン素子を2個直列に接続したこ
とにより、信号振幅電圧は第1図に示す回路の2倍の信
号振幅電圧を得ることができる。第4図の回路では2個
のジョセフソン素子を直列接続した例を示したが、任意
のn個のジョセフソン素子を直列接続すれば、V^のn
倍の信号振幅電圧を得られることは明らかである。しか
し第4図に示す回路ではコントロール電流が流れない時
、ジョセフソン素子101a、101bの両方とも必ず
L7も超電導状態に復帰しない欠点がある。以下に第5
凶を11J!つてこの欠点を説明する。第5図はコント
ロール電流が流れない場合の2つのジョセフソン素子1
01a、101bを直列につないだものの電圧。
is in a superconducting state, the potential of the output terminal 107 is the ground potential, that is, OV, and all Josephson elements 101
When a and 101b are in a voltage state, a voltage twice as high as the signal amplitude voltage in the case of one Josephson element shown in FIG. 3 appears at the output terminal 1070. That is, in the circuit shown in FIG. 4, by connecting two Josephson elements in series, it is possible to obtain a signal amplitude voltage twice that of the circuit shown in FIG. 1. The circuit in Figure 4 shows an example in which two Josephson elements are connected in series, but if any n Josephson elements are connected in series, n of V^
It is clear that the signal amplitude voltage can be doubled. However, the circuit shown in FIG. 4 has a drawback that when no control current flows, both Josephson elements 101a and 101b and L7 do not necessarily return to the superconducting state. Below is the fifth
11J of bad luck! Explain the disadvantages of this lever. Figure 5 shows two Josephson elements 1 when no control current flows.
Voltage of 01a and 101b connected in series.

電流特性1.Il、II[と負荷抵抗102の負荷直線
R′を示している。第5図で1はジョセフソン素子10
1a、1olbの両方とも超′「ヒ導状態にある場合、
■はジョセフソン素子101a、101bの一方が超電
導状態、他方が電圧状態にある1易合、■はジョセフソ
ン素子101a、1011)の両方とも電圧状態にある
場合に相当する。コントロール電流が流れない場合の第
4図に示す回路の動作点は第5図中のA点、すなわら両
ジョセフソン素子101a、101bとも超電導状態に
ある場合と、B点すなわちジョセフソン素子101 a
、 10113の一方が超電導、他方が電圧状態にある
場合の2つの場合が存在−する。直流電源駆動回路とし
て第4図に示す回路を動作させるためには第2図、第3
図で説明した様に、コントロール電流が流れない場合は
ジョセフソン索子101a、101b両刃とも超電導状
態に復帰する様にしないと直号振幅′醒圧を大きくでき
ないことは明らかであり、第5図に示す0点の様な動作
点があることは不都合である。第4図に示す回路は2個
のジョセフソン素子を直列に接続した場合でδるが、n
個のジョセフソン素子を直列に祿続した場合も同様の、
すなわリコントロール電流が流れない時、必ずしも全部
のジョセフソン、帆子が超電導状態に復帰しない欠点が
あることは明らかである。
Current characteristics 1. Il, II[ and the load straight line R' of the load resistor 102 are shown. In Figure 5, 1 is a Josephson element 10
When both 1a and 1olb are in the super-conducting state,
(2) corresponds to a case in which one of the Josephson elements 101a, 101b is in a superconducting state and the other is in a voltage state, and (2) corresponds to a case in which both Josephson elements 101a, 1011) are in a voltage state. The operating points of the circuit shown in FIG. 4 when no control current flows are point A in FIG. a
, 10113 exist, one of which is in a superconducting state and the other in a voltage state. In order to operate the circuit shown in Figure 4 as a DC power supply drive circuit, the circuit shown in Figures 2 and 3 is required.
As explained in the figure, it is clear that when the control current does not flow, the normal amplitude' release pressure cannot be increased unless both edges of the Josephson cords 101a and 101b return to the superconducting state. It is inconvenient that there is an operating point such as the 0 point shown in FIG. The circuit shown in Figure 4 has δ when two Josephson elements are connected in series, but n
Similarly, when several Josephson elements are connected in series,
In other words, it is clear that there is a drawback that not all Josephsons and Hokos necessarily return to the superconducting state when no recontrol current flows.

、ド発明の目的は信号振幅電圧が大すク、かつ良好に動
作する直流電源1tl動回路を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a DC power supply 1TL dynamic circuit that has a large signal amplitude voltage and operates well.

