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JPH028491B2 - - Google Patents
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JPH028491B2 - - Google Patents

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JPH028491B2
JPH028491B2 JP59217335A JP21733584A JPH028491B2 JP H028491 B2 JPH028491 B2 JP H028491B2 JP 59217335 A JP59217335 A JP 59217335A JP 21733584 A JP21733584 A JP 21733584A JP H028491 B2 JPH028491 B2 JP H028491B2
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josephson
current
circuit
frequency divider
flip
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JP59217335A
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Juji Hatano
Yutaka Harada
Kunio Yamashita
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体基板上に形成される直流駆動
型のジヨセフソン論理回路を組合せてなる分周器
に係り、特に、ジヨセフソン・コンピユータに適
用して好適なものとするように動作速度の高速化
を図つた直流駆動型ジヨセフソン分周器に関する
ものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a frequency divider formed on a semiconductor substrate by combining DC-driven Josephson logic circuits, and is particularly applicable to Josephson computers. The present invention relates to a DC-driven Josephson frequency divider which is designed to increase its operating speed to make it suitable.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

第1図〜第7図により従来技術とその問題点を
説明する。従来、半導体集積回路による分周器と
しては種々の方式のものが提案されている。例え
ばCharles A Lietchi、“A GaAs MSI Word
Generator Operating at 5 G bist/s
Data Rate”IEEE J.of Microwave Thechnics
and Theory、Vol.MTT−30、No.7、1980、
P.988には6.5GHzで動作するGaAs電界効果トラ
ンジスタで構成される分周器が開示されている。
消費電力は1ビツト当り約100mWと見積られる。
このような分周器は論理ゲートを組合せて構成さ
れている。ジヨセフソン論理回路も論理ゲートを
構成できるので、分周器を構成することができ
る。特にジヨセフソン論理回路は従来の半導体素
子を上回る超高速動作を特徴とするので、従来に
ない高速動作の分周器が構成されることが期待さ
れる。実際、H.C.Jones、“Self−Activating
Toggle”IBM Technical Disclosure Bulletin、
Vol.23、No.9、Feb.1981にはジヨセフソン論理回
路を用いた分周器が開示されている。上記文献に
おいては交流駆動型回路が使用されている。交流
駆動方式では、ジヨセフソン論理回路を流れる電
流波形は第1図に示すような矩形波になる。第1
図において、電流が平坦値に保たれる領域1の部
分が有効期間で、この期間に論理動作が進行す
る。領域2の部分は駆動用電源の極性が切替わる
無効期間であり、論理動作は進行しない。交流駆
動回路においては領域2の部分を小さくしすぎる
とパンチスルー現象と呼ばれる誤動作が生じてし
まう。この現象は、E.P.Harris、“Punchthrough
in Josephson Logic Devices”IEEE Trans.on
Magnetics、Vol.MAG−17、No.1、Jan.1981、
PP603−606に開示されている。例えば、誤動作
の確率を10-22に抑えるためには領域2は200ps
(ピコ秒)以上なくてはならない。すると分周器
の可動周波数の上限は5GHz(第1図の正半分と
負半分の各を独立の期間と考える)以下となり、
従来の半導体回路構成の場合を下回る性能しか出
すことができない。このような困難に対処するた
めの1つの解決策は直流駆動型回路を使用するこ
とである。直流駆動型ジヨセフソン論理ゲートと
しては種々のものが知られているが、代表的なも
のとしてCurrent Steering Circuit(以下CS回路
と呼ぶ)及びHybrid Unlatching Flip Flop
Logic Element(以下HUFFLEと略記する)が挙
げられる。これらは、S.M.Faris、“Loop
Decoder for Josephson Memory Arrays”
IEEE Journal of Solid State Circuits、Vol.
SC−14、No.4、Aug.1979、pp.699−707及びA.F.
Hebard他、“A DC−Powered Josephson
Flip Flop”IEEE Trans.on Magnetics、Vol.
MAG−15、No.1、Jan.にそれぞれ開示されてい
る論理ゲートである。
The prior art and its problems will be explained with reference to FIGS. 1 to 7. Conventionally, various types of frequency dividers using semiconductor integrated circuits have been proposed. For example, Charles A Lietchi, “A GaAs MSI Word
Generator Operating at 5 Gbist/s
Data Rate”IEEE J.of Microwave Thechnics
and Theory, Vol.MTT−30, No.7, 1980,
P.988 discloses a frequency divider composed of GaAs field effect transistors operating at 6.5GHz.
Power consumption is estimated to be approximately 100mW per bit.
Such a frequency divider is constructed by combining logic gates. Josephson logic circuits can also form logic gates, so they can form frequency dividers. In particular, Josephson logic circuits are characterized by ultra-high-speed operation that exceeds conventional semiconductor devices, so it is expected that frequency dividers with unprecedented high-speed operation will be constructed. In fact, HC Jones, “Self-Activating
Toggle”IBM Technical Disclosure Bulletin,
Vol. 23, No. 9, Feb. 1981 discloses a frequency divider using Josephson logic circuits. In the above document, an AC driven circuit is used. In the AC drive system, the waveform of the current flowing through the Josephson logic circuit becomes a rectangular wave as shown in FIG. 1st
In the figure, a region 1 in which the current is kept at a flat value is a valid period, and the logic operation proceeds during this period. Region 2 is an invalid period during which the polarity of the driving power source is switched, and no logic operation proceeds. In an AC drive circuit, if the region 2 is made too small, a malfunction called a punch-through phenomenon will occur. This phenomenon is described by EPHarris, “Punchthrough
in Josephson Logic Devices”IEEE Trans.on
Magnetics, Vol.MAG−17, No.1, Jan.1981,
Disclosed in PP603-606. For example, in order to suppress the probability of malfunction to 10 -22 , region 2 is 200 ps.
(picoseconds) or more. Then, the upper limit of the movable frequency of the frequency divider will be 5 GHz or less (considering the positive and negative halves of Figure 1 as independent periods),
The performance can be lower than that of conventional semiconductor circuit configurations. One solution to address these difficulties is to use DC driven circuits. Various types of DC-driven Josefson logic gates are known, but the representative ones are Current Steering Circuit (hereinafter referred to as CS circuit) and Hybrid Unlatching Flip Flop.
One example is Logic Element (hereinafter abbreviated as HUFFLE). These are SMFaris, “Loop
Decoder for Josephson Memory Arrays”
IEEE Journal of Solid State Circuits, Vol.
SC-14, No. 4, Aug. 1979, pp. 699-707 and AF
Hebard et al., “A DC-Powered Josephson
Flip Flop” IEEE Trans.on Magnetics, Vol.
These are logic gates disclosed in MAG-15, No. 1, Jan.

以下、CS回路及びHUFFLEの動作を図を用い
て説明する。CS回路及びHUFFLEは基本的には
2個のジヨセフソン素子とインダクタンス、抵抗
の組合せで構成されている。1個のジヨセフソン
素子とは、単独のジヨセフソン接合または複数の
ジヨセフソン接合からなるジヨセフソン磁気量子
干渉計である。このジヨセフソン素子のしきい値
特性が第2図に示すものであるとする。第2図に
おいて、11がしきい値曲線を示し、12はジヨ
セフソン素子、Igはゲート電流、Icは制御電流、
IBはバイアス電流である。CS回路、HUFFLEに
おいては、それらを構成する2個のジヨセフソン
素子の動作点が、交互に点13,14のような位
置をとるようにバイアス電流IBが設定される。
CS回路の構成を第3図に示す。第3図において、
G1,G2はそれぞれジヨセフソン素子、Igはゲー
ト電流、Iioは入力電流、IBはバイアス電流、I1
びI2はそれぞれ左側のループ及び右側のループを
流れる電流、L1及びL2はインダクタンスである。
L1,L2の比は1:3程度以上離れている。これ
は初期設定のためである。バイアス電流IB1,IB2
を適当に(即ち第2図の動作点13,14を実現
するように)設定した場合、第4図に示すような
入出特性を示す。第4図aは入力電流Iioを、bは
それぞれのループの出力電流I1,I2を示してい
る。なお、CS回路においては、ジヨセフソン素
子に並列にダンピング抵抗を設けるのが普通であ
るが、第2図では省略されている。同様に、
HUFFLEの回路構成と入出力特性を第5図、第
6図に示す。Lは負荷インダクタンス、RLは負
荷抵抗、Iputは出力電流であり、その他の符号は
第3図の場合と同じである。バイアス電流IBは、
この場合も第2図の動作点13,14が実現され
るように設定される。
The operation of the CS circuit and HUFFLE will be explained below using diagrams. The CS circuit and HUFFLE basically consist of a combination of two Josephson elements, inductance, and resistance. One Josephson element is a Josephson magnetic quantum interferometer consisting of a single Josephson junction or a plurality of Josephson junctions. It is assumed that the threshold characteristic of this Josephson element is as shown in FIG. In FIG. 2, 11 indicates a threshold curve, 12 is a Josephson device, I g is a gate current, I c is a control current,
I B is the bias current. In the CS circuit and HUFFLE, the bias current I B is set so that the operating points of the two Josephson elements constituting them alternately take positions such as points 13 and 14.
Figure 3 shows the configuration of the CS circuit. In Figure 3,
G 1 and G 2 are Josephson elements, I g is the gate current, I io is the input current, I B is the bias current, I 1 and I 2 are the currents flowing through the left loop and right loop, respectively, L 1 and L 2 is inductance.
The ratio of L 1 and L 2 is about 1:3 or more. This is for initial settings. Bias current I B1 , I B2
When set appropriately (that is, so as to realize operating points 13 and 14 in FIG. 2), input and output characteristics as shown in FIG. 4 are obtained. FIG. 4a shows the input current Iio , and b shows the output currents I1 and I2 of each loop. Note that in a CS circuit, it is common to provide a damping resistor in parallel with the Josephson element, but this is omitted in FIG. Similarly,
The circuit configuration and input/output characteristics of HUFFLE are shown in Figures 5 and 6. L is the load inductance, R L is the load resistance, I put is the output current, and the other symbols are the same as in FIG. The bias current I B is
In this case as well, settings are made so that operating points 13 and 14 in FIG. 2 are realized.

