JPS60247311A - Amplifier using dc superconduction quantum interference device - Google Patents
Amplifier using dc superconduction quantum interference deviceInfo
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- JPS60247311A JPS60247311A JP10493884A JP10493884A JPS60247311A JP S60247311 A JPS60247311 A JP S60247311A JP 10493884 A JP10493884 A JP 10493884A JP 10493884 A JP10493884 A JP 10493884A JP S60247311 A JPS60247311 A JP S60247311A
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F19/00—Amplifiers using superconductivity effects
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- Power Engineering (AREA)
- Microwave Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は直流超伝導量子干渉素子（以下ｄｃＳＱＩＪ
ＩＤと記す）を用いた増幅装置に関し、特に信号源とｄ
ｃ ５ＱＵＩＤのインピーダンスを整合させることによ
り、効率的な電力増幅を行なうことを可能にしたものに
関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] This invention relates to a direct current superconducting quantum interference device (hereinafter referred to as dcSQIJ).
Regarding the amplification device using the signal source and d
This relates to a system that enables efficient power amplification by matching the impedance of c5QUID.
従来のｄｃ ５ＱＵＩＤを用いた増幅器の構成は第１図
に示すようになっている。図において、１は交流信号源
、２は信号源１の出力インピーダンス、４はｄｃ ５Ｑ
ＵＩＤ、３ばｄｃ ５ＱＵＴＤ４に信号を伝達するため
の入力コイル、５ば負荷、６はｄｃ ５ＱＵＩＤ４に電
流を供給するための端子である。The configuration of a conventional amplifier using a dc 5QUID is shown in FIG. In the figure, 1 is an AC signal source, 2 is the output impedance of signal source 1, and 4 is a dc 5Q
UID, 3 is an input coil for transmitting a signal to the dc 5QUTD4, 5 is a load, and 6 is a terminal for supplying current to the dc 5QUID4.
次に動作について説明する。第１図において、入力信号
源１と５ＱＵＩＤループのインダクタンスをそれぞれＬ
ｉ、Ｌｐとし、両者は相互インダクタンスＭｉで結合し
ているものとする。いま信号源１にＶ ｉ （ｔｌの電
圧が発生したとすると、本増幅器の出力端には電圧ｖｏ
（ｔｌが発生し、その大きさは、となる。ここで２１
Ｖ／ｃ）φはｄｃ ５ＱＩＩＩＤ ４の磁束−電圧変
換係数、ｌｌ（ｔ）は入力信号源１を流れる電流であり
、
である。ここでＲ３は信号源１の出力抵抗である。Next, the operation will be explained. In Figure 1, the inductances of input signal source 1 and 5QUID loops are respectively L
It is assumed that i and Lp are connected by a mutual inductance Mi. Now, if a voltage of V i (tl is generated in the signal source 1), a voltage vo is generated at the output terminal of this amplifier.
(tl occurs, and its size is .Here, 21
V/c)φ is the magnetic flux-to-voltage conversion coefficient of dc 5QIIID 4, ll(t) is the current flowing through the input signal source 1, and . Here, R3 is the output resistance of the signal source 1.
Ｚｉｎは、
で与えられ、Ｒｄはｄｃ ５ＱＬＩＩＤ４の微分抵抗、
ωは信号源１の周波数であり、
ωべＲｄ／Ｌｐ ・・・（４）
を満足するものとする。Zin is given by, Rd is the differential resistance of dc 5QLIID4,
ω is the frequency of the signal source 1, and it is assumed that ωbeRd/Lp (4) is satisfied.
この時、信号１ｌＪｉｉｌの供給する電力ＰｉはＰｉ＝
Ｒｅ （Ｚｉｎ＋Ｒｓ） ｌ Ｉｆ ｌ ２・＝ｆ５１
となり、他方、出力電力ＰＯは
となる。従って、この時の電力利得Ｇはとなる。At this time, the power Pi supplied by the signal 1lJiil is Pi=
Re (Zin+Rs) l If l 2・=f51
On the other hand, the output power PO becomes. Therefore, the power gain G at this time is as follows.
