JPS62211712A - Josephson regulator - Google Patents
Josephson regulatorInfo
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- JPS62211712A JPS62211712A JP61055673A JP5567386A JPS62211712A JP S62211712 A JPS62211712 A JP S62211712A JP 61055673 A JP61055673 A JP 61055673A JP 5567386 A JP5567386 A JP 5567386A JP S62211712 A JPS62211712 A JP S62211712A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明はジ1セフンンレギエレータに関し、詳しくにジ
1セフンンディジタル回路のバイアス電流レギエレータ
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a digital circuit regulator, and more particularly to a bias current regulator for a digital circuit.
台形波形を有するバイアス電源電流を必要とするジ目セ
フソンディジタル回路でハ、藪藪≠ad暑従来、ニーア
イビーΦコンファレンス・プロシーディングX (AI
P Conference Proceedings)
、単44巻、1978年、I!470頁で述べらレテイ
るように、ジ舊セフソントンネル接合における準粒子ト
ンネリングの非線型1−V特性を利用したジ冒セフソン
レギエレータが使用されていた。この従来のジ冒セフノ
ンレギエレータは算3図に示す工うにジョセフソン接合
Qm個直列接続したものを電源バスと接地端子間に挿入
したものである。In digital circuits that require a bias supply current with a trapezoidal waveform, Yabu Yabo ≠ ad heat conventionally, Ni Ivy Φ Conference Proceedings X (AI
P Conference Proceedings)
, 44 volumes, 1978, I! As described on page 470, a digital Sefson regiator was used that utilized the nonlinear 1-V characteristic of quasiparticle tunneling in a Sefson tunnel junction. This conventional non-regiator is constructed by inserting Qm Josephson junctions connected in series between the power supply bus and the ground terminal as shown in Figure 3.
第3図中1はm個直列接続されたジョセフソン接合から
なるレギエレータ接合、2は抵抗値Rのドロッピイング
抵抗、3はジョセフソンディジタルゲート、4はジョセ
フソンディジタルゲート3の負荷抵抗、5に1源バスで
ある。w、3図から分かるようにドロッピイング抵抗2
、ジョセフソンディジタルゲート3、負荷抵抗4はそれ
ぞれn@電源ハス5に接続されている。このレギュレー
タの動作t−第4図(田、ら)を参照して説明する。第
4図(alHレギエレータ接合のI−V%性図であシ、
横軸が電圧■、縦軸がN流Iである。IOはレギュレー
タ接合1の臨界電流、Iacは最大の入力を流、Vgは
ギャップ電圧である。算4図0)】はレギュレータ接合
1への入力電流及び出力電流の時間的変化を示す特性図
であり、縦軸が電流工、横軸が時間tである。第4図(
bl中に破線で示されている正弦波入力電流は、第4図
(一のレギュレータ接合のI−V%性中の準粒子トンネ
リングによる電流ステップ(wL4図(al中d、e間
)により電圧mugにクランプされ、W源バス5上には
第4図の)中に示されている出力電流が流れる。この出
力電流の平坦な部分(第4図υ)中ded間)がジ1セ
フソンディジタル回路にバイアス電流を供給する動作期
間である。−周期中動作期間のしめる割合にデユーティ
とよばれ、このデユーティが大きければ大きいほどディ
ジタル回路の効率は良くなる。In Fig. 3, 1 is a regierator junction consisting of m Josephson junctions connected in series, 2 is a dropping resistor with a resistance value R, 3 is a Josephson digital gate, 4 is a load resistance of the Josephson digital gate 3, and 5 is a 1 This is the source bus. w, as you can see from Figure 3, the dropping resistance 2
, Josephson digital gate 3, and load resistor 4 are each connected to n@power supply lot 5. The operation of this regulator will be explained with reference to FIG. 4 (Ta, et al.). Figure 4 (I-V% relationship diagram of alH regierator junction,
The horizontal axis is the voltage ■, and the vertical axis is the N flow I. IO is the critical current of regulator junction 1, Iac is the maximum input current, and Vg is the gap voltage. Figure 4 is a characteristic diagram showing temporal changes in the input current and output current to the regulator junction 1, where the vertical axis is the current and the horizontal axis is the time t. Figure 4 (
The sinusoidal input current shown by the dashed line in bl is a voltage change according to Fig. 4 (current step due to quasiparticle tunneling during the I-V% characteristic of one regulator junction (wL4 diagram (between d and e in al)). The output current shown in ) in Fig. 4 flows on the W source bus 5. The flat part of this output current (between υ and ded in Fig. 4) This is the operation period for supplying bias current to the digital circuit. -The ratio of operating periods in a cycle is called duty, and the larger the duty, the better the efficiency of the digital circuit.