CS回路及びHUFFLEは多数決論理動作を行
う。従つてバイアス電流の大きさを適当に設定
し、かつ入力の向きを適当に設定することによ
り、OR、AND、NOR、NANDの任意の機能を
CS回路あるいはHUFFLEによつて実現させるこ
とができる。
The CS circuit and HUFFLE perform majority logic operation. Therefore, by appropriately setting the magnitude of the bias current and the direction of the input, any function of OR, AND, NOR, or NAND can be performed.
This can be realized by a CS circuit or HUFFLE.

ここで、第7図に既存の半導体回路で構成され
た分周器の回路図の一例を示す。これは、SEM
−ICONDUCTR DATA BOOK(TTL)
HITACHI、1980、P.90に開示されているもので
ある。2個のNAND素子と、4個のAND素子
と、2個のNOR素子とで構成され、入力信号
CLKに対してQ出力または出力は半分の周波
数に分周される。第7図の各ゲートをそれぞれ
CS回路またはHUFFLEで置換するとすれば分周
回路が得られるが、回路の集積度と速度に限界が
ある。CS回路及びHUFFLEの動作速度はダンピ
ング抵抗、負荷抵抗の大きさにもよるが、主とし
て負荷インダクタンス(第3図のL1+L2、第5
図のL)に依存する。そしてこれらのインダクタ
ンスはある一定値以上の値になるようにしないと
ゲート動作が不安定になる。例えばジヨセフソン
素子として、臨界電流密度が1000A/cm2、接合面
積が5μmφのジヨセフソン接合2個からなる2
接合ジヨセフソン磁気量子干渉計を使用した場
合、CS回路ではL1+L260PH、HUFFLEではL
40PHである必要がある。この時のゲート遅延時
間(入力がジヨセフソン素子のしきい値を越えた
時点から出力が定常値の90%に達する時点までの
時間)はそれぞれ約30ps及び45psとなる。さて、
第7図の回路における臨界パスは3段のゲートを
含む。従つて論理ゲートとしてCS回路を用いた
場合、入力信号CLKの半周期は概ね90ps以上な
くてはならずHUFFLEを用いた場合は135ps以上
なくてはならないことになり、分周器の可動周波
数の上限は5.5GHz及び3.7GHzとなり、やはり従
来のGaAs電界効果トランジスタで構成される
6.5GHzで動作する分周器(前述したCharles A
Lietchiの文献)を下回る性能しか出すことが
できない。
Here, FIG. 7 shows an example of a circuit diagram of a frequency divider constructed from an existing semiconductor circuit. This is an SEM
−ICONDUCTR DATA BOOK (TTL)
HITACHI, 1980, P.90. Consists of 2 NAND elements, 4 AND elements, and 2 NOR elements, and input signal
The Q output or output is divided by half the frequency with respect to CLK. Each gate in Figure 7
If you replace it with a CS circuit or HUFFLE, you can get a frequency divider circuit, but there are limits to the circuit's integration and speed. The operating speed of the CS circuit and HUFFLE depends on the magnitude of the damping resistance and load resistance, but mainly depends on the load inductance (L 1 +L 2 in Figure 3,
It depends on L in the figure. Unless these inductances are set to a certain value or more, the gate operation will become unstable. For example, as a Josephson element, the critical current density is 1000 A/cm 2 and the junction area is 5 μmφ.
When using a junction Josephson magnetic quantum interferometer, L 1 + L 2 60PH in CS circuit, L in HUFFLE
Must be 40PH. The gate delay times at this time (the time from the time when the input exceeds the threshold of the Josephson element until the time when the output reaches 90% of the steady value) are approximately 30 ps and 45 ps, respectively. Now,
The critical path in the circuit of FIG. 7 includes three stages of gates. Therefore, when a CS circuit is used as a logic gate, the half cycle of the input signal CLK must be approximately 90 ps or more, and when a HUFFLE is used, it must be 135 ps or more, which increases the frequency of the divider's movable frequency. The upper limit will be 5.5GHz and 3.7GHz, and will also be composed of conventional GaAs field effect transistors.
Frequency divider operating at 6.5GHz (Charles A.
Lietchi's literature).

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、従来技術での上記した問題点
を解決し、直流駆動型ジヨセフソン集積回路によ
り、既存の半導体素子からなる分周器を上回る高
速動作が可能であり、かつ誤動作をしにくい分周
器を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art, and to use a DC-driven Josephson integrated circuit, it is possible to operate at higher speeds than existing frequency dividers made of semiconductor elements, and it is less likely to malfunction. The aim is to provide peripheral equipment.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明はかかる目的を達成するため、以下のよ
うな構成をとる。
In order to achieve this object, the present invention has the following configuration.

すなわち、第1、第2のジヨセフソン素子を有
する第1のフリツプフロツプ回路と、第3、第4
のジヨセフソン素子を有する第2のフリツプフロ
ツプ回路と、上記第1ないし第4のジヨセフソン
素子にバイアス電流を与える手段とを有し、上記
第1、第2のフリツプフロツプ回路を互いに接続
してなる直流駆動型ジヨセフソン分周器であつ
て、 上記第1ないし第4のジヨセフソン素子は、
各々、その内部にジヨセフソン接合を含んでな
り、 上記第1ないし第4のジヨセフソン素子には、
各々、被分周入力信号と、当該ジヨセフソン素子
の属するフリツプフロツプ回路とは異なるフリツ
プフロツプ回路からの信号が与えられるごとく構
成されてなり、 上記バイアス電流は、上記第1ないし第4の
各々のジヨセフソン素子における上記被分周入力
信号と上記異なるフリツプフロツプ回路からの信
号の和が、第1のジヨセフソン素子−第3のジヨ
セフソン素子−第2のジヨセフソン素子−第4の
ジヨセフソン素子の順に順次当該ジヨセフソン素
子の閾値を越えるごとく設定されることを特徴と
する。
That is, a first flip-flop circuit having first and second Josephson elements, and a third and fourth flip-flop circuit having first and second Josephson elements.
A DC drive type flip-flop circuit comprising: a second flip-flop circuit having a Josephson element; and means for applying a bias current to the first to fourth Josephson elements; the first and second flip-flop circuits are connected to each other; It is a Josephson frequency divider, and the first to fourth Josephson elements are:
Each of the first to fourth Josephson elements includes a Josephson junction therein;
Each of the Josephson elements is configured to receive a frequency-divided input signal and a signal from a flip-flop circuit different from the flip-flop circuit to which the Josephson element belongs, and the bias current is applied to each of the first to fourth Josephson elements. The sum of the frequency-divided input signal and the signals from the different flip-flop circuits determines the threshold value of the Josephson element in the order of the first Josephson element - the third Josephson element - the second Josephson element - the fourth Josephson element. It is characterized by being set so as to exceed.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

直流駆動型ジヨセフソン・フリツプフロツプ回
路を組合せた分周器の実施例を以下に述べる。ま
ず、フリツプフロツプ回路としてCS回路を用い
た最も基本的な分周器を第8図を用いて説明す
る。
An embodiment of a frequency divider in which a DC-driven Josephson flip-flop circuit is combined will be described below. First, the most basic frequency divider using a CS circuit as a flip-flop circuit will be explained using FIG.

この分周器は第8図aに示すように2個のCS
回路CS1,CS2を縦続に接続した形となつてい
る。第8図aで、71,72,73,74はCS
回路CS1,CS2の構成要素となるジヨセフソン
素子で、ここでは非対称2接合磁気量子干渉計を
用いており、このうち、71,72はゲート電流
Igの電流源75により、73,74は同じく電流
源76によりそれぞれ駆動されている。各ジヨセ
フソン素子はそれぞれ3本の制御線を有する。配
線78は素子71,72にバイアス電流Ib1を与
え、配線79は素子73,74にバイアス電流
Ib2を与える。配線77は入力電流INが流れる配
線である。ジヨセフソン素子の構造を第8図bに
示す。この素子はジヨセフソン接合J1,J2と
これらを結ぶインダクタンスLによつて閉路を形
成している。3本の制御線85,86,87は磁
気的にインダクタンスLと結合している。制御線
85,86,87を流れる電流を夫々IC,IC2
IC3とする。RDはダンピング抵抗である。この素
子のしきい値曲線を第8図cに示す。横軸は制御
電流IC、縦軸はゲート電流IGである。
This frequency divider consists of two CSs as shown in Figure 8a.
The circuits CS1 and CS2 are connected in series. In Figure 8a, 71, 72, 73, 74 are CS
Josephson elements are the constituent elements of circuits CS1 and CS2, and here an asymmetric two-junction magnetic quantum interferometer is used, of which 71 and 72 are gate current
73 and 74 are respectively driven by a current source 75 of Ig , and a current source 76. Each Josephson element has three control lines. Wiring 78 applies bias current I b1 to elements 71 and 72, and wiring 79 applies bias current to elements 73 and 74.
I give b2 . The wiring 77 is a wiring through which the input current IN flows. The structure of the Josephson device is shown in FIG. 8b. This element forms a closed circuit with Josephson junctions J1 and J2 and an inductance L connecting them. The three control lines 85, 86, 87 are magnetically coupled to the inductance L. The currents flowing through the control lines 85, 86, and 87 are respectively I C , I C2 ,
Let it be I C3 . R D is the damping resistance. The threshold curve of this device is shown in FIG. 8c. The horizontal axis is the control current I C and the vertical axis is the gate current I G.