ところで、通常Ｒｓ、Ｒｏは５０Ωの純抵抗である。Ｍ
ｉ、Ｒｄ、ａＶ／ａφ等はｄｃ ５ＱＬＩＩＤ ４に関
するパラメータであり、以下のような値であると仮定す
る。 ゛
旧−１ｎ Ｈ，Ｌｐ＝ １００ｐ Ｈ
Ｒｄ＝１０Ω
Ｂ Ｖ／ｉｉ）φ＝ ５ ＸＩＯＶ／ｗｂ −（８）ω
＝ ２ πＸｌ０８Ｈｚ
ここで、
となるので、（７）式は
として良い。（８）式のパラメータを用いて（７）゛
式を計算すると、
ＧΣ０．８３３ ＜ １ ・・・（９）となり、電力利
得が得られない。By the way, normally Rs and Ro are pure resistances of 50Ω. M
It is assumed that i, Rd, aV/aφ, etc. are parameters related to dc 5QLIID 4, and have the following values.゛Old -1n H, Lp = 100p H Rd = 10Ω B V/ii) φ = 5 XIOV/wb - (8) ω
= 2 πXl08Hz Here, since it becomes, formula (7) can be written as. Using the parameters of equation (8), (7)゛
When the formula is calculated, it becomes GΣ0.833 < 1 (9), and no power gain can be obtained.
このように、ｄｃ ＳＱ［ＩｒＤをただ単に信号源に接
続しただけでは増幅器として動作させることは難しい。In this way, it is difficult to operate dc SQ[IrD as an amplifier by simply connecting it to a signal source.
またこの状態で増幅させるためには、相互インピーダン
スＭｉを大きくすることが考えられるが、Ｍｉを大きく
すると、動作周波数の上限が下がってしまうという欠点
がある。Further, in order to amplify in this state, it is conceivable to increase the mutual impedance Mi, but there is a drawback that increasing Mi lowers the upper limit of the operating frequency.
間に適当なインピーダンス変成回路を設けることにより
、電力利得を有し、また動作周波数低下も防止できる増
幅装置を提供せんとするものである。By providing an appropriate impedance transformation circuit between them, it is an object of the present invention to provide an amplifier device that has a power gain and can also prevent a drop in operating frequency.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第２
図において、７は信号源１と入力コイル３とのインピー
ダンスを整合させるための変成回路であり、８も同様に
ｄｃ ５ＱＵＩＤ４の出力抵抗と負荷５を整合させるた
めのインピーダンス変成回路である。９は純抵抗Ｒｉで
ある。１０は同調用キャパシタンスＣｉであり、
■
即ち、
を満足するような容量をもつものである。キャパシタン
ス１０によって図中破線で囲まれた部分２０の入力イン
ピーダンスは純抵抗となり、信号源からの全電力が抵抗
９で消費されることとなる。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Second
In the figure, 7 is a transformation circuit for matching the impedance of the signal source 1 and the input coil 3, and 8 is an impedance transformation circuit for matching the output resistance of the DC 5QUID 4 and the load 5. 9 is a pure resistance Ri. 10 is a tuning capacitance Ci, which has a capacitance that satisfies the following. The input impedance of a portion 20 surrounded by a broken line in the figure due to the capacitance 10 becomes a pure resistance, and all the power from the signal source is consumed by the resistor 9.
ところで信号源１から取出すことのできる最大有能電力
ｐｉ、ａｖは、信号源１の電圧、出力抵抗２をそれぞれ
Ｖｓ、Ｒｓとすると、
となる。（１１）式で与えられる電力がインピーダンス
変成回路７を通って増幅回路３０に入力され、この時、
インピーダンス変成回路７を適当に構成することにより
、該回路７での電力の反射を無くすことができ、増幅回
路３０にすべての有能電力を伝達できる。伝達された電
力はすべて抵抗９で消費されるから、抵抗９あるいはコ
イル３を流れる電流Ｉｉは
Ｐｉ、 ａｖ
＋１ｉ１２＝−□ ・・・（１２）
ｉ
？満足する。By the way, the maximum available powers pi and av that can be extracted from the signal source 1 are as follows, where the voltage of the signal source 1 and the output resistance 2 are Vs and Rs, respectively. The power given by equation (11) is input to the amplifier circuit 30 through the impedance transformation circuit 7, and at this time,
By appropriately configuring the impedance transformation circuit 7, reflection of power in the circuit 7 can be eliminated and all available power can be transmitted to the amplifier circuit 30. Since all the transmitted power is consumed by the resistor 9, the current Ii flowing through the resistor 9 or the coil 3 is Pi, av +1i12=-□ (12) i? be satisfied.