従来のジョセフソンレギュレータの問題点のいくつかを
以下に述べる。Some of the problems with conventional Josephson regulators are discussed below.
(1)動作期間中の′N流値の変動は、レギュレータ接
合の準粒子トンネリングによるギャップ電圧でのするど
い電流の立ち上りに依存している。つまりWL4図(a
)中de間の傾斜が大きいほど、出力ti値の変動は少
なくなる。出力電流値の変動ΔIと出力を流の平均値I
outの比ΔI/ Ioutは、一般に使用されてい
るP、b系の接合では約7%前後である。このような大
きなバイアス電流値の変動は、各ジョセフソンディジタ
ルゲートの動作マージンを大きく制限することになる。(1) The fluctuation of the 'N current value during operation is dependent on the sharp current rise at the gap voltage due to quasiparticle tunneling in the regulator junction. In other words, WL4 diagram (a
) The larger the slope between de and the lower the variation in the output ti value. The fluctuation of output current value ΔI and the average value of output current I
The ratio of out, ΔI/Iout, is around 7% in commonly used P, b-based junctions. Such a large variation in bias current value greatly limits the operating margin of each Josephson digital gate.
2)ジョセフソンレギュレータに入力された正弦波形1
カの約半分はジ1セフンンレギエレータにおいて消費さ
れ、熱を発する。デユーティが上れば上るほど、この発
熱効果は著しくなる。そしてこの熱のためにレギュレー
タ接合のI −V特性の劣化が起り、前述のバイアス電
流値の変動Δlがさらに増大する。このような発熱効果
はアイイーディーエム・テクニカルーダイジェxツ(I
EDM Technical Digests)、第2
4巻、第2号、1979年、算489頁などで報告され
ていて、Fb系の接合で作製され九デーーティア0%の
ジョセフソンレギュレータの電流値変動ΔI/Iout
は12%にもおよび、ジョセフソンディジタルゲートの
誤動作を大変引き起しやすい。2) Sine waveform 1 input to Josephson regulator
Approximately half of the energy is consumed in the generator, producing heat. The higher the duty, the more significant this heating effect becomes. This heat causes deterioration of the I-V characteristics of the regulator junction, further increasing the aforementioned bias current value variation Δl. This exothermic effect is produced by IDM Technical Digests (I
EDM Technical Digests), 2nd
It is reported in Vol. 4, No. 2, 1979, page 489, etc., that the current value fluctuation ΔI/Iout of a Josephson regulator with 9D 0% made with Fb-based junctions is reported.
is as high as 12%, which is very likely to cause malfunctions of Josephson digital gates.
(3)ジョセフソンレギュレータの出力電流の平均値m
v g
はI。utさ−1−である。そして各ジョセフソンディ
ジタルゲートに必要なバイアスtaを1gとすると、1
源バス5に出力されるべき電流はnIg=nαIcであ
る。この場合Icは各ジョセフソンディジタルゲートの
臨界電流値、αは回路設計時に定める常数で通常0.5
<αくlである。したがって当=1という関係式が満α
R1c
足されなければならない。α9mは一定、vgは物理常
数であるが、ドロッピイング抵抗Rとゲート臨界’[流
I cはプロセス条件などにニジ、設計値からそれぞれ
独立に変動する変数であるvg
ので、上記の’H’FCT”c = ” という関係
は必ずしも設計通りに満足されない。つtシR,Icな
どが設計値からずれると、Ig=+αIcという設計さ
れた最適なバイアス条件が保持されず、マージンの劣化
または誤動作の原因になる。(3) Average value m of output current of Josephson regulator
v g is I. It is utsa-1-. If the bias ta required for each Josephson digital gate is 1g, then 1
The current to be output to the source bus 5 is nIg=nαIc. In this case, Ic is the critical current value of each Josephson digital gate, and α is a constant determined at the time of circuit design, usually 0.5.
