JPS5873094A - ジヨセフソン素子を用いたデコ−ダ回路 - Google Patents

ジヨセフソン素子を用いたデコ−ダ回路

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JPS5873094A
JPS5873094A JP56173828A JP17382881A JPS5873094A JP S5873094 A JPS5873094 A JP S5873094A JP 56173828 A JP56173828 A JP 56173828A JP 17382881 A JP17382881 A JP 17382881A JP S5873094 A JPS5873094 A JP S5873094A
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JP
Japan
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current
bias current
input terminal
josephson
terminal
Prior art date
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Pending
Application number
JP56173828A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Sugawara
宏 菅原
Tetsuo Kokama
小蒲 哲夫
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/44Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using super-conductive elements, e.g. cryotron

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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

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】 この発明はジョセフソン素子(Jossphson d
oマice )を用いたデコーダ回路に関するものであ
る。
ジョセフソン素子とはジョセフソン効果を応用した論理
回路素子を言い、ジョセフソン効果とは厚さ30X以下
のきわめて薄い絶縁物をはさんだ2つの超導体の間には
特別なトンネル効果があって零電位差で電流が流れるこ
とをいう。この電流値が臨界値以上になると電流は流れ
得なくなり(電圧状態に転移するという)、また上記臨
界値は磁界によって制御することができるのでジョセフ
ソン効果を応用し磁界制御又は電流注入制御により論理
回路素子を構成することができる。
m1図は磁界結合型のジョセフソンスイッチングゲート
の等価回路を示す一回路図で、(la)=(lb)Uそ
れぞれジョセフソン接合、(2)は超電導ループ、(3
1#iバイアス電流入力端子、(1)はバイアス電流出
力端子、(4)は制御電流入力端子、(5)#i信号出
力端子でありIb はバイアス電流、I3 は制御電流
、■、。は信号電流をそれぞれ示している。制御電流■
 が流れて々いときはジョセフソン接合(1m)。
(1b)での電圧降下は零で、バイアス電流I、a端子
(3)から端子(1)へ流れるが、端子(4)から制御
電流■8  を流すとこの制御電流■8  によって作
られる磁界のためジョセフソン効果の電流臨界値が変化
し、ジョセフソン接合(1m)、(lb)は電圧状態に
転移し、端子(5)K信号電流I、。を得ることができ
る。
第2図は電流注入型のジョセフソンスイッチングゲート
の一例の等価り路を示す回路図であって、第1図と同一
符号は同−又は相当部分を示し、■は制御電流入力端子
で、この場合、端子−は超伝導ループ(2)に電接接続
される6(6)はダンピング抵抗で共振防止のため超電
導ループ(2)に並列に接続される。■、を流さないと
きはジョセフソン接合(1m)、(lb)での電圧降下
は零で、バイアス電流Ibけ端子(3)から端子(1)
へ流れるが、端子に)から制御電流I8  を流すと超
伝導ループ(2)を流れる電流がその臨界値を超すため
ジョセフソン接合(1m)、(lb)は電圧状態に転移
し、端子(5)に信号電流Iboを得ることができる。
第3図は電流注入型のジョセフソンスイッチングゲート
の他の例の等価回路を示す回路図であり、館2図と同一
符号は同−又は相当部分を示し、(lc)、(ld)、
(le)、(if) Idそれぞれジョセフソン接合、
(7)#iジョセフソン接合が電圧状態に転移したとき
制御電流!、が端子(5)へ流れないようにするだめの
抵抗である。
電流注入型ゲートの利点は動作マージンが大きいこと、
スイッチング速度の速いこと、製造プロセスの簡単なこ
と等にあり、また館3図に示す回路では超伝導ループ(
2)のインダクタンスが表〈ても動作可能なようにした
もので、より一層の小形化高速化が可能なようになって
いるf、またジョセフソン接合(le)、(it)の臨
界電流値をジョセフソン接合(le)、(ld)の臨界
電流値よりも大きくすることにより制御電流入力に対す
る感度を高め−ることか可能である。
電流注入型ゲートは以上のような利点があるためにジョ
セフソン素子を用いた論理回路として有望視されている
が、デコーダ回路に用いる場合には不利な点があるとさ
れ、従来のデコーダ回路t路には磁界結合型のゲートが