ゲート電流はIgで一定なので、動作点はA上に
存在する。
Since the gate current is constant at Ig , the operating point exists on A.

制御線85,86,87を流れる電流の和によ
り、A上の動作点が定まる。素子が非対称構造で
あるため、しきい値曲線88の形状は非対称とな
る。このような非対称とする理由は、Bにおける
しきい値曲線88の勾配ΔIg/ΔICを急峻なもの
とし、予想されるノイズ、クロストーク等に由来
するゲート電流Igの変動により、閾値電流ITHC
変動を抑えて安定な動作領域を得るためである。
非対象であるため、ゲート電流が注出する部分に
Cのマークを付してある。ダンピング抵抗RD
大きさは、J1,J2の接合容量をCJとし、素子
71,72とインダクタンス80で形成される閉
ループの全インダクタンスをLTとすると のように選ばれる。第8図cにはバイアス電流
Ib1及びIb2の設定法もあわせて示されている。即
ち、 の関係にある。入力電流INはIg/2のオフセツ
トを有し、ピーク・ツウ・ピークの振幅がIgであ
る正弦波もしくはそれに類似波形を有する電流で
ある。
The operating point on A is determined by the sum of the currents flowing through the control lines 85, 86, and 87. Due to the asymmetric structure of the device, the shape of threshold curve 88 is asymmetric. The reason for this asymmetry is that the gradient ΔI g /ΔI C of the threshold curve 88 at B is steep, and the threshold current This is to suppress fluctuations in I THC and obtain a stable operating range.
Since it is asymmetrical, a mark C is attached to the part where the gate current is injected. The magnitude of the damping resistance R D is determined by the following equation: where C J is the junction capacitance of J1 and J2, and L T is the total inductance of the closed loop formed by elements 71 and 72 and inductance 80. is chosen as. Figure 8c shows the bias current
The method for setting I b1 and I b2 is also shown. That is, There is a relationship between The input current IN has an offset of I g /2 and has a sine wave or similar waveform with a peak-to-peak amplitude of I g .

この分周器の動作を第8図eにより説明する。
それに先立ち、各素子の名称と出力電流の名称を
第8図dのように定める。即ち、素子71,7
2,73,74をそれぞれQ1A,Q1B,Q2A,Q2B
とし、それぞれの出力電流をI1A,I1B,I2A,I2B
する。素子Q1Aには3電流+IN、Ib1,I2Aが入力
される。同様に、Q1Bには+IN,Ib1,I2Bが、Q2A
には−IN,Ib2,I1Bが、Q2Bには−IN,Ib2,I1A
入力される。第8図cに示したような大きさにバ
イアス電流Ib1及びIb2を定めると入力電流INの変
化に従つて各素子の入力は第8図eに示すように
変化する。同図において、矢印の長さは電流の大
きさを、矢印の向きは電流の方向を示している。
まず、初期状態として入力電流INが零であり、
ゲート電流Igが零からゆるやかに定常値まで上げ
られたとする。第8図aにおける不均等化インダ
クタンス80及び81が82,83に比べて十分
大きいと、ゲート電流IgはほとんどQ1B及びQ2B
流れ、I1A≒I2A≒0、I1B≒I2B≒Ig=Iとなる。こ
のとき第8図eの91の欄に、各矢印の大きさで
示す電流が各制御線を流れ、合計ではその下の9
6の計の欄に矢印で示すような電流が流れてい
る。これによりQ2Aのみで制御線電流の和が閾値
ITHCを越えるが、Q2Aにははじめからゲート電流
が流れていないため出力電流の状態に変化はな
い。この状態で入力電流INが0からIに上げら
れると各素子の各制御線には92の欄に示す電流
が流れることになり、合計では97の欄に示すよ
うな電流となる。これによりQ1Bのみで制御線電
流の和が閾値ITHCを越える。Q1Bにはこの時点で
ゲート電流Igが流れているからQ1Bは零電圧状態
から電圧状態にスイツチする。すると今までQ1B
に流れていたゲート電流はほぼ全量がQ1Aの方に
流れI1A≒I、I1B≒0となる。Q1Bのゲート電流が
零に近付いた時点でQ1Bは再び零電圧状態に復帰
する。Q1Aの制御線電流の和はITHC以下であるか
らQ1Aは依然として零電圧状態にある。I1Aが0か
らIに増加したことによりQ2Bの制御線入力の和
は増加しはするが依然としてITHC以下であり零電
圧状態のままである。I1BがIから0に減少した
ことによりQ2Aの制御線入力の和は減少するが依
然としてITHC以下であることは変らず零電圧状態
のままである。
The operation of this frequency divider will be explained with reference to FIG. 8e.
Prior to that, the name of each element and the name of the output current are determined as shown in FIG. 8d. That is, elements 71, 7
2, 73, 74 respectively Q 1A , Q 1B , Q 2A , Q 2B
and the respective output currents are I 1A , I 1B , I 2A , and I 2B . Three currents +IN, I b1 , and I 2A are input to element Q 1A . Similarly, Q 1B has +IN, I b1 , I 2B , and Q 2A
−IN, I b2 and I 1B are input to Q 2B , and −IN, I b2 and I 1A are input to Q 2B. When the bias currents I b1 and I b2 are set to the magnitudes shown in FIG. 8c, the input to each element changes as shown in FIG. 8e as the input current IN changes. In the figure, the length of the arrow indicates the magnitude of the current, and the direction of the arrow indicates the direction of the current.
First, as an initial state, the input current IN is zero,
Suppose that the gate current I g is gradually raised from zero to a steady-state value. When the disequilibrium inductances 80 and 81 in FIG. 8a are sufficiently larger than 82 and 83, most of the gate current I g flows to Q 1B and Q 2B , and I 1A ≒ I 2A ≒ 0, I 1B ≒ I 2B ≒I g =I. At this time, in column 91 of Figure 8e, the current shown by the size of each arrow flows through each control line, and the total is 91 below.
A current as shown by the arrow is flowing in the meter column of 6. This allows the sum of control line currents to reach the threshold value with only Q 2A .
Although I exceeds THC , there is no change in the state of the output current because no gate current flows through Q 2A from the beginning. When the input current IN is increased from 0 to I in this state, the current shown in column 92 flows through each control line of each element, resulting in a total current as shown in column 97. As a result, the sum of the control line currents exceeds the threshold value I THC only at Q 1B . Since the gate current I g is flowing through Q 1B at this point, Q 1B switches from the zero voltage state to the voltage state. Then until now Q 1B
Almost all of the gate current flowing in Q 1A flows toward Q 1A , so that I 1A ≒I and I 1B ≒0. When the gate current of Q 1B approaches zero, Q 1B returns to the zero voltage state again. Since the sum of the control line currents of Q 1A is less than I THC , Q 1A is still in a zero voltage state. As I 1A increases from 0 to I, the sum of control line inputs to Q 2B increases, but is still below I THC and remains in a zero voltage state. As I 1B decreases from I to 0, the sum of the control line inputs to Q 2A decreases, but it remains below I THC and remains in a zero voltage state.

すなわちI1A≒I、I1B≒0、I2A≒0、I2B≒Iと
なつたところで定常状態に達する。次にINが半
周期進んで0になると今度は各素子の制御線には
93の欄に示す電流が流れることになりQ2Bが零
電圧状態→電圧状態→零電圧状態のスイツチを起
こし、出力電流が切替る。以下同様に94の欄で
はQ1Aが、95の欄ではQ2Aがスイツチする。
That is, a steady state is reached when I 1A ≒I, I 1B ≒0, I 2A ≒0, and I 2B ≒I. Next, when IN advances by half a cycle and reaches 0, the current shown in column 93 flows through the control line of each element, and Q2B causes a switch from zero voltage state → voltage state → zero voltage state, and the output The current switches. Similarly, in the 94th column, Q 1A is switched, and in the 95th column, Q 2A is switched.

即ち、入力電流INの2周期に対して出力電流
I1A,I1B,I2A,I2Bは1周期の変化を示し、分周動
作が成立している。
In other words, for two periods of input current IN, output current
I 1A , I 1B , I 2A , and I 2B show changes of one cycle, and a frequency division operation is established.