<αkl. Therefore, the relational expression t = 1 is satisfied α
R1c must be added. α9m is constant, vg is a physical constant, but the dropping resistance R and the gate critical '[current Ic] are variables that vary independently from the design value due to process conditions, etc., so the above 'H'FCT The relationship "c=" is not necessarily satisfied as designed. If R, Ic, etc. deviate from the designed values, the designed optimum bias condition of Ig=+αIc will not be maintained, leading to margin deterioration or malfunction.
上述した従来のジョセフソンレギュレータは、複数のジ
冒セフンン接合t−直列接続した単純な構成を主とする
ものとなりているので、出力電流の安定性、温度変化及
び製造上のばらつきが大きく、動作マージンが小さく誤
動作し易いという欠点があっt。The conventional Josephson regulator described above mainly has a simple configuration in which multiple dielectric junctions are connected in series, so the stability of the output current, temperature changes, and manufacturing variations are large, resulting in poor operation. The drawback is that the margin is small and malfunctions are likely to occur.
本発明の目的は、改善された定電流特性を有するり冒セ
フノンレギエレータを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a low-cost non-regiator with improved constant current characteristics.
本発明のジョセフソンレギュレータは、ジョセフソン接
合。第1.第2の超伝導インダクタをリング状に接続し
た超伝導量子干渉計と、前記第1の超伝導インダクタと
磁気的に結合した入力インダクタと、前記第2の超伝導
インダクタと磁気的に結合した超伝導負荷インダクタン
タと、前記超伝導負荷インダクタンタの両端子間に一つ
又は複数個並列接続されて挿入された、一のジョセフソ
ンゲートと一のドロッピング抵抗の直列回路を含む単位
回路とを有するものである。The Josephson regulator of the present invention uses a Josephson junction. 1st. a superconducting quantum interferometer in which a second superconducting inductor is connected in a ring shape; an input inductor magnetically coupled to the first superconducting inductor; It has a conductive load inductor, and a unit circuit including a series circuit of one Josephson gate and one dropping resistor, which is inserted in parallel connection between both terminals of the superconducting load inductor. It is something.
本発明は超伝導量子干渉計(SQUID)に流れる非線
型循環1流を超伝導負荷インダクタで取り出し、ドロッ
ピング抵抗を介してジョセフソンゲートに供給するもの
である。In the present invention, a nonlinear circulating flow flowing through a superconducting quantum interferometer (SQUID) is taken out by a superconducting load inductor and supplied to a Josephson gate via a dropping resistor.
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.
この実施例は、ジョセフソン接合6(シャント抵抗RO
)、第1. 第2の超伝導インダクタ10゜11(イン
ダクタンスL1m ” 2 )%をリング状に接続した
超伝導量子干渉計7と、第1の超伝導インダクタ10と
磁気的に結合した入力インダクタ9(インダクタンスL
p )と、算2の超伝導インダクタ11と磁気的に結合
した超伝導負荷インダクタ≠412(インダクタンスL
t) と、超伝導負荷インダクター12の両端子間に
並列接続されて挿入されに複数個の、一のジョセフソン
ゲート3と一のドロッピング抵抗2(抵抗R)の直列回
路を含む単位回路とを有するものである。This example uses a Josephson junction 6 (shunt resistor RO
), 1st. A superconducting quantum interferometer 7 in which a second superconducting inductor 10°11% (inductance L1 m '' 2 )% is connected in a ring shape, and an input inductor 9 (inductance L
p ) and a superconducting load inductor ≠ 412 (inductance L
t) and a plurality of unit circuits connected in parallel and inserted between both terminals of the superconducting load inductor 12 and including a series circuit of one Josephson gate 3 and one dropping resistor 2 (resistance R). It is something that you have.
次に、この実施例の動作を説明する前に、単接合8QU
IDの循@電流について説明する。Next, before explaining the operation of this embodiment, a single junction 8QU
The ID circulation@current will be explained.
wcz図(a)は単接合5QUIDにおける外部磁束と
循環電流の準静的動作時の関係を示す特性図である。Wcz diagram (a) is a characteristic diagram showing the relationship between external magnetic flux and circulating current in a single-junction 5QUID during quasi-static operation.