用いられていた。第4図は従来のデコーダ回路を示す接
続図であり、3ビツトの2進符号A−B−C(但しAe
B、Ctjそれぞれ論理「1」又は「0」を表す)をデ
コードして(2”=8)本の出力線のうちA−B−Cの
ビットパターンに対応する1本の出力線に信号電流を出
力するデコーダを示している。図中左端の数字が8であ
る符号はジョセフソン素子を用いたスイッチングゲート
を示しこの場合は第1図に示す磁界結合型の、ものとし
、インダクタンスの記号は省略してやる。この数字8に
続く第2番目の文字& # b e eは3ビツトの2
進符号A、B、Cのデコードにそれぞれ対応するスイッ
チングゲートを意味し、第3番目の文字& + b e
 e * d g @I * f *g、hFi符妥の
論理r l J 、 r OJに対応するスイッチング
ゲートを意味し、このようにして最上位桁のビットAの
デコードに(8aa)、(8ab)が、次の桁のビット
Bのデコードに(8ha)、(8bb)、(8be)−
(8bd)が、最下位のビットCのデコードに(8ea
)。
(8cb)、(8cc)、(8ed)、(8ea)、(
8cf)、’(8cg)−(8ch)のそれぞれのスイ
ッチングゲートが設けられる。(4)は第1図の(4)
と同じく制御電流入力端子である。
またIb  は第1図のIb  と同じくバイアス電流
を示す。Iム、 IB、 IcはそれぞれA、B、Cの
論理が「1」であるときに流れる制御電流、lX−11
1゜Iテ  はそれぞれ*eB*Cの論理が「0」のと
きに流れる制御電流を示す。図に示す例で1jA=rl
J、B=rOJ、C=rlJで電流I、 * l1iI
c  が流れている状況を太線で示す。この例の場合、
バイアス−流Ib tiAピッ)K対する段では(8a
a)を通過し、次にBピッ)K対する段で蝶(8bb)
を通過し、次にCピッ)K対する段では(8ee)を通
過して図にA−B−Cとして示す出力線に電流を流す。
第4図に示す回路の利点は電流Iム、 IX 、 11
1 。
■; 、 IC,陥に対する端子(4)を直列に接続し
同一の電流ですべてのスイッチングゲートを制御し得る
ことである。たとえば、制御電流!。によって(8eb
)=(8cd)−(8cf)−(8eh)の4個のゲー
トを同時圧制御することができる。
ところで、もし第4図に示すデコーダ回路を電流注入型
のスイッチングゲートを用いて構成した場合には、第2
図、第3図から明らかなように1複数のスイッチングゲ
ートの制御電流を直列に接ない。したがって1個のスイ
ッチングゲートのスイッチングに要する制御電流値を1
.  とすれば、第4図の回路を電流注入型スイッチン
グゲートで構成した場合第4図のIe  に相当する電
流は4I。
を必要とすることになる。一般に、最上位桁から数えて
第に番目あビットのデコードに#i2に個のスイッチン
グゲートを必要とし、この半数2に−1を同一制御電流
によって同時に制御するのに#−t2’−’ 1.。
の制御電流を必要とする。
ジョセフソン素子を用いた論理回路において、動作の高
速化を実現するためには動作電流レベルを低くすること
が必要であるのに、上述のような接続では動作電流レベ
ルが高くならざるを得す、電流注入型ゲートの利点が全
く無駄になってしまうという欠点があった。
この発明は従来のものの上記の欠点を除去するためにな
された本ので、動作電流レベルの低い電流注入型デコー
ダ回路を提供することを目的としている。この目的のた
めこの発明では、複数のスイッチングゲートをバイアス
電流入力端子とバイアス電力出力端子とによって互に縦
続してバイアス電流を直列に流し、制御電流入力端子は
2個だけが並列に接続されるような接続方法を用いてい
る。
以下この発明の実施例を図面を用いて説明する。
第5図はこの発明の一実施例を示す接続図で1.第4図
の場合と同じく3ビツトの2進符号A@B・Cをデコー
ドする回路を示しA=r I J 、 B=rOJ、C
=rlJである例を太線で示している。
第5図における(8aa)〜(8eh)は第4図の同一
符号に相当するスイッチングゲートであるが、第5図の
場合は第3図に示す電流注入型のスイッチングゲートを
使用し、(3) 、(1)、■、(5)は第3図の同一
符号と同一部分を示し、(9)ti低抵抗あって互に並
列に接続される2個の制御電流入力端子間の電気的結合
を避けるためである。III#′i制御電流を表し、I
71* I; I I、、 Ij @ Icl ■=#
i第4図の同一符号に相当するが第5図の場合はこれが
バイアス電流ともなり又は制御電流ともなる。
第4図の場合と同じく、最上位桁からに番目のビット(
A−B−Cのときに=3はビットCを示す)のデコード
に対しては2個のスイッチングゲートが備えられ、これ
が2に一1個の真信号入力群と2に一1個の補完信号入
力群の2群に分けられ、各群間ではバイアス電流出力端
子■とバイアス電流入力端子(3)とにより各スイッチ
ングゲートが縦続され、その縦続の第1段のスイッチン
グゲートのバイアス電流入力端子(3)から当該ビット
の論理又はその反転論理に対応してバイアス電流が注入
される。たとえばに=3はビットCに相当し、第5図の
スイッチングゲート(8ca)、(8cc)、(8ee
)、(8cg)は真信号入力群を構成し、スイッチング
ゲート(8ca)のバイアス電流入力端子(3)からバ
イアス電流!。が注入され、スイッチングゲート(8e
b)。
(8cd)、(8cf)、(8ch)は補完信号入力群
を構成り、、スイッチングゲート(8eb)のバイアス
電流入力端子(3)からバイアス電流■δ が注入され
る。