さて、第8図の分周器の性能はまだ改善の余地
がある。再度CS回路の動作を検討する。第9図
aはCS回路の特定の構造を、第9図bはそのCS
回路負荷インダクタンスL1又はL2の大きさと時
間τの関係を示したものである。スイツチング時
間τは、入力が素子のしきい値を横切つた時点か
ら出力が定常値の90%に達する時点までの時間と
した。第9図aにおいて、101及び102は臨
界ジヨセフソン電流が0.2mA、接合容量が0.8pF
のジヨセフソン接合2個で構成された2接合磁気
量子干渉計である。このようなジヨセフソン接合
は鉛合金系電極を用い、臨界電流密度1000mA/
cm2である直径5μmのジヨセフソン接合により実
現される。このCS回路は負荷インダクタンスL2
が増加すると、図に示すようにスイツチング時間
τが増加する。L2があまり小さくなるとCS回路
の動作が起こらなくなるが、高速動作を目指すに
はL2は小さめがよい。
Now, there is still room for improvement in the performance of the frequency divider shown in FIG. Let's consider the operation of the CS circuit again. Figure 9a shows the specific structure of the CS circuit, and Figure 9b shows the CS circuit.
It shows the relationship between the magnitude of circuit load inductance L 1 or L 2 and time τ. The switching time τ was defined as the time from the time when the input crossed the threshold of the element until the time when the output reached 90% of the steady value. In Figure 9a, 101 and 102 have a critical Josephson current of 0.2 mA and a junction capacitance of 0.8 pF.
This is a two-junction magnetic quantum interferometer consisting of two Josephson junctions. This Josephson junction uses lead alloy electrodes and has a critical current density of 1000mA/
It is realized by a Josephson junction with a diameter of 5 μm, which is cm 2 . This CS circuit has a load inductance L 2
As , the switching time τ increases as shown in the figure. If L 2 is too small, the CS circuit will not operate, but if you are aiming for high-speed operation, it is better to keep L 2 small.

一方、前記第8図の回路では、負荷インダクタ
ンスという意味ではこのL2に相当するインダク
タンス80,81が巨大にならざるを得ない。こ
こでも素子として臨界ジヨセフソン電流が0.2m
A、接合容量が0.8pFのジヨセフソン接合2個で
構成される2接合磁気量子干渉計を用いた例をと
つて数値的な議論を行う。いま、全ての配線は
5μm幅であるとする。ジヨセフソン素子を構成
する各電極及び絶縁膜の膜厚は公知例J.H.
Greiner他“Fabrication Process for
Josephson Integrated Circuits”IBM J.Res.
Develop Vol.24、No.2、March、1980に従う。
するとL1は概ね50PHを下回ることはできない。
したがつてL2150PHでなくてはならず、L2を大
きくする分だけCS回路の動作が遅くなる。
On the other hand, in the circuit shown in FIG. 8, the inductances 80 and 81 corresponding to L 2 must be enormous in terms of load inductance. Again, the critical Josephson current for the element is 0.2 m.
A. We will discuss numerically using an example using a two-junction magnetic quantum interferometer consisting of two Josephson junctions with a junction capacitance of 0.8 pF. All wiring is now
Assume that the width is 5 μm. The thickness of each electrode and insulating film constituting the Josephson device is based on the known example JH.
Greiner et al. “Fabrication Process for
Josephson Integrated Circuits”IBM J.Res.
According to Develop Vol.24, No.2, March, 1980.
Then, L 1 cannot generally fall below 50PH.
Therefore, L 2 must be 150PH, and the operation of the CS circuit becomes slower as L 2 becomes larger.

そこで、第3図のI1とI2の両方を出力電流とし
て用いることをせず、I2のみを用いることにすれ
ば次段の素子との結合で生じるインダクタンスは
全てL2側に付加され、L1は最小限に抑えられる。
このような思想を第8図の回路に適用した場合の
実施例を第10図を用いて説明する。第10図a
は分周器の構成を示す。111,112,11
3,114はジヨセフソン素子で第8図bに示し
た2接合磁気量子干渉計を用いる。111と11
2はゲート電流Igの電流源115により、113
と114は同じく電流源116によりそれぞれ駆
動される。118,119,120,121はそ
れぞれ素子111〜114にバイアス電流Ib1
Ib2,Ib3,Ib4を与える電流線である。117は入
力電流INが流れる配線である。第8図aの回路
との差はジヨセフソン素子112,114の出力
線が直接アースに接続され、一方ジヨセフソン素
子111の出力線については、素子113,11
4を介し、素子113の出力線については素子1
11,112を介してアースに接続されているこ
とである。つまり、素子111,113の出力線
の方が素子112,114の出力線よりもきわめ
て長くインダクタンスが大きいので第8図aに示
すインダクタンス80,81及び82,83が不
用である。バイアス条件を第10図bに示すしき
い値曲線122により説明する。ゲート電流Ig
おける素子のしきい値をITHCとすると である。入力電流INはI/2のオフセツトを有し、
ピーク・ツウ・ピークの振幅がIである正弦波も
しくは類似波形の電流である。この分周器の動作
を第10図cに示す。
Therefore, if we do not use both I 1 and I 2 in Figure 3 as output currents and instead use only I 2 , all the inductance generated by coupling with the next stage element will be added to the L 2 side. , L 1 is minimized.
An embodiment in which such a concept is applied to the circuit shown in FIG. 8 will be described with reference to FIG. 10. Figure 10a
shows the configuration of the frequency divider. 111, 112, 11
3,114 is a Josephson element, and uses a two-junction magnetic quantum interferometer shown in FIG. 8b. 111 and 11
2 is 113 by the current source 115 of the gate current I g .
and 114 are similarly driven by current source 116, respectively. 118, 119, 120, and 121 are bias currents I b1 and 121 for the elements 111 to 114, respectively.
These are current lines that give I b2 , I b3 , and I b4 . 117 is a wiring through which the input current IN flows. The difference with the circuit of FIG. 8a is that the output lines of Josephson elements 112 and 114 are directly connected to ground, while the output lines of Josephson element 111
4, and for the output line of element 113, element 1
11 and 112 to ground. In other words, the output lines of elements 111 and 113 are much longer and have greater inductance than the output lines of elements 112 and 114, so inductances 80, 81 and 82, 83 shown in FIG. 8a are unnecessary. The bias conditions will be explained using the threshold curve 122 shown in FIG. 10b. If the threshold value of the device at gate current I g is I THC It is. The input current IN has an offset of I/2,
The current is a sine wave or similar waveform with a peak-to-peak amplitude of I. The operation of this frequency divider is shown in FIG. 10c.

まず初期状態として入力電流INがIであり、
ゲート電流が0からゆるやかに定常値Iまで上げ
られたとする。その状態及びその後INが1/2周期
進むごとの各素子への制御線入力の状態を第8図
eと同じように欄131〜135に示す。この場
合も、入力2周期に対して出力電流I1A,I2Aが1
周期変化し、正常な分周動作が行われている。こ
の第10図実施例によると、第8図aの80,8
1のような不均等化インダクタンスは不要とな
り、これにより、高速化が可能となる。
First, in the initial state, the input current IN is I,
Assume that the gate current is gradually increased from 0 to a steady-state value I. This state and the state of the control line input to each element every time IN advances by 1/2 cycle after that are shown in columns 131 to 135 as in FIG. 8e. In this case as well, the output currents I 1A and I 2A are 1 for 2 input cycles.
The period changes and normal frequency dividing operation is performed. According to this FIG. 10 embodiment, 80, 8 in FIG.
A disequilibrium inductance such as 1 is no longer necessary, thereby increasing speed.

このような分周器を多段接続して多ビツトの分
周回路を構成することを考える。その場合の結線
法は、次段の分周器の入力線に存在する負荷イン
ダクタンスを最小にするようなものでなくてはな
らない。この負荷インダクタンスは、次段の分周
器の素子との結合部と、それらを結ぶ配線との寄
与に分けることができる。いま、仮定として、配
線として5μm線幅を用い、素子として臨界ジヨ
セフソン電流が0.2mA、接合容量が0.8PHのジヨ
セフソン接合2個とそれらを結ぶ約0.8PHのイン
ダクタンスで構成される非対称2接合磁気量子干
渉計を用いることを考えると、前記公知例文献
(J.H.Greiner、他著)と同じプロセス技術を用い
る場合、素子との結合部におけるインダクタンス
は1個の素子に対して約20PH、配線インダクタン
スは配線長10μmあたり約1PHとなる。通常の結
線法では前者の寄与が大きくなりがちである。従
つて負荷インダクタンスを小さくするには、結合
する負荷素子の数を最小に抑えなくてはならな
い。もし、CS回路2個で1つの分周回路を構成
し、これを2段以上接続するとすると、前段の分
周器のうちのCS回路の負荷が6個となる。これ
では分周器の動作が遅くなり、分周器の性能が低
下する。
Consider configuring a multi-bit frequency divider circuit by connecting such frequency dividers in multiple stages. The wiring method in that case must be such as to minimize the load inductance present on the input line of the next stage divider. This load inductance can be divided into contributions from the coupling portion with the next-stage frequency divider element and the wiring connecting them. As an assumption, we use a 5 μm line width as the wiring, and an asymmetric two-junction magnetic quantum element consisting of two Josephson junctions with a critical Josephson current of 0.2 mA and a junction capacitance of 0.8 PH, and an inductance of about 0.8 PH connecting them. Considering the use of an interferometer, when using the same process technology as the above-mentioned known example document (JHGreiner, et al.), the inductance at the connection with the element is approximately 20PH for one element, and the wiring inductance is approximately 20PH for each element. Approximately 1 PH per 10 μm. In normal wiring methods, the contribution of the former tends to be large. Therefore, in order to reduce the load inductance, the number of coupled load elements must be minimized. If two CS circuits constitute one frequency divider circuit and are connected in two or more stages, the load of the CS circuit in the previous stage frequency divider will be six. This slows down the frequency divider and reduces the performance of the frequency divider.