本発明の要点は負荷抵抗を並列に接続したジョセフソン
素子を任意個直列に接続することにより信号振幅電圧を
大キク、かつ又第4図で示した様な不、RIS 行な動
作点が無い様な回路を実現したことである。
The key point of the present invention is to increase the signal amplitude voltage by connecting any number of Josephson elements in series with load resistances connected in parallel, and also to eliminate the RIS operating point as shown in Figure 4. This means that various circuits have been realized.

以下に実施例を使って本発明を説明する。ill’< 
6図は本発明の基本エレメント500で、負荷抵抗10
2を並列に接続したジョセフソン素子101よりなる。
The present invention will be explained below using examples. ill'<
Figure 6 shows the basic element 500 of the present invention, with a load resistance of 10
It consists of a Josephson element 101 in which two Josephson elements are connected in parallel.

コントロール配線104はジョセフソン索子゛101の
近傍に置かれ、端子105,104を介して流れるコン
トロール4流Icにより発生する磁束はジョセフソン素
子101と鎖交する。
The control wiring 104 is placed near the Josephson element 101, and the magnetic flux generated by the control fourth current Ic flowing through the terminals 105 and 104 interlinks with the Josephson element 101.

ジョセフソン素子101に鎖交する磁束により、ジョセ
フソン素子101に流れうる最大の超′成導電流工、は
制御される。第6図に示す基本エレメント500の電圧
、di特性は、ジョセフソン索子101の電圧、−流特
性と、負荷抵抗102の電圧、゛電流特性を合成して得
られ、第7図、第8図に示される。第7図はコントロー
ル電流が流れない場合で、ジョセフソン索子101に流
れうる最大の超電導電流工、は多く、第8図はコントロ
ール電流が流れる場合で、ジョセフソン索子101に流
れうる最大の超電導電流■1は少い。基本エレメント5
00の電圧状態に止まれるだめの最小(9) 電圧V+s l mはジョセフソン素子101単体のそ
れと同じであり、前記(1)式で表わされる。基本エレ
メント500に端子150,151を介して流す電流1
1を第7図、第8図の様に設定すれば、コントロール電
流の流れない場合の動作点は第7図のA′点であって、
ジョセフソン索子101は超電導状態にあるため端子1
50,151間の電圧はOvであり、コントロール電流
が流れる場合の動作点は第8図の1.1′点であって、
ジョセフソン索子101は電圧状態にるるため端子15
0.151間の′1ヒ圧はOvでない、第6図の動作点
B′に相当した電位差が現われる。第9図は本発明の第
1の実施例である。ジョセフソン素子101aと負荷抵
抗102a、ttl構成さ社る第1の基本エレメント5
00aとジョセフソン素子10 l b、負荷抵抗10
2bより構成される第2の基本エレメントs oo b
を直列に接続し、一端を接地し他端を出力端子107に
接続する。該直列接続された基本エレメント500a、
500bには定電流源103よシ直流電流I、が供給さ
れる。コントロール配(10) 線104はジョセフソン素子101a、10 lbの近
傍におかれ、端子105,106を介して流れるコント
ロール電流により発生する磁束はジョセフソン素子10
1a、101bと鎖交する。ジョセフソン素子101a
、101bに流れうる最大の超電導電流は鎖交する磁束
によシ制御される。基本ニレメン)500a、5oob
を直列接続したもののIll圧。
The maximum superconducting current that can flow through the Josephson element 101 is controlled by the magnetic flux that interlinks with the Josephson element 101. The voltage and di characteristics of the basic element 500 shown in FIG. 6 are obtained by combining the voltage and current characteristics of the Josephson cable 101 and the voltage and current characteristics of the load resistor 102, and As shown in the figure. FIG. 7 shows the case where no control current flows and the maximum superconducting current that can flow through the Josephson cord 101 is large, and FIG. Superconducting current ■1 is small. Basic element 5
The minimum voltage V+s l m that remains in the voltage state of 00 is the same as that of the single Josephson element 101, and is expressed by the above equation (1). Current 1 flowing through the basic element 500 via terminals 150, 151
1 as shown in FIGS. 7 and 8, the operating point when no control current flows is point A' in FIG.
Since Josephson cord 101 is in a superconducting state, terminal 1
The voltage between 50 and 151 is Ov, and the operating point when the control current flows is point 1.1' in FIG.
Josephson cord 101 is in voltage condition at terminal 15.
The '1H pressure between 0.151 and 0.151 is not Ov, and a potential difference corresponding to the operating point B' in FIG. 6 appears. FIG. 9 shows a first embodiment of the present invention. Josephson element 101a and load resistor 102a, first basic element 5 having TTL configuration
00a, Josephson element 10lb, load resistance 10
The second basic element composed of 2b s oo b
are connected in series, one end is grounded and the other end is connected to the output terminal 107. the series-connected basic elements 500a;
500b is supplied with a direct current I from a constant current source 103. Control wiring (10) The wire 104 is placed near the Josephson elements 101a and 10 lb, and the magnetic flux generated by the control current flowing through the terminals 105 and 106 is connected to the Josephson element 10.
Interlinks with 1a and 101b. Josephson element 101a
, 101b is controlled by the interlinking magnetic flux. Basic Niremen) 500a, 5oob
Ill pressure when connected in series.