また真信号入力群中の1つのスイッチングゲート(たと
えば(8ea)とする)とこれに対応する袖完信号入力
群中の1つのスイッチングゲート(九とえば(8eb)
 )との制御信号入力端子■は並列接続され1段前段の
対応する信号出力端子(5)からの電流が注入される。
第5図に示す例では、第4図と同じく電流IA eIi
 e Icが出力されかつ電流■、が出力されるので、
スイツチングゲー) (8am)の信号出力端子(5)
からの電流がスイツチングゲー) (8ha)と(8b
b )に注入されるが、スイッチングゲー) (sbb
)の信号出力端子(5)から電流が出力され、これがス
イツチングゲー) (8ee)と(8ed)に注入され
る。したがって、スイッチングゲート(8cc)の信号
出力端子(5)からAlICの、線に電流を出力する。
第5図から明らかなようにスイッチングゲートの制御電
流入力端子−の並列接続ti2個であり、デコードすべ
きビット数が増加しても動作電流レベルを低く維持する
ことができる。
々お、第5図に示す例では最上位桁をデコードするスイ
ッチングゲート(8am) −(8mb) K対しても
その制御信号入力端子−を並列接続して電流!。
を注入したが、この段はもともとスイッチングゲートが
2個だけであるから電流IA * Iiを制御電流とし
てもよい。
また、第5図の実施例ではスイッチングゲートとして第
3図に示すものを用いたが、これは第27に示すものを
用いてもよい。
以上のようKこの発明によれば電流注入型のジコセフソ
ン′素子を用いて高速、小形で、かつ製造プロセス数も
少ないデコーダ回路を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は磁界結合型のジョセフソンスイッチングゲート
の一例を示す等価回路図、第2図は電流注入型のジョセ
フソンスイッチングゲートの一例を示す等価回路図、第
3図は電流注入型のジョセフソンスイッチングゲートの
他の例を示す等価回路図、ta4図は従来の回路を示す
接続図、第5図はこの発明の一実施例を示す接続図であ
る。 (3)・・・バイアス電流入夫端子、(ト)・・・バイ
アス電流出力端子、■・・・制御電流入力端子% (5
)−・・信号出力端子、(8)・・・ジョセフソンスイ
ッチングゲート、(9)・・・抵抗 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 葛 野 信 − 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 バイアス電流入力端子と制御電流入力端子とから同時圧
    電流を注入したときに上記バイアス電流入力端子を信号
    出力端子として電流を出力し、上記制御電流入力端子か
    ら電流を注入しないときは上記バイアス電流入力端子か
    ら注入した電流をバイアス電流出力端子から出力するジ
    ョセフソン素子を用いて、n(nは2以上の整数)ビッ
    トの2進符号をデコードする、ジョセフソン素子を用い
    たデコーダ回路において、 上記2進符号の最上位桁からk(2≦に≦n)番目のビ
    ットをデコードする回路は、 2″1個のジョセフソン素子をバイアス電流出力端子と
    バイアス電流入力端子とKより互に縦続し第1段のジョ
    セフソン素子のバイアス電流入力端子から当該に番目の
    ビットの論理に対応してバイアス電流を注入する真信号
    入力群と、 2に一1個のジョセフソン素子をバイアス電流出力端子
    とバイアス電流入力端子とにより互に縦続し第1段のジ
    ョセフソン素子のバイアス電流入力端子から上記当該に
    番目のビットの論理を反転した論理に対応してバイアス
    電流を注入する補完信号入力群と、 上記最上位桁から(k−1)番目のビットをデコードす
    る2に−”個のジョセフソン効果の各信号出力端子を上
    記真信号入力群中の1つのジョセフソン素子の制御電流
    入力端子に接続しかつ上記補完信号入力群中の1つのジ
    ョセフソン素子の制御電流入力端子に接続する段間接続
    回路とを備えたことを特徴とするジョセフソン素子を用
    いたデコーダ回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59181725A (ja) * 1983-03-31 1984-10-16 Agency Of Ind Science & Technol 抵抗結合形ジヨセフソンデコ−ダ
JPS59185428A (ja) * 1983-04-05 1984-10-22 Agency Of Ind Science & Technol 抵抗結合形ジヨセフソンデコ−ダ回路

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS59181725A (ja) * 1983-03-31 1984-10-16 Agency Of Ind Science & Technol 抵抗結合形ジヨセフソンデコ−ダ
JPH0155780B2 (ja) * 1983-03-31 1989-11-27 Kogyo Gijutsuin
JPS59185428A (ja) * 1983-04-05 1984-10-22 Agency Of Ind Science & Technol 抵抗結合形ジヨセフソンデコ−ダ回路
JPH0155781B2 (ja) * 1983-04-05 1989-11-27 Kogyo Gijutsuin

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