第2図(a)中横軸は外部よシ5QUIDに加えられる
外部磁束ΦeXl縦軸は5QUID回路を循環すはジョ
セフソン接合の臨界1流、LH8QUIDループのイン
ダクタンスである。第2図(ω中実線で示したのは循環
電流の安定点であシ、矢印は外部磁束ΦexがΦex”
oよシ増加した時の安定点の変化の方向である。第2図
(a)でわかるようにΦexが変化するにつれ、Isは
最大値IOK達しその後Δ1だけ急激に変化する、つま
シ鋸の刃のような波形を描く。電流がΔ1変化する度、
5QUIDの量子状態はに=0.1.2.3・・・・・
・と変化する。第2図(a)ではIsのモジェレージ盲
ンΔIiわかり第2図(mlでのβは約1〜2である。In FIG. 2(a), the horizontal axis is the external magnetic flux ΦeX applied to the external 5QUID; the vertical axis is the critical current of the Josephson junction that circulates through the 5QUID circuit, and the inductance of the LH8QUID loop. Figure 2 (ωThe solid line indicates the stable point of the circulating current, and the arrow indicates that the external magnetic flux Φex is Φex''
This is the direction of change in the stable point when increasing by o. As can be seen in FIG. 2(a), as Φex changes, Is reaches the maximum value IOK and then rapidly changes by Δ1, drawing a waveform like a tooth saw blade. Every time the current changes by Δ1,
The quantum state of 5QUID is = 0.1.2.3...
・Changes. In FIG. 2(a), the modulation blindness ΔIi of Is can be seen (β in ml is about 1-2).
纂2図の)にβ=100の5QUID に正弦波形のΦ
exを作用させた時のIsの時間的変化を示した。In Fig. 2), 5QUID with β = 100 and Φ of sine waveform
The figure shows the temporal change in Is when ex is applied.
第2図(bl中横軸は時間t、縦軸はISであり、点線
は8QTJIDループからジョセフソン接合を取シ除い
た時のIs、そして実線は実際の工3を示した。第2図
Φ)が従来例の電流波形(IE4図の))と2図山)に
示された動作期間中には、軍2図(a)のような鋸の歯
状の量子状態が無数に存在していて、その隣接した量子
状態間の時間的間隔Δtは、デェーティD、クロックの
周期証そしてβの関数ω
として次のように表わされる。Figure 2 (in BL, the horizontal axis is time t, the vertical axis is IS, the dotted line is Is when the Josephson junction is removed from the 8QTJID loop, and the solid line is the actual process 3. During the operation period when Φ) is shown in the conventional current waveform (FIG. 4)) and the peak in FIG. 2, there are countless sawtooth-shaped quantum states as shown in FIG. The time interval Δt between adjacent quantum states is expressed as follows as a function ω of the duty D, the periodicity of the clock, and β.
しかし、5QUIDの量子状態がKからに+1に移行す
る時間では、物理的に制限されていて、アイビーエム・
ジャーナルeオブ・リサーチ・アンド・ディベロプメン
ト(I BM Journal of Re5ea
rchand Development) 、 IE
24巻、第143頁、1980年、に述べられているよ
うに、単純には超接合のシャント抵抗であシ、マイクロ
ブリッジ型接合では雪圧がほとんど零に近い領域におけ
るダイナミック抵抗Rd(V−〇)、トンネル型接合の
ッジ型接合でもトンネル型接合でもノーマル抵抗RNN
は、
という関係式で表わされる。Tは温度、Tcは臨界温度
である。Ro=ξRNNとおくとr=とり=Q−2−−
−−−−−−・・−・・−・−(3)ξr ξr
となる。Itとτの大きさの関係に依存した5QUID
の量子状態の移行を第2図(clに示す、It2図(C
)中縦軸にIs、横軸に時間である。第2図(c)から
れかるようにΔtIvでの時に、Isのモジユレータl
ΔI
ン4Iが一番小さくなる。・1石は
となる。したがってΔi#vτ が理想的条件であり、
式(1)と式の)から、
となる0式(5)かられかるようにクロック周波数νと
β2は反比例している。つま、158QUID回路を高
速に交流外部磁束で駆動すればするほど、5QUIDの
各量子状態間の移行が明確に循環電流に表われなくなっ
てくる。クロックIns (バイポーラで’ =0.