他方、ｄｃ ＳＱＩ］ＩＤ４は、＋１１式で与えられる
電圧を発生する電源とみなすことができ、この電源から
取出すことのできる最大有能電力Ｐｏ、ａｖはである。On the other hand, dc SQI] ID4 can be regarded as a power source that generates a voltage given by the formula +11, and the maximum available power Po, av that can be extracted from this power source is.
上記インピーダンス変成回路７と同様の働きをするイン
ピーダンス変成回路８を用いることにより、負荷５で消
費される電力は（１３）式で与えられることになる。従
って、第２図に示した回路の電力利得Ｇ ＝Ｐｏ、 ａ
ｖ／Ｐｉ、 ａｖは（１２） （１３）式から
となる。By using the impedance transformation circuit 8 which functions similarly to the impedance transformation circuit 7 described above, the power consumed by the load 5 is given by equation (13). Therefore, the power gain G of the circuit shown in FIG. 2 = Po, a
v/Pi and av are obtained from equations (12) and (13).
さて、（１４）式に（８）式で用いたパラメータを代入
し、電力利得Ｇを評価すると、Ｇ ＝ １２５／ Ｒｉ
となり、抵抗Ｒｉの大きさに依存した電力利得が得られ
る。例えば、信号源１の出力抵抗２との整合の取り易さ
を考慮して、Ｒｉ＝１０Ωとすれば、Ｇ＝１２．５の電
力利得かえられる。Now, by substituting the parameters used in equation (8) into equation (14) and evaluating the power gain G, G = 125/ Ri
Therefore, a power gain depending on the size of the resistor Ri can be obtained. For example, if Ri=10Ω in consideration of ease of matching with the output resistor 2 of the signal source 1, the power gain can be changed to G=12.5.
但し、ｄｃ ５ＱＵＩＤを用いた場合、必要以上の大き
な電力が入力すると増幅器としての線形性が失わ（！
れる。従って、本発明による増幅器柑微小信号の増幅、
即ちいわゆる前置増幅器としての利用が有効であり、ｄ
ｃ ５ＱＵＩＤのもつ低雑音性が充分に発揮できる。However, when using a dc 5QUID, the linearity of the amplifier will be lost if a larger power than necessary is input.
In other words, it is effective to use it as a so-called preamplifier, and d
c The low noise property of 5QUID can be fully demonstrated.
このように、本実施例では、信号源とｄｃ ５ＱＵＩＤ
との間のインピーダンス整合をとることにより、電力利
得を向上できた。しかも出力側でも出力負荷とｄｃ ５
ＱＵＩＤとの間のインピーダンス整合をとったので、最
大有能電力を取り出すことができた。In this way, in this embodiment, the signal source and the dc 5QUID
By matching the impedance between the two, the power gain could be improved. Moreover, on the output side, the output load and DC 5
By matching the impedance with the QUID, the maximum available power could be extracted.
なお上記実施例では、信号源の出力抵抗を５０Ωとした
が、これは複素インピーダンスであっても良く、またそ
のインピーダンスの大きさもいくらであっても良い。さ
らに、増幅器の動作周波数を１００ ＭＨｚとしたが、
これは、（４）式が満足される交流であれば良い。In the above embodiment, the output resistance of the signal source is 50Ω, but it may be a complex impedance, and the impedance may be of any value. Furthermore, although the operating frequency of the amplifier was set to 100 MHz,
This may be any alternating current that satisfies equation (4).