第11図aにはこのような問題点を回避するこ
とのできる2ビツト分周器の結線法を示す。1つ
の分周器を3個のCS回路で構成し、そのうちの
2個は次段駆動用とする。分周器を構成する3個
のCS回路141,142,143の負荷素子の
数は、それぞれ4個、2個、4個となつており、
改善が図られている。また先頭の分周器の高速化
を最優先にすることが多段の分周器の動作速度の
向上につながるので、先頭分周器と2番目の分周
器の結線法を変え、先頭分周器の負荷となる配線
長が最小になるようにしている。図中の各CS回
路141,142,143,144,145,1
46の負荷インダクタンスはそれぞれ約125、90、
125、155、95、155PHとなる。ただし第3の分周
器も第2の分周器と同型の結線が行われるとして
CS回路146の負荷を求めた。147は被分周
信号電流INの入力線であり、1480,149
0,1500,1510,1520,1530は
バイアス電流Ib1,Ib2,Ib3,Ib4,Ib5,Ib6の入力線
であり、1540,1550,1560,157
0,1580,1590はCS回路を駆動するゲ
ート電流を供給する電流源である。バイアス条件
を前出の第10図bを参照して説明する。ゲート
電流Igにおける素子のしきい値をITHCとすると、
Ig=0.3mAとした場合、Ib1〜Ib4は(3)式と同様の
制限を受け、それぞれ例えば0.85、0.6、0.85、
1.1mAと設定される。Ib5,Ib6は0.85、1.1mAと
設定される。入力INは0.15mAのオフセツトを
有し、ピーク・ツウ・ピークが0.3mAの振幅を
有する正弦波電流を与える。第11図bは入力周
波数を16GHzとした場合のシミユレーシヨン結果
を示す。図中のI1,I2,I3,I4はそれぞれCS回路
141,142,143,144の出力電流であ
る。正常な動作が行われ、従来例(前出文献
Charles A Lietchi著)を上回る性能が得られ
ることがわかる。
FIG. 11a shows a wiring method for a 2-bit frequency divider that can avoid such problems. One frequency divider consists of three CS circuits, two of which are used to drive the next stage. The numbers of load elements in the three CS circuits 141, 142, and 143 that constitute the frequency divider are 4, 2, and 4, respectively.
Improvements are being made. In addition, giving top priority to increasing the speed of the first frequency divider will lead to improving the operating speed of multi-stage frequency dividers, so we changed the wiring method of the first frequency divider and the second frequency divider. The length of the wiring, which is a load on the device, is kept to a minimum. Each CS circuit 141, 142, 143, 144, 145, 1 in the figure
The load inductance of 46 is approximately 125, 90, and
125, 155, 95, 155PH. However, assuming that the third frequency divider is also connected in the same type as the second frequency divider.
The load of the CS circuit 146 was determined. 147 is an input line for the divided signal current IN, and 1480, 149
0, 1500, 1510, 1520, 1530 are input lines for bias currents I b1 , I b2 , I b3 , I b4 , I b5 , I b6 , and 1540, 1550, 1560, 157
0, 1580, and 1590 are current sources that supply gate currents that drive the CS circuit. The bias conditions will be explained with reference to FIG. 10b mentioned above. If the threshold value of the device at gate current I g is I THC , then
When I g = 0.3 mA, I b1 to I b4 are subject to the same restrictions as in equation (3), for example, 0.85, 0.6, 0.85,
It is set to 1.1mA. I b5 and I b6 are set to 0.85 and 1.1 mA. The input IN has an offset of 0.15 mA and provides a sinusoidal current with a peak-to-peak amplitude of 0.3 mA. FIG. 11b shows the simulation results when the input frequency is 16 GHz. I 1 , I 2 , I 3 , and I 4 in the figure are the output currents of the CS circuits 141, 142, 143, and 144, respectively. Normal operation is performed and the conventional example (mentioned above)
It can be seen that the performance exceeds that of Charles A. Lietchi (author).

以上、CS回路を2個あるいは3個組合せた構
成の分周器の動作を説明したが、フリツプフロツ
プ回路としてHUFFLEを用いても、同様の分周
器が構成できる。基本となる1ビツトの構成を第
12図aに示す。同図で151,152,15
3,154はHUFFLEの構成要素となる素子で、
ここでは非対称2接合磁気量子干渉計を用いてい
る。素子151はゲート電流Igの電流の制御線を
有している。配線160は素子151及び153
に、配線161は素子152及び154にそれぞ
れバイアス電流を与える。159は入力電流IN
が流れる配線である。素子の構造を第12図bに
示す。この素子はジヨセフソン接合J1及びJ2
とこれらを結ぶインダクタンスLによつて閉路を
形成している。3本の制御線165,166,1
67は磁気的にインダクタンスLと結合してい
る。この素子のしきい値曲線を第12図cに示
す。非対称のしきい値曲線となるようにしたのは
CS回路の場合と同様の理由による。第12図b
においてRLは負荷抵抗であり、ジヨセフソン接
合J1またはJ2の準粒子トンネル抵抗をRNN
すると、RLは RNN/4RLRNN/2 ……(4) 程度に設定される。RLを大きくしすぎるとハン
グアツプ現象が生じ、スイツチング動作が阻害さ
れる。一方、RLを小さくするとスイツチングが
遅くなる。第12図cにはバイアス電流Ib1及び
Ib2の設定法も併せて示されている。ゲート電流Ig
における素子のしきい値をITHC1及びITHC2(ITHC1
ITHC2)とすると Ib1=Ib2 Ib1+2IgITHC2Ib1+Ig Ib1−2Ig>ITHC1 Ig=I ……(5) である。入力電流INはオフセツト無しでピー
ク・ツウ・ピークの振幅が2I程度である正弦波も
しくはそれに類似の波形をもつ電流である。
The operation of a frequency divider configured by combining two or three CS circuits has been described above, but a similar frequency divider can also be configured by using HUFFLE as a flip-flop circuit. The basic 1-bit configuration is shown in FIG. 12a. 151, 152, 15 in the same figure
3,154 is an element that is a component of HUFFLE,
Here, an asymmetric two-junction magnetic quantum interferometer is used. Element 151 has a current control line for gate current I g . Wiring 160 connects elements 151 and 153
In addition, wiring 161 applies bias current to elements 152 and 154, respectively. 159 is input current IN
is the wiring that flows through it. The structure of the device is shown in FIG. 12b. This device consists of Josephson junctions J1 and J2
A closed circuit is formed by an inductance L connecting these. Three control lines 165, 166, 1
67 is magnetically coupled to the inductance L. The threshold curve of this device is shown in FIG. 12c. The reason for the asymmetric threshold curve is
This is due to the same reason as in the case of CS circuits. Figure 12b
In, R L is a load resistance, and if the quasi-particle tunnel resistance of Josephson junction J1 or J2 is R NN , R L is set to approximately R NN /4R L R NN /2 (4). If R L is made too large, a hang-up phenomenon will occur and the switching operation will be inhibited. On the other hand, if R L is made smaller, switching becomes slower. Figure 12c shows the bias current I b1 and
The method for setting I b2 is also shown. Gate current I g
Let the threshold values of the element be I THC1 and I THC2 (I THC1 <
I THC2 ), then I b1 = I b2 I b1 +2I g I THC2 I b1 +I g I b1 −2I g >I THC1 I g =I...(5). The input current IN is a sine wave or a similar waveform with a peak-to-peak amplitude of about 2I without offset.

この分周器の動作を第12図eにより説明す
る。説明に先立ち各素子と出力電流の名称を第1
2図dのように定める。素子Q1Aには+IN,Ib1
び+I2が入力される。同様に、Q1Bには+IN,
Ib2,−I2が、Q2Aには−IN,Ib1,−I1が、Q2Bには
−IN,Ib2,+I1が入力される。第12図cに示し
たようにバイアス電流Ib1及びIb2を定めると入力
電流INの変化に従つて各素子への入力は第12
図eのように変化する。まず、初期状態として入
力INが零でありゲート電流Igがゆるやかに定常
値まで上げられたとする。次にバイアス電流Ib1
を一時的にITHC2以上にし、次に元の値に戻す。す
ると素子Q1A及びQ2Aは電圧状態になり、I1
Ig、I2+Igとなる。この状態でINが零からIg
上げられると第12図eの181の欄に各矢印の
大きさで示すような電流が各素子の制御線を流
れ、合計ではその下の186の計の欄に矢印で示
すような電流が流れ、これにより、Q1Aのみで制
御線入力の和がITHC2をこえることになるが、ここ
ではQ1Aは既に電圧状態にあるので何も変化は起
こらない。入力INが次の半周期進んで−Iにな
ると、今度は182の欄に示す制御線電流が流れ
Q2Bがスイツチし、Q2Aはその反動で零電圧状態
に戻る。以下同様に183の欄でQ1B、184の
欄でQ2Aがスイツチし、185の欄では再び元の
事象に戻つてQ1Aがスイツチする。即ち、INの2
周期に対して出力I1,I2は1周期の変化を示し、
分周動作が成立している。
The operation of this frequency divider will be explained with reference to FIG. 12e. Before explaining the names of each element and output current,
Define as shown in Figure 2 d. +IN, I b1 and +I 2 are input to element Q 1A . Similarly, Q 1B has +IN,
I b2 and -I 2 are input to Q 2A , -IN, I b1 and -I 1 are input to Q 2B , and -IN, I b2 and +I 1 are input to Q 2B. When the bias currents I b1 and I b2 are determined as shown in Figure 12c, the input to each element changes as the input current IN changes.
It changes as shown in Figure e. First, assume that the input IN is zero as an initial state and the gate current I g is gradually raised to a steady value. Then the bias current I b1
Temporarily increase I THC2 or higher, then return to the original value. Then elements Q 1A and Q 2A are in a voltage state and I 1 +
I g , I 2 + I g . In this state, when IN is raised from zero to I g , currents as indicated by the size of each arrow in the column 181 in Figure 12e flow through the control wires of each element, and the total is 186 below. A current flows as shown by the arrow in the column, and as a result, the sum of the control line inputs exceeds I THC2 only with Q 1A , but since Q 1A is already in a voltage state, nothing changes. . When the input IN advances for the next half cycle and reaches -I, the control line current shown in column 182 flows.
Q 2B switches, and Q 2A returns to zero voltage state as a reaction. Similarly, Q 1B is switched in column 183, Q 2A is switched in column 184, and Q 1A is switched in column 185, returning to the original event. That is, IN 2
Outputs I 1 and I 2 show a change of one period with respect to the period,
Frequency division operation is established.