5 GHz )、デエーティ80%、7”=3mVとし
、ΔI
ξ:1と仮定するとβは約17である。つまシπ(5%
である。また接合部の容量の小さいブリッジ型接合を使
用すると、例えばξ=100 というΔ工
値を仮定するとπ(0,6%となる。However, the time for the quantum state of 5QUID to transition from K to +1 is physically limited, and IBM
IBM Journal of Research and Development
rchand Development), IE
As stated in Vol. 24, p. 143, 1980, it is simply the shunt resistance of the superjunction, and in the microbridge type junction, the dynamic resistance Rd (V- 〇), normal resistance RNN for tunnel type junction, tunnel type junction, and tunnel type junction.
is expressed by the relational expression. T is temperature and Tc is critical temperature. If we set Ro=ξRNN, then r=tori=Q-2--
−−−−−−・・−・・−・−(3) ξr ξr. 5QUID depending on the relationship between It and the magnitude of τ
The transition of the quantum state of is shown in Figure 2 (cl), It2 diagram (C
) The vertical axis in the middle is Is, and the horizontal axis is time. As can be seen from Fig. 2(c), when ΔtIv, the modulator l of Is
ΔI is the smallest.・One stone is . Therefore, Δi#vτ is the ideal condition,
From Equation (1) and Equation (2), the following equation is obtained.As can be seen from Equation (5), the clock frequency ν and β2 are inversely proportional. In other words, the faster the 158QUID circuit is driven with AC external magnetic flux, the less clearly the transition between each quantum state of the 5QUID will appear in the circulating current. Clock Ins (bipolar = 0.
5 GHz), deity 80%, 7" = 3 mV, and assuming that ΔI ξ: 1, β is approximately 17.
It is. Furthermore, if a bridge type junction with a small capacitance at the junction is used, assuming a Δ work value of ξ=100, for example, it becomes π(0.6%).
次<、5QUIDルーグと磁気的に結合するインダクタ
ンスL4 i介して負荷Rtに電流を供給する場合につ
いて説明する。Next, a case will be described in which a current is supplied to the load Rt via the inductance L4i that is magnetically coupled to the 5QUID loop.
負荷Rtの両端とインダクタンスLtの両端トを接続し
てなる負荷ループt−流れる電流をItとすると、
I2〜=M +Lν由 00010041100.
.6)Is
′″″Trdt
こ\で、Isは5QUIDループを流れる電流、又は相
互インダクタンスでM−=kq、には結合係数である。If the current flowing through the load loop t formed by connecting both ends of the load Rt and both ends of the inductance Lt is It, then I2~=M+Lν 00010041100.
.. 6) Is ′″″Trdt Here, Is is the current flowing through the 5QUID loop, or the mutual inductance, and is a coupling coefficient for M-=kq.
Is
式(6)中もしくM、、−1(llz R1lとすると
、It起させると、Rtを流れる電流は5QUIDt−
流れる電流Isに比例する。またこれはRt→0という
超伝導リミットと似たような情況と解釈出来る。If Is in equation (6) or M,, -1(llz R1l, then when It is caused, the current flowing through Rt is 5QUIDt-
It is proportional to the flowing current Is. Moreover, this can be interpreted as a situation similar to the superconducting limit of Rt→0.
)lIz Rzl は
Lzω)〜 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・(りIs
となる、また仮に第2図の)中の動作期間中のdt=0
.つまシ直流電流であっても、動作期間の時t
間に1が時定数藍よシも十分短かければ、直流電流が指
数関数的に減衰する前に動作期間が終了する。このTc
−((互という条件は、7−=′L−DRt
ωとすると、
1、lω)2πDRj ・・・・・・・・・・・・・
・・(8〕となる。Dはデエーティであシ、D#1であ
るので、式(8)は式(7)と同一な条件であるのがわ
かる。)lIz Rzl is Lzω)~ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
...dt=0 during the operation period (when RIs is reached, and if it is shown in FIG. 2)
.. Even if it is a direct current, if the time constant t during the operating period is sufficiently short, the operating period will end before the direct current decays exponentially. This Tc
-((The mutual condition is 7-='L-DRt
If ω, then 1, lω)2πDRj ・・・・・・・・・・・・・・・
...(8).Since D is DAT and D#1, it can be seen that equation (8) has the same conditions as equation (7).
