JPS6167304A - 抵抗結合型ジヨセフソン電力増幅回路 - Google Patents

抵抗結合型ジヨセフソン電力増幅回路

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JPS6167304A
JPS6167304A JP18891484A JP18891484A JPS6167304A JP S6167304 A JPS6167304 A JP S6167304A JP 18891484 A JP18891484 A JP 18891484A JP 18891484 A JP18891484 A JP 18891484A JP S6167304 A JPS6167304 A JP S6167304A
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JP
Japan
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circuit
current
resistance
josephson
line
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Application number
JP18891484A
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English (en)
Inventor
Yoshifusa Wada
和田 容房
Shuichi Nagasawa
秀一 永沢
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F19/00Amplifiers using superconductivity effects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Logic Circuits (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】 (産業上の利用分野) 本発明はジョセフソンデバイスを用いた回路、特に電流
と電圧の増幅を行なう電力増幅回路に関するものである
(従来技術とその問題点) これまで、ジョセフソンデバイスと抵抗を用いたジョセ
フソン論理回路として、公開特許公報昭56−3077
8、昭57−4622や、米国特許U8P427531
4に記載されている抵抗結合型論理回路がある。これら
の回路は抵抗回路を介して注入される電流により所望の
論理を行い出力回路に電流を送出するものである。これ
らの回路は、いずれも論理を行うスイッチデバイスとし
て単一のジョセフソン接合が用いられた。従ってこれら
の回路において、入力電流に対する出力電流比は1〜2
程度となり、電流増幅は行なわれるが、出力電圧は、1
個のジョセフソン接合のギャップ電圧にほぼ等しく電圧
増幅は行なわれていなかった。従来のこれらの回路に対
し、公開特許公報 昭56−32830に記載されてい
る4個の接合を用いた回路(以下4JL回路と称する)
は、出力スイッチ回路としてジョセフソン接合が2個直
列に接続され、ギャップ電圧のほぼ2倍の電圧を出力で
得ており、電圧増幅を行っている。
この4JL回路の入力電流と出力電流の比は、回路の動
作マージンを考えて、はぼIK段設定れる。4JL回路
において、動作マージンを狭く設定すると電流比を1以
上にすることも可能であるが、動作マージンを狭めるた
め、論理回路全体の動作マージンを縮め、1000ゲー
ト等の集積され・表論理回路では動作マージンが得られ
ないというかった。即ち、従来論理回路においては、負
荷として、抵抗とジョセフソン接合だけを駆動すれば良
いため、電圧増幅の必要性があまりなかった。
しかし、複雑な論理回路装置や記憶回路を構成する場合
には、インダクタンス負荷を高速で駆動する必要がある
。このための駆動回路は、電流と電圧をともに増幅する
高速の電力増幅回路を必要とする。従来このような高速
、の電力増幅回路がないため、速度を儀牲にして、前に
述べた抵抗結合形回路が用いられていた。
(発明の目的) 本発明は、上記欠点を除き、動作領域が広い高速の電力
増幅回路を実現する抵抗結合型ジョセフソン電力増幅回
路を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、高速の電力増幅回路により
、論理装置や記憶装置の高速化をはかることにある。
(発明の構成) 本発明によれば一方の端が接地され2個以上のジョセフ
ソン接合素子が直列接続された回路、枝:・、1髭信号
入力線と、前記回路板のいずれか一本の回路板と前記抵
抗回路との接続点に接続された出力線とから構成された
ことを特徴とする抵抗結合形ジョセフソン電力増幅回路
が得られるう(構成の詳細な説明) 本発明は、上述の構成をとることにより、従来技術の問
題点を解決した。第1図は、本発明の原理を示すための
抵抗結合形ジョセフソン電力増幅回路の基本構成を示し
たものである。本発明の電力増幅回路は、少くとも、一
方の端子が接地された2個以上のジョセフソン接合、1
01,102が直列に接続された回路板121と、同じ
く一方の端子が接地され、2個以上のジョセフソン接合
111゜112が直列に接続された回路板122と、回
路板121 、122にゲート電流を供するための抵抗
回路130と、入力信号電流が注入される信号入力線1