また、上記実施例では能動素子としてのｄｃ ５ＱＵＩ
Ｄは１個であったが、これを多段に接続したものであっ
てもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。Further, in the above embodiment, the dc 5QUI as an active element
Although there is only one D, it may be connected in multiple stages, and the same effect as in the above embodiment can be obtained.
以上のように、この発明によれば、ｄｃ ５ＱＬＩＩＤ
素子を用いた増幅器において、ｄｃ ５ＱＵＩＤ素子の
入力ヌ１！
コイルと信号源及つｄｃ ５ＱＵＩＤ素子の出力端と負
荷抵抗との間に毒衾尋＃インピーダンス変成回路を挿入
するようにしたので、動作周波数を低下させることなく
交流信号の増幅能力を大きく向上できる効果がある。As described above, according to the present invention, dc 5QLIID
In an amplifier using a dc 5QUID element, the input of the dc 5QUID element is 1! Since an impedance transformation circuit is inserted between the coil, the signal source, the output end of the DC 5QUID element, and the load resistor, the amplification ability of AC signals can be greatly improved without reducing the operating frequency. effective.
第１図は従来の直流超伝導量子干渉素子を用いた増幅装
置を示す回路図、第２図はこの発明の一実施例による増
幅装置の回路図である。
図において、１は信号源、２は信号源の出力抵抗、３は
ｄｃ ５ＱＵＩＤへの信号入力コイル、４はｄｃ ５Ｑ
ＵＩＤ、 ５は負荷、６はｄｃ ５ＱＵＩＤの電流バイ
アス端子、７，８はインピーダンス変成回路、９は純抵
抗、１０は同調用コンデンサである。
なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
代理人 大岩増雄
第１図FIG. 1 is a circuit diagram showing an amplifier using a conventional DC superconducting quantum interference device, and FIG. 2 is a circuit diagram of an amplifier according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is the signal source, 2 is the output resistance of the signal source, 3 is the signal input coil to the dc 5QUID, and 4 is the dc 5Q
UID, 5 is a load, 6 is a current bias terminal of DC 5QUID, 7 and 8 are impedance transformation circuits, 9 is a pure resistor, and 10 is a tuning capacitor. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts. Agent Masuo Oiwa Figure 1
Claims (1)
能動素子として有し電力増幅を行なう増幅装置において
、信号源あるいは負荷側に、信号源と入力コイルあるい
は上記直流超伝導量子干渉素子と負荷とのインピーダン
ス整合をとるためのインピーダンス変成回路を設けたこ
とを特徴とする直流超伝導量子干渉素子を用いた増幅装
置。(1) In an amplifier device that performs power amplification and has at least one DC superconducting quantum interference element as an active element, the signal source and the input coil or the DC superconducting quantum interference element and the load are connected to the signal source or load side. An amplifier device using a direct current superconducting quantum interference device, characterized in that it is provided with an impedance transformation circuit for impedance matching with a direct current superconducting quantum interference device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10493884A JPS60247311A (en) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | Amplifier using dc superconduction quantum interference device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10493884A JPS60247311A (en) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | Amplifier using dc superconduction quantum interference device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60247311A true JPS60247311A (en) | 1985-12-07 |
Family
ID=14394029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10493884A Pending JPS60247311A (en) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | Amplifier using dc superconduction quantum interference device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60247311A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009232311A (en) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | National Institute Of Information & Communication Technology | Signal processing circuit and interface circuit |
| CN104698406A (en) * | 2013-12-05 | 2015-06-10 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | Offset voltage regulating circuit and superconducting quantum interference sensor which offset voltage regulating circuit is applicable to |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58173877A (en) * | 1982-03-29 | 1983-10-12 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | Superconductive integrated circuit |
-
1984
- 1984-05-22 JP JP10493884A patent/JPS60247311A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58173877A (en) * | 1982-03-29 | 1983-10-12 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | Superconductive integrated circuit |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009232311A (en) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | National Institute Of Information & Communication Technology | Signal processing circuit and interface circuit |
| CN104698406A (en) * | 2013-12-05 | 2015-06-10 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | Offset voltage regulating circuit and superconducting quantum interference sensor which offset voltage regulating circuit is applicable to |
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