以上を要約すると、第2図(b)のような台形波形を持
つIsの動作期間と非動作期間のいずれにおいても、式
(7)または式(8)の条件を満していれば、几l中に
は同じような台形波形の電流が流れる。To summarize the above, if the condition of equation (7) or equation (8) is satisfied in both the operating period and non-operating period of Is having a trapezoidal waveform as shown in FIG. 2(b), A current with a similar trapezoidal waveform flows through L.
次に実施例の動作について説明する。Next, the operation of the embodiment will be explained.
上述したように、入力インダクタLpに正弦波電流Ip
を流すと5QUID/I/−ブ7に誘起される電流Is
は第2図(b)に示すように台形波形を有する。そΔ工
の時の動作期間中の電流変化量πは式(4)によって表
わされる。またデエーティDはIpの最大値t L p
とLlの磁気的結合係数及びジヲセ7ソン接合6の最大
ジョセフンン電流工0によって決まる。そして式(7)
または式(8)の条件が満足されれば、負荷ループ8中
には第2図(b)の如くの台形波形電流が誘起され、5
SQUIDループ7と負荷ループ8はおたがいに結合し
ているので、5QUIf)のインダクタンス<Ln+L
x)及び負荷ループインダクタンスL、の有効式(9)
中にはLzとLz の結合係数である。式(4)。As mentioned above, a sine wave current Ip is applied to the input inductor Lp.
When flowing, the current Is induced in 5QUID/I/-B7
has a trapezoidal waveform as shown in FIG. 2(b). The amount of change in current π during the operation period when ∆ is expressed by equation (4). In addition, the data D is the maximum value of Ip t L p
It is determined by the magnetic coupling coefficient of Ll and the maximum current of the Josephson junction 6. and equation (7)
Alternatively, if the condition of equation (8) is satisfied, a trapezoidal waveform current as shown in FIG. 2(b) is induced in the load loop 8, and 5
Since the SQUID loop 7 and the load loop 8 are coupled to each other, the inductance of 5QUIf)<Ln+L
x) and load loop inductance L, effective equation (9)
Among them is the coupling coefficient between Lz and Lz. Formula (4).
工3と11 の関係は、式(7)の条件が満された時
には、
式(10)でN[C2の超伝導インダクタL2の捲数れ
ている各ジョセフソンディジタルゲート3のゲートバイ
アス電流をIgとすると、工tの最大値Iz(max)
= nIgであるので、式(7)、 (9) 、 (
10)したがって式(5)よ、jsQUIDループのβ
の値が定められ、式αl)によってインダクタンスLl
+ Ll。The relationship between equations 3 and 11 is as follows: When the condition of equation (7) is satisfied, the gate bias current of each Josephson digital gate 3 in which the superconducting inductor L2 of N[C2 is wound is expressed by equation (10). If Ig, the maximum value of t is Iz (max)
= nIg, so equations (7), (9), (
10) Therefore, according to equation (5), β of the jsQUID loop
The value of the inductance Ll is determined by the formula αl)
+ Ll.
L、の値が制限される0式(11)から、Ll<<Lz
と仮定すると、次の不等式が成シ立つ。From equation (11) in which the value of L is limited, Ll<<Lz
Assuming that, the following inequality holds.
実際の数値を使って解析を以下にする。シ=−2π
0.9. Ig=0.1mA、捲数比N=100. R
=100゜n=100 とすると式(12)からLz
<<20nHとなる。そこでL z w l n Hと
すると式(11)からLt==いう条件とも一致する0
以上のような素子パラメータでwc1図のような回路を
構成すると、各ジ冒セフノンディジタルケートには@2
図伽)のような台形波形雪泥が流れる。The analysis below uses actual numbers. ci=-2π 0.9. Ig=0.1mA, turns ratio N=100. R
=100゜n=100, then from equation (12) Lz
<<20nH. Therefore, if we set L z w l n H, then from equation (11) we get 0, which also matches the condition Lt==.