電流特性は第7図、第8図に示す単体の基本エレメント
の電圧+ #L電流特性合成してf4+られ、コントロ
ール′成流が流れない場合は第1O図、コントロール電
流が流れる場合は第11図で示される。
The current characteristics are f4+ by combining the voltage + #L current characteristics of the single basic elements shown in Figures 7 and 8, and are shown in Figure 1O when the control current does not flow, and as shown in Figure 11 when the control current flows. Illustrated in the figure.

第10図でIは両ジョセフソン素子10ta、101b
が超電導状態に、■はジョセフソン素子101a。
In Fig. 10, I is both Josephson elements 10ta and 101b.
is in a superconducting state, and ■ is a Josephson element 101a.

101bの一方が超電導、他方が電圧状態に、IIIは
両ジョセフソン素子101a、1011)が電圧状態に
ある場合に相当する。負荷抵抗102a、102bを選
択することによυ第11図の■の状態を全く無くすこと
ができる。第10図、第11図かられかる様にジョセフ
ソン素子101a、101bの各々に負荷抵抗102a
、102bを並列に接続すること(11) により、基本エレメント500a、500bを直列に接
続したものの等価的な最小電圧は基本エレメントQi体
の最小前IEV、 t−の2倍となる。定心流源103
から供給される直流電流■、を第10図、第11図に示
す様に設定すれば、コントロール電流が流t1f:fい
場合の動作点は第10図のA′点であって、両方のジョ
セフソン素子101a 、 101bとも超電導状態に
あるため出力端子107の電位は接地電位すなわちOv
であり、コントロールが流れる場合の動作点は第11図
のB′点であって、両方のジ」セフンン素子101a、
101bとも電圧状1点にあるため出力端子107の電
位はOVでない第11図のB′点に相当する電位が表れ
る。この場合基本ニレメン)500a、500bを直列
したものの等価的な最小電圧は基本エレメント単体の最
小電圧の2倍となるから、第9図に示す回路の信号振幅
型11′:はジョセフソン素子1012%又は10.1
1)単体の電圧状態に止まれる最小電圧■、、、1゜の
2倍斗で大きくできる。第9図の回路では2個の基本ニ
レメン)500a、500bを直列にした例(12) を示したが、任意のn個の基本エレメントを直列接続す
れば、回路の信号振幅電圧を最小電圧V+nlaのn倍
まで大きくできること(は明らかである。例えば、超電
導電流密度が200OA/+y+”の場合の最小電圧V
1aは0.5 nl Vであるので、5個の基本エレメ
ントを直列接続すれば、第9図に示す回路の信号振幅電
圧をZ 5 In V tで大きくすることができる。
One of the Josephson elements 101b is superconducting and the other is in a voltage state, and III corresponds to the case where both Josephson elements 101a, 1011) are in a voltage state. By selecting the load resistors 102a and 102b, the condition ⑅ in Fig. 11 can be completely eliminated. As shown in FIGS. 10 and 11, each of the Josephson elements 101a and 101b has a load resistor 102a.
, 102b in parallel (11), the equivalent minimum voltage of the series connection of the basic elements 500a and 500b becomes twice the minimum previous IEV, t- of the basic element Qi body. Centered flow source 103
If the DC current ■, supplied from Since both the Josephson elements 101a and 101b are in a superconducting state, the potential of the output terminal 107 is the ground potential, that is, Ov.
The operating point when control flows is point B' in FIG.
Since both terminals 101b are at one voltage point, the potential at the output terminal 107 is not OV, but a potential corresponding to point B' in FIG. 11 appears. In this case, the equivalent minimum voltage of the basic elements) 500a and 500b connected in series is twice the minimum voltage of the basic element alone, so the signal amplitude type 11' of the circuit shown in Fig. 9 is a Josephson element of 1012%. or 10.1
1) Minimum voltage that can stay at a single voltage state ■, can be increased by 2 times 1°. The circuit in Figure 9 shows an example (12) in which two basic elements) 500a and 500b are connected in series, but if any n basic elements are connected in series, the signal amplitude voltage of the circuit can be reduced to the minimum voltage V+nla. (It is clear that the minimum voltage V when the superconducting current density is 200OA/+y+"
Since 1a is 0.5 nl V, by connecting five basic elements in series, the signal amplitude voltage of the circuit shown in FIG. 9 can be increased by Z 5 In V t.