31と、出力電流を取り出す出力線132とから構成さ
れる。信号入力線131は回路板121.122のいず
れか一方の回路板の端子に接続される。出力線132は
、回路板121,122のいずれか一方の回路板の端子
に接続される。即ち、信号入力線131と出力線132
は、回路板121,122にそれぞれ接続されるか、又
は一方の回路板にのみ接続される。さらに、本発明を好
まし〈実施するためには、ゲート線133からゲートを
流を印加し、抵抗回路130を介して回路板121.1
22にノ(イアスミ流を流しておく必要がある。
なお、第1図において、ジョセフソン接合を直列接続し
た回路板は2本のみを示しだが、3本以上としたもので
あってもよい。
(第1の実施例) 第2図は、本発明の第1の実施例を示したものである。
第1の実施例は、本発明の抵抗結合型ジョセフソン電力
増幅回路の基本回路のみを実施しているので、入出力分
離回路は含まれていない。
第1の実施例の回路は、ジョセフソン接合201゜20
2が直列に接続され一端が接地された回路板211と、
ジョセフソン接合203.20・1が直列に接続され一
端が接地された回路板212と、抵抗221〜223で
構成された抵抗回路213と、信号入力線214と、出
力線215と、ゲート電流を供給するゲート線216か
ら構成される。抵抗221.222はゲート電流を分流
する抵抗である。 抵抗223け回路板211,212
を結合しする抵抗で、回路板211のジョセフソン接合
201,202が電圧状態にスイッチした時の出力信号
を通すだめの抵抗である。本実施例の回路は以下のよう
に動作する。
1)ゲート線216を介してゲート電流Igを供給し、
ジョセフソン接合201〜204にバイアス電流−主流
しておく。11)信号入力線214から信号電流、′工
Sが入力されると、入力された信号電流Isは、はとん
ど回路枝211へ流れ、ジョセフソン接合−201,2
02を電圧状態へスイッチさせる。山)ゲート電流Ig
と信号電流Isは、はとんど全て回路枝212へ流れ込
み、ジョセフソン接合203.204が電圧状態へスイ
ッチする。1■)ゲート電流Igと信号電流Isば、信
号入力線214と出力線215へそれぞれの負荷に依存
して流れ、出力が得られる。
ここで、通常この実施例のような回路において、出力側
の負荷抵抗は入力側の等価抵抗より小さく選ばれるので
、ゲート電流Igはほとんど出力側の負荷抵抗に流れる
。たとえば信号入力線側には、通常入出力分離のだめの
ジョセフソン接合が接続される。第1の実施例の回路に
シいて、ジョセフソン接合201,202がスイッチす
る前には回路枝211にほとんど電圧が発生していない
ので、入力信号の電圧は1個のジョセフソン接合のギヤ
ツブ電圧Vg以下で良い。従ってこの実施例では、少く
とも電圧増幅率2が得られる。一方入力電流■と出力電
流の比は、はぼIg /Isとなり、特開昭58−46
727に記載されているように電流増幅率2以上が得ら
れる。従って、第1の実施例において電力増幅率4が実
現できる。
(第2の実施例) ある。第2の実施例の回路は、ジョセフソン接合301
〜309がそれぞれ3個ずつ直列に接続され一方の端が
接地された回路枝311〜313と、抵抗321〜32
5から構成された抵抗回路331と、3個のジョセフソ
ン接合341〜343が直列に接続された信号入力線3
32と、信号入力線332の   □入力端子344と
接地との間に接続された入力抵抗345と、出力線33
3と、抵抗回路331に接続され回路枝311〜313
に流すゲート電流が供続されるゲート線334から構成
される。第2の実施例において、回路枝311〜313
の全てのジョセフソン接合が電圧状態にスプッチした時
、ゲート電流Igの半分以上は信号入力線332に逆向
きに流れ込みジョセフソン接合341〜343を電圧状
態にスイッチさせる。この動作も従来例と同じである。
従って、ゲート電流は、各回路枝へのもれ電流を除いた
ほとんど全部出力線333へ流れる。
即ち電流増幅率約3以上が、第2の実施例で得られる。
一方、この回路の出力電圧として3 Vgが得られるの
で、この回路の電圧増幅率3以上が得合れる。従って、
第2の実施例において、9以上怜電力増幅率が得られる
。この回路でインダクタージス負荷を駆動した時のコイ
ル電流の立上シ時間−率計算する。ジョセフソン接合3
01〜30917)?ブギャノプ抵抗をRs、、ジョセ
フソン結合341〜343のサブギャップ抵抗をRs、
とする。抵抗321〜325及び抵抗345は、Rs、
 1Rs2に比べてほぼ1桁以上小さく設定されている
ので、ここでは零と近似する。コイルのインダクタンス
をL、コイルと直列に接続されている負荷抵抗をRhと
する。ゲート電流Igは電流源で駆動されている。
即ちゲート電流駆動回路の内部インピーダンスは抵抗R
s、 、Rs、に比して十分大きいとする。以上の条件
の下で、ジョセフソン接合301〜309.341〜3
43がスイッチした時のコイル電流の立上り時定数Iは
次式で与えられる。
一方従来の方式の同様な回路、即ち各回路枝311〜3
13.332がジョセフソン接合−個で構成されている
場合のコイル電流の立上り時定数Io は次式で与えら
れる。
一シが3倍速くなり、本発明において、高速スイッチの
効果が得られることが分かる。
上第3の実施例) 本発明の第3の実施例を第4図に示す。回路板401〜
404は、それぞれジョセフソン接合411〜418が