If you configure a circuit like the one shown in the wc1 diagram with the above element parameters, each digital circuit will have @2
Trapezoidal wave-shaped snow and mud flows as shown in Figure 3.
またし=(Lx+Lz)1t−負荷ループ内の抵抗数分
−七も含めた時の5QUIDルーズの有効インダクタン
スだとすると
dIs dIs dL!L“−=(L
t+Lz) +M ・・・・・・・旧・・(
13)dt dt dt
となる0式(]3)と式(6)を使うと、となる。この
式04)の最後の項は
という条件が満足すれば無視する事が出来る。式いう式
(11)の前提とほぼ一致するので、L′さL′=*L
1+L、 (1−k ” ) ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・(16)となる。したがって
5QUIDループには抵抗負荷の影響は表われない。Also, if it is the effective inductance of 5QUID loose when including = (Lx + Lz) 1t - number of resistors in the load loop - 7, then dIs dIs dL! L"-=(L
t+Lz) +M ・・・・・・Old・・・(
13) Using equation 0 (]3) and equation (6), which yields dt dt dt , we get: The last term of this equation 04) can be ignored if the following condition is satisfied. This almost matches the premise of equation (11), so L'L'=*L
1+L, (1-k”) ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・(16) Therefore, the influence of the resistive load does not appear on the 5QUID loop.
本発明のジ百セフソンレギエレータは、各ジョセフソン
ディジタルゲートに台形波形W流を供給出来、ま九従米
のジ1セフンンレギエレータに比べ下記のような改善が
もたらされる。The Josephson regiator of the present invention is capable of supplying a trapezoidal waveform W flow to each Josephson digital gate, and provides the following improvements over the conventional Ji1 Sephun regierator.
(1)従来のジ菖セ7ソンレギエレータよシも小さな動
作期間中のt流値変動が得られる。(1) Smaller fluctuations in the t-flow value during the operating period can be obtained than in the conventional diode regulator.
(2)S QU I Dループ中のジョセフソン接合は
抵抗状態に瞬間的に移行するだけなので発熱量は少なく
。(2) The Josephson junction in the SQUID loop only instantaneously transitions to a resistance state, so the amount of heat generated is small.
また従来のジ1セフソンレギエレータのように単粒子ト
ンネリングI−V特性を利用していないので発熱によっ
て動作期間中の電流値変動が劣化しない。Furthermore, since the single particle tunneling IV characteristic is not utilized unlike the conventional di-1 Cefson regierator, the current value fluctuation during the operation period does not deteriorate due to heat generation.
(3)従来のジ目セフンンレギエレータの出力HIgv
g
−]、であるので、ジョセフソンディジタルゲートの臨
界電流Icが設計値がズレると、Ig=αIc とい
う最適バイアス条件が保持出来ない。(3) Output HIgv of conventional jime sefunn regulator
g − ], therefore, if the critical current Ic of the Josephson digital gate deviates from its designed value, the optimum bias condition of Ig=αIc cannot be maintained.
本発明のジlセフソンレギエレータの出力h8QUID
ループ中のジョセフソン接合の最大ジョセフソン電流値
Ioに比例する。従ってもしジョセフソンディジタルゲ
ートとS QU I Dループ中のジョセフソン接合が
同じプロセス条件で製作させられたならば、それらは同
様な比率で設計値よりズレるので、最適なバイアス条件
が必ず保たれる。Output h8QUID of the Gil Sefson regierator of the present invention
It is proportional to the maximum Josephson current value Io of the Josephson junction in the loop. Therefore, if the Josephson digital gate and the Josephson junction in the SQUID loop are fabricated under the same process conditions, they will deviate from their design values by similar proportions, ensuring that optimal bias conditions are maintained. .
以上説明したように本発明は8QUIDの非線型循FI
I′M流を超伝導負荷インダクタで取り出し、ドロッピ
ング抵抗を介してジョセフソンゲートに供給することに
よシ、極めて安定にジョセフソンディジタル回路を動作
させることができるという効果がある。As explained above, the present invention is an 8QUID nonlinear circular FI.