第12図は本発明に、しる第2の実施例である。FIG. 12 shows a second embodiment of the present invention.

第12図に示す回路は第9図に示す回路の出力端子10
7を終端抵抗201を介して接地した構造である。終端
抵抗201の負荷直線rt“を第10図、第11図に描
き動作点を求めると、第13図のA“点、第14図のB
“点となる。コントロール電流が流れない場合の動作点
は第13図の八”点であって、両ジョセフノン素子to
ta、101bとも超電導状態にあるため出力端子10
7の電位は0■であり、コントロール′1tf流が流れ
る場合の動作点は第14図のB“点であって、両ジョセ
ノソン素子101a、101bとも電圧状態にあるため
(13) 出力端子107の電位は第14図のB“点に相当する電
位が現れる。抵抗201の抵抗値を大きくすると、第9
図に示す回路と同等の信号振幅電圧で動作する回路を実
現できることは明らかである。
The circuit shown in FIG. 12 is the output terminal 10 of the circuit shown in FIG.
7 is grounded via a terminating resistor 201. When the load straight line rt" of the terminating resistor 201 is drawn in FIGS. 10 and 11 and the operating points are determined, it is point A" in FIG. 13 and B in FIG. 14.
The operating point when no control current flows is point 8 in FIG.
Since both ta and 101b are in a superconducting state, the output terminal 10
7 is 0■, and the operating point when the control '1tf current flows is point B'' in FIG. A potential corresponding to point B" in FIG. 14 appears. When the resistance value of the resistor 201 is increased, the ninth
It is clear that it is possible to realize a circuit that operates with signal amplitude voltages equivalent to the circuit shown in the figure.

第15図は本発明による第3の実施例である。FIG. 15 shows a third embodiment of the present invention.

第15図に示す回路は第9図に示す回路の出力端子10
7を伝送線路202、終端抵抗201を介して接地した
構造である。伝送線路202の特性インピーダンスZ。
The circuit shown in FIG. 15 is the output terminal 10 of the circuit shown in FIG.
7 is grounded via a transmission line 202 and a terminating resistor 201. Characteristic impedance Z of the transmission line 202.

を終端抵抗201の抵抗値と一致させれば第15図に示
す回路の動作は第9図に示す回路の動作と同じであるこ
とは明らかである。第12図、第15図に示す回路では
2個の基本エレメント500a、500bを直列接続し
た例を示したが、他により多くの基本エレメントを直列
接続す゛ればより大きな信号振幅電圧で動作する回路を
実現できることは明らかである。例えば、超電導電流密
度が2000 A / cm ”の場合の最小電圧’V
’+s l mはQ、 5 Ill Vであるので、基
本エレメントを5個1α列接続すれば第12図、第15
図に示す回路の肩号ノ即1@′亀圧は2.5mVとなり
、伝送線路(14) 202、終端抵抗201のインピーダンスを10Ωとす
れば、終端抵抗201には250μAの+ki流を流す
ことができる。この′「ヒ流値であるなら次段の回路を
駆動することは可能である。
It is clear that the operation of the circuit shown in FIG. 15 is the same as the operation of the circuit shown in FIG. 9 if the resistance value of the terminating resistor 201 is made equal to the resistance value of the terminating resistor 201. In the circuits shown in FIGS. 12 and 15, two basic elements 500a and 500b are connected in series, but if more basic elements are connected in series, a circuit that operates with a larger signal amplitude voltage can be created. It is clear that this can be achieved. For example, the minimum voltage 'V' when the superconducting current density is 2000 A/cm''
'+s l m is Q, 5 Ill V, so if you connect 5 basic elements in 1α column, you will get Figure 12, Figure 15.
The voltage of the circuit shown in the figure is 2.5 mV, and if the impedance of the transmission line (14) 202 and the terminating resistor 201 is 10Ω, then a +ki current of 250 μA will flow through the terminating resistor 201. I can do it. If it is this current value, it is possible to drive the next stage circuit.