2個ずつ直列に接続され一端が接地されている。信号入
力線としての回路板405も同様にジョセフソン接合4
19.420が2個直列接続される。ゲート線431か
ら注入されたゲート電流は、抵抗421〜423から構
成される第1の抵抗回路432を介して、回路板401
.402へ流れる。同じく、ゲー)i433から注入さ
れたゲート電流は抵抗424〜426から構成される第
2の抵抗回路434を介して、回路板403.404へ
流れる。第1の抵抗回路432と回路板401.402
の回路は、抵抗427を介して第2の抵抗回路434と
回路板403,404の回路と結合される。出力線43
5は第2の抵抗回路の信号入力点に接続される。従って
、第3の実施例において、回路板403は、本発明の構
成要素でちる第1の回路板と第2の回路板を兼ねている
。本実施例のような抵抗結合型論理和回路番ておいて、
通常抵抗426の値は、負荷のインピーダンスに比して
十分小さく設定されるので、出力線435が接続される
位置は、抵、ど9変動は、本発明の目的である電力増幅
、高速:′・動、林にほとんど影響しない。第4図に示
す回路の端子436に信号が入力されると回路板401
〜405のジョセフソン接合411〜420が順次電圧
状態にスイッチする。よって、ゲー)i43L  43
3に注入されたゲート電流から回路板401〜405の
もれ電流を除いた電流が出力線435に流れる。
本実施例において、電流増幅率4以上、電圧増幅率2以
上が得られる。よって、電力増幅率8以上が得られる。
(第4の実施例) 本発明の第4の実施例を第5図に示す。回路板501〜
503は、ジョセフソン接合511〜516が直列接続
され、一方の端が接地される。ゲート線531から注入
されるゲート電流は、抵抗521〜523から構成され
る抵抗回路532を介して回路板501.502に流れ
る。回路板503は抵抗524によりて回路板502に
結合される。ゲート線533からゲート電流が供給され
る。信号入力線534には、ジョセフソン接合、517
,518が直列に接続され、入出力信号の分離が行なわ
れる。
入力信号は、端子535に入力される。入力抵抗536
は、接地と入力端子535の間に接続される。
−ヤ力線536は、回路板503の一端に接続される。
第4の実施例において、電圧増幅率2以上、電流(発明
の効果) 以上本発明の実施例として、各回路板において、ジョセ
フソン接合が2個又は3個直列接続されたものを述べた
が、4個以上直列接続されたものも同様な効果が得られ
る。さらに電流増幅率の異なる抵抗結合型論理和回路に
対して、直列接続されるジョセフソン接合の数を2個、
3個と変えたものも本発明の好ましい実施形態でちる。
以上本発明による、ジョセフソン接合を2個以上直列に
した回路板の複数本と抵抗回路から構成される従来の論
理和回路等を変形した抵抗結合型ジョセフソン電力増幅
回路において、電流と電圧が共に増幅される効果を持つ
電力増幅回路が得られる。さらに、出力電圧が増大した
ことによりインダクタンス負荷の立上り時間が速くなり
回路の高速動作の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の詳細な説明するための抵抗結合型ジ
ョセフソン電力増幅回路の基本構成を示またもの、第2
図は、本発明の第1の実施例を示ものである。 101.102,111,112・・・ジョセフソン接
合、 121゜122・・・回路板、130・・・抵抗
回路、131・・・信号入力線、132・・・出力線、
133・・・ゲート線、201〜204・・・ジョセフ
ソン接合、211,212・・・回路板、213・・・
据抗回路、214・・・信号入力線、215・・・出力
線、1−j −it6・・・ゲート線、221〜223・・・抵抗、
301〜309゜シl 341〜343・・・ジ目セフソン接合、311〜31
3 ・・・回路枝、321〜325・・・抵抗、331
・・・抵抗回路、332・・・入出力分離を兼ねた信号
入力線、333・・・出力線、334・・・ゲート線、
401〜40・1・・・回路枝、405・・・信号人力
L  411〜420・・・ジ田セフンン接合、421
〜427・・・抵抗、431,433・・・ゲート線、
432.434・・・抵抗回路、435・・・出力線、
501〜503・・・回路枝、511〜518・・・ジ
ゴセフノン接合、521〜524・・・抵抗、531 
、533・・・ゲート線、532・・・抵抗回路、53
4・・・信号入力線、344,436,535・・・入
力端子、345 、428 、536・・・入力抵抗。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一方の端が接地され2個以上のジョセフソン接合素子が
    直列接続された回路、枝の複数本と、前記各回路枝の他
    端からゲート電流を注入する抵抗回路と、前記回路枝の
    いずれか一本の回路枝と前記抵抗回路との接続点に接続
    された信号入力線と、前記回路枝のいずれか一本の回路
    枝と前記抵抗回路との接続点に接続された出力線とから
    構成されたことを特徴とする抵抗結合形ジョセフソン電
    力増幅回路。
JP18891484A 1984-09-11 1984-09-11 抵抗結合型ジヨセフソン電力増幅回路 Pending JPS6167304A (ja)

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