By extracting the I'M current using a superconducting load inductor and supplying it to the Josephson gate via a dropping resistor, the Josephson digital circuit can be operated extremely stably.
第1図は本発明の一笑施例の回路図、第2図(a)は単
接合i!3QUIDの循環電流と外部磁界の関係を示す
特性図、第2図Φ)は単接合5QUIDを正弦波磁場で
駆動した時の循環電流と時間の関係を示す特性図、第2
図(C)は第2図Q))の部分拡大図、第3図は従来型
のレギユレータの回路図、第4図(a)は従来のジ1セ
フソンレギエレータ接合のI−V特性、第4図の)従来
のジ曹セフソンレギエレータの入力と出力の電流波形図
である。
1・・・・・・レギエレータ接合、2・・・・・・ドロ
ッピイング抵抗、3・・・・・・ジlセフソンディジタ
ルゲート、4・・・・・・ゲート負荷抵抗、5・・・・
・・電源バス、6・・・・・・ジョセフノン接合、7・
・・・・・5QUIDループ、8・・・・・・負荷ルー
プ、9・・・・・・入力インダクタ、10・・・・・・
第1の超伝導インダクタ、11・・・・・・第2の超伝
導インダクタ、12・・・・・・超伝導負荷インダクタ
、13代理人 弁理士 内 原 晋 ・−ニー、
−矛 2′yM
CC)
第 3 図
5蛋澄バス
$4− 図
(d)FIG. 1 is a circuit diagram of a simple embodiment of the present invention, and FIG. 2(a) is a single junction i! A characteristic diagram showing the relationship between the circulating current of a 3QUID and an external magnetic field.
Figure (C) is a partially enlarged view of Figure 2 (Q)), Figure 3 is a circuit diagram of a conventional regulator, and Figure 4 (a) is the I-V characteristic of a conventional di-1 Sefson regulator junction. , FIG. 4) is a diagram of input and output current waveforms of a conventional dicarbonate Sefson regierator. 1...Regiator junction, 2...Dropping resistance, 3...Digital Sefson digital gate, 4...Gate load resistance, 5...
...Power bus, 6...Joseph non-junction, 7.
...5QUID loop, 8...Load loop, 9...Input inductor, 10...
First superconducting inductor, 11...Second superconducting inductor, 12...Superconducting load inductor, 13 Agent: Susumu Uchihara, patent attorney.
-Year 2'yM CC) 3rd Figure 5 Kasumi Bus $4- Figure (d)
Claims (1)
ング状に接続した超伝導量子干渉計と、前記第1の超伝
導インダクタと磁気的に結合した入力インダクタと、前
記第2の超伝導インダクタと磁気的に結合した超伝導負
荷インダクタンタと、前記超伝導負荷インダクタンタの
両端子間に一つ又は複数個並列接続されて挿入された、
一のジョセフソンゲートと一のドロッピング抵抗の直列
回路を含む単位回路とを有することを特徴とするジョセ
フソンレギュレータ。A superconducting quantum interferometer in which a Josephson junction, first and second superconducting inductors are connected in a ring shape, an input inductor magnetically coupled to the first superconducting inductor, and the second superconducting inductor. a superconducting load inductor magnetically coupled to the superconducting load inductor, and one or more superconducting load inductors connected in parallel and inserted between both terminals of the superconducting load inductor.
A Josephson regulator comprising a unit circuit including a Josephson gate and a series circuit of a dropping resistor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61055673A JPH0619684B2 (en) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | JOSEPHSON REGUILLER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61055673A JPH0619684B2 (en) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | JOSEPHSON REGUILLER |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62211712A true JPS62211712A (en) | 1987-09-17 |
JPH0619684B2 JPH0619684B2 (en) | 1994-03-16 |
Family
ID=13005393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61055673A Expired - Lifetime JPH0619684B2 (en) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | JOSEPHSON REGUILLER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0619684B2 (en) |
-
1986
- 1986-03-12 JP JP61055673A patent/JPH0619684B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0619684B2 (en) | 1994-03-16 |
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