本発明の他の効果として、各ジョセフソン素子に並りu
接続されている抵抗により、基本エレメントを直列接続
した場合にジョセフソン素子間で発生する非線形共振現
象をおさえられることがあげられる。
Another effect of the present invention is that each Josephson element has a parallel u
The connected resistor can suppress the nonlinear resonance phenomenon that occurs between Josephson elements when basic elements are connected in series.

以上の本発明の実施例ではジョセフソン素子として何ら
規定していないが、ジョセフソン素子とし−cジョセフ
ソン接合でも、ジョセフソン干渉計でも良いことは明ら
かである。
In the above embodiments of the present invention, the Josephson element is not specified in any way, but it is clear that the Josephson element may be a -c Josephson junction or a Josephson interferometer.

以上説明したごとく本発明によれば簡単な構造で信号振
幅電圧が大きく、直流電源駆動で良好に動作する回路を
実現できる。そのため本発明を使えば設計マージンが広
く、伝送線路の特性インピーダンスとマツチングの良く
、安定に動作する直流電源駆動回路が実現でき、その効
果は大きい。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a circuit that has a simple structure, has a large signal amplitude voltage, and operates well when driven by a DC power supply. Therefore, by using the present invention, it is possible to realize a DC power supply drive circuit that has a wide design margin, matches well with the characteristic impedance of the transmission line, and operates stably, and has great effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来技術による直流電源駆動回路の例、第2図
、第3図は第1図に示す回路の動作を説明する図、第4
図は従来技術による他の回路例、第5図は第4図に示す
回路の動作を説明する図、第6図は本発明の基本エレメ
ントの構成図、第7図、第8図は基本エレメントの動作
を説明する図、第9図、第12図、第15図は本発明の
実施同図、第10図、第11図、第13図、第14図は
夫々本発明の実施図の電圧電流特性を説明するだめの図
である。 101・・・ジョセフソン素子、102・・・負荷抵抗
、103・・・定d流源、104・・・コントロール配
線、201・・・終端抵抗、202・・・伝送線路。 代理人 弁理士 薄田利幸 (15) 第1図 viZ   図 第 3  図 工 暦 / nl  L       −7 (16) 第4図 +[1e+ 第  5 図
FIG. 1 is an example of a DC power supply drive circuit according to the prior art, FIGS. 2 and 3 are diagrams explaining the operation of the circuit shown in FIG. 1, and FIG.
The figure shows another circuit example according to the prior art, FIG. 5 is a diagram explaining the operation of the circuit shown in FIG. 4, FIG. 6 is a configuration diagram of the basic elements of the present invention, and FIGS. 7 and 8 are the basic elements. Figures 9, 12, and 15 are diagrams for explaining the operation of the present invention, and Figures 10, 11, 13, and 14 are voltage diagrams for implementing the present invention, respectively. FIG. 3 is a diagram for explaining current characteristics. DESCRIPTION OF SYMBOLS 101... Josephson element, 102... Load resistance, 103... Constant d current source, 104... Control wiring, 201... Terminating resistance, 202... Transmission line. Agent Patent attorney Toshiyuki Usuda (15) Fig. 1 viZ Fig. 3 Art calendar / nl L -7 (16) Fig. 4 + [1e + Fig. 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 抵抗を並列接続したジョセフソン素子を基本エレメント
とし、該基本エレメントを少くとも21績1以上直列に
接続し、該ジョセフソン素子の近傍にコントロール配線
を配置し、該コントロール配線を流れる電流により該ジ
ョセフソン素子に流れうる最大の超電導電流を制御する
手段を有するジョセ7ノン論理回路。
A Josephson element in which resistors are connected in parallel is used as a basic element, the basic elements are connected in series at least 21 times, a control wiring is arranged near the Josephson element, and the current flowing through the control wiring causes the Josephson element to be connected in series. Jose7non logic circuit having means for controlling the maximum superconducting current that can flow through the Son element.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6256082A (en) * 1985-06-27 1987-03-11 ドイチエ・トムソン−ブラント・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング Video tape recorder

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