さて、再度HUFFLEの動作に検討を加える。
第13図はHUFFLEの特定の構造とその場合の
負荷インダクタンスLに対するスイツチング時間
τを示したものである。τは、この場合も、入力
が素子のしきい値を横切つた時点から出力が定常
値の90%に達する時点までの時間としてある。同
図において191及び192は臨界ジヨセフソン
電流が0.2mA、接合容量が0.8pFのジヨセフソン
接合2個で構成された2接合磁気量子干渉計であ
る。このHUFFLEは負荷インダクタンスLの増
加に伴つて図に示すようにτが増加する。Lがあ
まり小さくなるとHUFFLEの動作が起こらなく
なるが、高速動作を目指すにはLは小さめがよ
い。従つて実際の回路の配置、配線においてはこ
の点を考慮しなくてはならない。
Now, let's consider the operation of HUFFLE again.
FIG. 13 shows a specific structure of HUFFLE and the switching time τ with respect to the load inductance L in that case. In this case, τ is also defined as the time from the time when the input crosses the threshold of the element to the time when the output reaches 90% of the steady-state value. In the figure, reference numerals 191 and 192 are two-junction magnetic quantum interferometers composed of two Josephson junctions with a critical Josephson current of 0.2 mA and a junction capacitance of 0.8 pF. As shown in the figure, τ of this HUFFLE increases as the load inductance L increases. If L becomes too small, the HUFFLE operation will not occur, but in order to achieve high-speed operation, L should be small. Therefore, this point must be taken into consideration in actual circuit layout and wiring.

このような分周器を多段接続して多ビツトの分
周器を構成することを考える。その場合の結線法
は先頭ビツトを構成するHUFFLEのインダクタ
ンスを最小にするようなものでなくてはならな
い。CS回路の場合と同様な議論により第14図
aのような結線法とする。1つの分周器を3個の
HUFFLEで構成し、そのうちの1個は次段駆動
用とする。また先頭の分周器と第2の分周器の結
線法とは相異している。CS回路の場合と同様の
仮定の下で、図中の各HUFFLE201,202,
203,204,205,206のインダクタン
スはそれぞれ約130、75、125、165、105、125PH
となる。ただし第3の分周器も第2の分周器と同
型の結線が行われるとして206の負荷を求め
た。207は被分周信号INの入力線であり、2
08,209,210,211はバイアス電流
Ib1,Ib2,Ib3,Ib4の入力線である。212,21
3,214,215,216,217,218,
219,220,221,222,223は各
HUFFLEをそれぞれ駆動するゲート電流を供給
する電流源である。バイアス条件を前出の第12
図cを参照して説明する。ITHC20.9mAであり、
ITHC1−0.6mAである。Ig=0.3mAとした場合
Ib1,Ib2は(5)式の制限を受けそれぞれ例えば0.55
mA、0.55mAに設定される。Ib3,Ib4は共に0.8
mAに設定される。入力INはオフセツトなしの
ピーク・ツウ・ピークで0.5mAの振幅を有する
正弦波電流とする。第14図bは入力周波数が
6GHzの場合のシミユレーシヨン結果を示す。図
中I1,I2,I3,I4はそれぞれHUFFLE201,2
02,203,204の出力電流である。正常な
動作が行われていることがわかる。
Consider configuring a multi-bit frequency divider by connecting such frequency dividers in multiple stages. In that case, the wiring method must be such as to minimize the inductance of HUFFLE, which constitutes the first bit. Based on the same discussion as in the case of the CS circuit, we decided on the wiring method as shown in Figure 14a. one frequency divider to three
It consists of HUFFLE, one of which is used to drive the next stage. Furthermore, the wiring methods for the first frequency divider and the second frequency divider are different. Under the same assumption as in the case of the CS circuit, each HUFFLE 201, 202,
The inductance of 203, 204, 205, 206 is approximately 130, 75, 125, 165, 105, 125PH respectively
becomes. However, the load of 206 was determined assuming that the third frequency divider is also connected in the same type as the second frequency divider. 207 is an input line for the divided signal IN;
08, 209, 210, 211 are bias currents
These are input lines for I b1 , I b2 , I b3 , and I b4 . 212, 21
3,214,215,216,217,218,
219, 220, 221, 222, 223 are each
This is a current source that supplies gate current to drive each HUFFLE. The bias conditions are the same as the above 12th
This will be explained with reference to Figure c. I THC2 0.9mA,
I THC1 -0.6 mA. When I g =0.3mA
I b1 and I b2 are each, for example, 0.55 due to the restriction of equation (5).
mA, set to 0.55mA. I b3 and I b4 are both 0.8
mA. The input IN is a sinusoidal current with an amplitude of 0.5 mA peak-to-peak without offset. Figure 14b shows that the input frequency is
Simulation results for 6GHz are shown. In the figure, I 1 , I 2 , I 3 , and I 4 are HUFFLE201 and 2, respectively.
These are the output currents of 02, 203, and 204. It can be seen that normal operation is occurring.

以上、CS回路及びHUFFLEを2個または3個
組合せた分周器の構造と動作を説明した。これら
はいずれも、半周期ずれたクロツク信号で動作す
る2つのフリツプフロツプを組合せるという方式
をとるものである。分周器にはこの他に、フリツ
プフロツプのスイツチング時間以内の短いパルス
でタイミングをとる方式のものもある。この方式
では、入力に同期させて短い幅のタイミングパル
スを発生させる必要があるため、あまり高い周波
数の入力には追随できない。しかし、パルス発生
回路を別にして基本的には2個のフリツプフロツ
プで1/4分周ができるので、機能的に長所があり
うる。以下に示す実施例もやはり前出文献(J.H.
Greiner.他、著)と同一のプロセス技術を用い、
5μm幅の配線を用い、ジヨセフソン臨界電流密
度1000A/cm2のジヨセフソン接合を用いて作製さ
れた回路に関するものである。
The structure and operation of a frequency divider that combines two or three CS circuits and HUFFLE has been explained above. All of these systems use a combination of two flip-flops that operate on clock signals shifted by half a period. Other types of frequency dividers use short pulses within the switching time of a flip-flop. In this method, it is necessary to generate short timing pulses in synchronization with the input, so it cannot follow inputs with very high frequencies. However, apart from the pulse generation circuit, it is basically possible to divide the frequency by 1/4 using two flip-flops, so it may have functional advantages. The examples shown below are also used in the above-mentioned document (JH
Using the same process technology as Greiner et al.
The present invention relates to a circuit fabricated using a Josephson junction with a Josephson critical current density of 1000 A/cm 2 using 5 μm wide wiring.

第15図はパルス発生回路と2個のCS回路と
を組合せて形成した1/4分周器の構成と動作を示
す。第15図aは回路構成図である。同図におい
て、231,232,233,234は第8図b
に示した素子で、CS回路239と240を構成
している。235,236はゲート電流Igを供給
する電流源、237,238はバイアス電流Ib1
Ib2を与える配線、241,242は第15図b
に構造を示した2接合磁気量子干渉計である。こ
の241と242は400PHのインダクタンスLで
結ばれて閉路を形成している。JPは臨界電流が
0.2mA、接合容量が0.8PHのジヨセフソン接合、
Rは1Ωの抵抗である。246は入力電流INが
流れる配線、244,245はバイアス電流Ib3
Ib4を与える配線であり、241〜246及びL,
JP,Rは全体でパルス発生回路250を形成し
ている。このパルス発生回路は米国特許明細書第
4144465号(1979年)により開示されたものであ
る。第15図bはパルス発生回路250に用いる
2接合磁気量子干渉計の構造図でJ1及びJ2は
臨界電流が0.4mA、接合容量が1.6pFのジヨセフ
ソン接合、Lは0.8pFのインダクタンス、RDは12
Ωの抵抗である。2本の制御線254,255は
磁気的にインダクタンスLと結合している。第1
5図cの曲線257は素子231〜234のしき
い値曲線、第15図dの曲線258は素子24
1,242のしきい値曲線を示し、また第15図
c,dによつてバイアス条件を示している。パル
ス発生回路250の発生するパルスの振幅をIP
(0.2mA)とする。第15図cにおいて Ib2Ib1+Ig Ib2+IP>ITHC ……(6) でなくてはならない。Ig=0.3mAとするとITHC
0.9mAなので、Ib1=0.8mA、Ib2=0.5mAとす
る。一方、第15図dにおいて でなくてはならない。IG=0.6mAとするとITHC
0.9mAなので、Ib3=0.75mA、Ib4=1.05mAと
する。
FIG. 15 shows the configuration and operation of a 1/4 frequency divider formed by combining a pulse generation circuit and two CS circuits. FIG. 15a is a circuit configuration diagram. In the same figure, 231, 232, 233, 234 are shown in Figure 8b.
CS circuits 239 and 240 are composed of the elements shown in FIG. 235, 236 are current sources that supply gate current I g , 237, 238 are bias currents I b1 ,
Wirings 241 and 242 that give I b2 are shown in Figure 15b
This is a two-junction magnetic quantum interferometer whose structure is shown in . These 241 and 242 are connected by an inductance L of 400PH to form a closed circuit. JP has a critical current
Josephson junction with 0.2mA and 0.8PH junction capacitance,
R is a resistance of 1Ω. 246 is the wiring through which the input current IN flows, 244 and 245 are the bias currents I b3 ,
This is the wiring that gives I b4 , 241 to 246 and L,
JP and R together form a pulse generation circuit 250. This pulse generation circuit is described in U.S. Patent Specification No.
No. 4144465 (1979). FIG. 15b is a structural diagram of a two-junction magnetic quantum interferometer used in the pulse generation circuit 250, where J1 and J2 are Josephson junctions with a critical current of 0.4 mA and a junction capacitance of 1.6 pF, L is an inductance of 0.8 pF, and R D is an inductance of 0.8 pF. 12
The resistance is Ω. The two control lines 254 and 255 are magnetically coupled to the inductance L. 1st
Curve 257 in FIG. 5c is the threshold curve for elements 231-234, and curve 258 in FIG.
1,242 threshold curves are shown, and the bias conditions are shown by FIGS. 15c and 15d. The amplitude of the pulse generated by the pulse generation circuit 250 is I P
(0.2mA). In Figure 15c, I b2 I b1 + I g I b2 + I P > I THC ...(6). If I g =0.3mA, I THC
Since it is 0.9mA, I b1 = 0.8mA and I b2 = 0.5mA. On the other hand, in Figure 15 d Must be. If I G =0.6mA, I THC
Since it is 0.9mA, I b3 = 0.75mA and I b4 = 1.05mA.

第15図aの回路の分周動作を第15図fによ
り説明する。それに先立ち各素子と出力電流の名
称を第15図eのように定める。素子Q1Aには−
I2とIb1と+(電流パルス)が入力される。同様に
Q1Bには+I2とIb2と+(電流パルス)が、Q2Aには
+I1とIb2と+(電流パルス)が、Q2Bには−I1とIb1
と+(電流パルス)が入力される。電流パルスが
到来するごとに、各素子の入力は第15図fの矢
印に示すように変化する。まず初期状態として電
流パルスを加えずにゲート電流Igが零からゆるや
かに定常値まで上げられたとする。配線の有する
インダクタンスのためIgはほとんどQ1B及びQ2B
流れI1I2となる。一方、パルス発生回路も同様
にゲート電流IGをゆるやかに零から定常値に上げ
ていく。次に入力INに高さがIb4−Ib3のパルス状
入力を加えると、パルス発生回路250はジヨセ
フソン接合JP、抵抗Rを介してCS回路239,
240に非常に短い幅の電流パルスを供給する。
この時、各素子の電流パルス以外の入力は261
欄のようになつており、電流パルスの到来により
Q2Bのみがスイツチして、状態は262欄のよう
に変る。同様に続けてIN入力を注入すると順次、
Q1B,Q2A,Q1Aがスイツチして元の状態に戻る。
実際にはIN入力として、オフセツトが1/2(Ib4
Ib3)、ピーク・ツウ・ピークの振幅が(Ib4−Ib3
の正弦波電流を加えてやればよい。するとその4
周期に対して出力I1またはI2は1周期の変化を示
す。即ち、1/4分周動作が成立している。入力IN
としてオフセツトが0.15mA、ピーク・ツウ・ピ
ークの振幅が0.3mA、周波数が2.5GHzの正弦波
電流を加えた場合のシミユレーシヨン結果を第1
6図に示す。図中I(V11)はパルス発生回路
250内のインダクタンスLを流れる電流、I
(V12)はジヨセフソン接合JP及び抵抗Rを介
してCS回路239,240に供給される電流パ
ルス、I(V21)はIg−I1、I(V22)はI1
I(V31)はIg−I2、I(V32)はI2をそれぞ
れ表す。
The frequency dividing operation of the circuit of FIG. 15a will be explained with reference to FIG. 15f. Prior to this, the names of each element and output current are determined as shown in FIG. 15e. For element Q 1A -
I 2 , I b1 and + (current pulse) are input. similarly
Q 1B has +I 2 , I b2 and + (current pulse), Q 2A has +I 1 , I b2 and + (current pulse), Q 2B has -I 1 and I b1
and + (current pulse) are input. Each time a current pulse arrives, the input to each element changes as shown by the arrow in FIG. 15f. First, assume that the gate current I g is gradually raised from zero to a steady value without applying a current pulse as an initial state. Due to the inductance of the wiring, most of I g flows to Q 1B and Q 2B and becomes I 1 I 2 . On the other hand, the pulse generation circuit also gradually increases the gate current I G from zero to a steady value. Next, when a pulse-like input with a height of I b4 −I b3 is applied to the input IN, the pulse generation circuit 250 is connected to the CS circuit 239 through the Josephson junction JP and the resistor R.
240 with a very short width current pulse.
At this time, the input other than the current pulse for each element is 261
As shown in the column, due to the arrival of the current pulse,
Only Q 2B switches, and the state changes as shown in column 262. Similarly, if you continue to inject the IN input,
Q 1B , Q 2A , and Q 1A switch and return to their original state.
Actually, as an IN input, the offset is 1/2 (I b4
I b3 ), the peak-to-peak amplitude is (I b4 − I b3 )
All you have to do is add a sine wave current of . Then part 4
With respect to the period, the output I 1 or I 2 shows a change of one period. In other words, a 1/4 frequency division operation is established. Input IN
The first simulation result is when a sinusoidal current with an offset of 0.15 mA, a peak-to-peak amplitude of 0.3 mA, and a frequency of 2.5 GHz is applied.
It is shown in Figure 6. In the figure, I (V11) is the current flowing through the inductance L in the pulse generation circuit 250, and I
(V12) is a current pulse supplied to the CS circuits 239 and 240 via Josephson junction JP and resistor R, I (V21) is I g −I 1 , I (V22) is I 1 ,
I (V31) represents I g −I 2 and I (V32) represents I 2 .

さて、CS回路の代りにHUFFLEを用いても同
様の1/4分周回路が構成できる。これを第17図
により説明する。第17図aは回路構成図を示
す。図中271〜274は第12図bに示した素
子で、HUFFLE281及び282を構成してい
る。275〜278はゲート電極Igを供給する電
流源、279と280はバイアス電流Ib1,Ib2
与える配線、250は第15図aに示したパルス
発生回路である。第17図bは素子271〜27
4のしきい値曲線283とバイアス条件を示すも
ので Ib1Ib2 Ib1+IP+Ig>ITHC ……(8) でなくてはならない。Ig=0.3mAに対してIb1
Ib2=0.5mAとすればよい。第17図a回路の分
周動作を第17図dにより、各素子と出力電流の
名称を第17図cのように定めて、説明する。素
子Q1A,Q1B,Q2AQ2Bにはそれぞれ、パルス発生
回路250の発生する電流パルスの他に、I2
Ib1、−I2+Ib2、−I1+Ib1、I1+Ib2が入力される。電
流パルスが到来するごとに、各素子の入力は第1
7図dの矢印のように変化する。まず初期状態と
して電流パルスを加えずにゲート電流Igが零から
ゆるやかに定常値まで上げられたとする。ここで
Ib1を一時的にITHC以上にし、Q1A,Q2Aをスイツチ
させる。この時各素子の入力は291欄のように
なつており電流パルスの到来によりQ2Bのみがス
イツチして状態は292欄のようになる。同様に
続けて電流パルスが到来するごとにQ1B,Q2A
Q1Aがスイツチして、元の状態に戻る。即ち、入
力INの4周期に対して出力I1,I2は1周期の変化
を示す。即ち、1/4周期動作が成立している。入
力INとしてオフセツトなし、ピーク・ツウ・ピ
ークの振幅が0.3mA、周波数が2.5GHzの正弦波
電流を加えた場合のシミユレーシヨン結果を第1
8図に示す。図中の曲線I(V11)はパルス発
生回路250内のインダクタンスLを流れる電
流、I(V12)はジヨセフソン接合JP、抵抗R
を介してHUFFLE281,282に供給される
電流パルス、I(V21)は出力I1,I(V31)
は出力I2を表す。
Now, a similar 1/4 frequency divider circuit can be constructed by using HUFFLE instead of the CS circuit. This will be explained with reference to FIG. FIG. 17a shows a circuit configuration diagram. In the figure, 271 to 274 are elements shown in FIG. 12b, which constitute HUFFLEs 281 and 282. Reference numerals 275 to 278 are current sources that supply the gate electrode I g , 279 and 280 are wiring lines that provide bias currents I b1 and I b2 , and 250 is the pulse generating circuit shown in FIG. 15a. FIG. 17b shows elements 271 to 27.
It shows the threshold curve 283 and bias conditions of No. 4, and it must satisfy I b1 I b2 I b1 + I P + I g > I THC (8). I b1 = for I g = 0.3mA
It is sufficient to set I b2 =0.5mA. The frequency division operation of the circuit in FIG. 17a will be explained using FIG. 17d, with the names of each element and output current defined as in FIG. 17c. In addition to the current pulses generated by the pulse generation circuit 250, the elements Q 1A , Q 1B , and Q 2A Q 2B each receive an I 2 +
I b1 , −I 2 +I b2 , −I 1 +I b1 , and I 1 +I b2 are input. Each time a current pulse arrives, the input of each element is
It changes as shown by the arrow in Figure 7d. First, assume that the gate current I g is gradually raised from zero to a steady value without applying a current pulse as an initial state. here
Temporarily make I b1 higher than I THC and switch Q 1A and Q 2A . At this time, the inputs of each element are as shown in column 291, and when the current pulse arrives, only Q2B is switched, and the state becomes as shown in column 292. Similarly, each time a current pulse arrives, Q 1B , Q 2A ,
Q 1A switches and returns to its original state. That is, the outputs I 1 and I 2 show a change of one cycle for four cycles of the input IN. That is, 1/4 cycle operation is established. The first simulation result is when a sinusoidal current with no offset, peak-to-peak amplitude of 0.3 mA, and frequency of 2.5 GHz is applied as input IN.
It is shown in Figure 8. Curve I (V11) in the figure is the current flowing through the inductance L in the pulse generation circuit 250, I (V12) is the Josephson junction JP, and the resistance R
Current pulses supplied to HUFFLE281, 282 through I (V21) are outputs I 1 , I (V31)
represents the output I 2 .

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、ジヨセ
フソン論理回路からなり周波数16GHzで動作する
分周器を提供することができ、その場合の1ビツ
トあたりの消費電力は給電用抵抗網での電力消費
を含めて10〜15μW程度であり、また動作に必要
な入力電流もピーク値で0.1〜0.3mAと非常に小
さく、従来の半導体素子からなる分周器を上回る
高速化、低消費電力化、高感度化を実現すること
ができる。また本発明の分周器は誤動作しにくい
という効果も有する。
As explained above, according to the present invention, it is possible to provide a frequency divider that is made of a Josephson logic circuit and operates at a frequency of 16 GHz, and in that case, the power consumption per bit is equal to the power consumption in the power supply resistor network. The input current required for operation is extremely small at a peak value of 0.1 to 0.3 mA, making it possible to achieve higher speeds, lower power consumption, and higher performance than conventional frequency dividers made of semiconductor elements. Sensitization can be achieved. The frequency divider of the present invention also has the effect of being less likely to malfunction.

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

第1図は従来の交流駆動型ジヨセフソン回路に
用いる電源電流波形を示す図、第2図はジヨセフ
ソン素子のしきい値曲線図、第3図はCS回路の
構成図、第4図はCS回路の動作説明図、第5図
はHUFFLE論理ゲートの構成図、第6図は
HUFFLE論理ゲートの動作説明図、第7図は従
来の半導体技術で構成される分周器の一例を示す
図、第8図〜第18図は本発明実施例の説明図で
第8図はCS回路を用いた分周器とその動作説明
図、第9図はCS回路の特性図、第10図は改良
を加えたCS回路による分周器とその動作説明図、
第11図は2ビツトのCS分周器の結線と動作説
明図、第12図はHUFFLEを用いた分周器とそ
の動作説明図、第13図はHUFFLEの特性図、
第14図は2ビツトのHUFFLE分周器の結線と
動作説明図、第15図はCS回路を用いた1/4分周
器とその動作説明図、第16図はその動作例を示
す図、第17図はHUFFLEを用いた1/4分周器と
その動作説明図、第18図はその動作例を示す図
である。 71,72,73,74,111,112,1
13,114,151,152,153,154
……2接合磁気量子干渉計よりなるジヨセフソン
素子、75,76,115,116,1540,
1550,1560,1570,1580,15
90,155,156,157,158,212
〜223……ゲート電流を与える電流源、77,
117,147,159,207……入力線、7
8,79,1480,1490,1500,15
10,1520,1530,160,161,2
08〜211……バイアス電流線、141〜14
6,239,240……CSフリツプフロツプ、
201〜206,281,282……HUFFLE
フリツプフロツプ、250……電流パルス発生回
路。
Figure 1 is a diagram showing the power supply current waveform used in a conventional AC-driven Josephson circuit, Figure 2 is a threshold curve diagram of a Josephson element, Figure 3 is a configuration diagram of a CS circuit, and Figure 4 is a diagram of a CS circuit. Operation explanation diagram, Figure 5 is a configuration diagram of the HUFFLE logic gate, Figure 6 is a diagram of the configuration of the HUFFLE logic gate.
An explanatory diagram of the operation of the HUFFLE logic gate. FIG. 7 is a diagram showing an example of a frequency divider constructed using conventional semiconductor technology. FIGS. 8 to 18 are explanatory diagrams of embodiments of the present invention. A frequency divider using a circuit and an explanation diagram of its operation, Figure 9 is a characteristic diagram of a CS circuit, Figure 10 is a frequency divider using an improved CS circuit and an explanation diagram of its operation,
Figure 11 is a diagram to explain the wiring and operation of a 2-bit CS frequency divider, Figure 12 is a diagram to explain the frequency divider using HUFFLE and its operation, Figure 13 is a characteristic diagram of HUFFLE,
Fig. 14 is a diagram illustrating the connection and operation of a 2-bit HUFFLE frequency divider, Fig. 15 is a diagram illustrating a 1/4 frequency divider using a CS circuit and its operation, and Fig. 16 is a diagram illustrating an example of its operation. FIG. 17 is an explanatory diagram of a 1/4 frequency divider using HUFFLE and its operation, and FIG. 18 is a diagram showing an example of its operation. 71, 72, 73, 74, 111, 112, 1
13,114,151,152,153,154
... Josephson element consisting of a two-junction magnetic quantum interferometer, 75, 76, 115, 116, 1540,
1550, 1560, 1570, 1580, 15
90,155,156,157,158,212
~223... Current source providing gate current, 77,
117, 147, 159, 207...Input line, 7
8,79,1480,1490,1500,15
10,1520,1530,160,161,2
08-211...Bias current line, 141-14
6,239,240...CS flip-flop,
201~206,281,282...HUFFLE
Flip-flop, 250...Current pulse generation circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1、第2のジヨセフソン素子を有する第1
のフリツプフロツプ回路と、第3、第4のジヨセ
フソン素子を有する第2のフリツプフロツプ回路
と、上記第1ないし第4のジヨセフソン素子にバ
イアス電流を与える手段とを有し、上記第1、第
2のフリツプフロツプ回路を互いに接続してなる
直流駆動型ジヨセフソン分周器であつて、 上記第1ないし第4のジヨセフソン素子は、
各々、その内部にジヨセフソン接合を含んでな
り、 上記第1ないし第4のジヨセフソン素子には、
各々、被分周入力信号と、当該ジヨセフソン素子
の属するフリツプフロツプ回路とは異なるフリツ
プフロツプ回路からの信号が与えられるごとく構
成されてなり、 上記バイアス電流は、上記第1ないし第4の
各々のジヨセフソン素子における上記被分周入力
信号と上記異なるフリツプフロツプ回路からの信
号の和が、第1のジヨセフソン素子−第3のジヨ
セフソン素子−第2のジヨセフソン素子−第4の
ジヨセフソン素子の順に順次当該ジヨセフソン素
子の閾値を越えるごとく設定されることを特徴と
する直流駆動型ジヨセフソン分周器。 2 上記第1、第2のフリツプフロツプ回路とし
て、カレント・ステアリング回路、およびハイブ
リツド・アンラツチングフリツプフロツプ論理素
子のうちのいずれかが用いられることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の直流駆動型ジヨセ
フソン分周器。 3 上記被分周入力信号として、直流駆動型ジヨ
セフソン・パルス発生回路からのパルス信号を用
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項また
は第2項記載の直流駆動型ジヨセフソン分周器。 4 上記直流駆動型ジヨセフソン分周器を複数個
従属接続し、多ビツト構成としたことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項、第2項または第3項記
載の直流駆動型ジヨセフソン分周器。 5 上記従属接続された各々の分周器は第3のフ
リツプフロツプ回路を有し、上記第3のフリツプ
フロツプ回路が次ビツト駆動用の直流駆動バツフ
ア・ゲートとして用いられることを特徴とする特
許請求の範囲第4項記載の直流駆動型ジヨセフソ
ン分周器。
[Claims] 1. A first device having a first and a second Josephson element;
a second flip-flop circuit having third and fourth Josephson elements; and means for applying a bias current to the first to fourth Josephson elements; A DC-driven Josephson frequency divider formed by interconnecting circuits, wherein the first to fourth Josephson elements are:
Each of the first to fourth Josephson elements includes a Josephson junction therein;
Each of the Josephson elements is configured to receive a frequency-divided input signal and a signal from a flip-flop circuit different from the flip-flop circuit to which the Josephson element belongs, and the bias current is applied to each of the first to fourth Josephson elements. The sum of the frequency-divided input signal and the signals from the different flip-flop circuits determines the threshold value of the Josephson element in the order of the first Josephson element - the third Josephson element - the second Josephson element - the fourth Josephson element. A DC-driven Josephson frequency divider, which is characterized by being set so as to exceed. 2. Claim 1, characterized in that either a current steering circuit or a hybrid unlatching flip-flop logic element is used as the first and second flip-flop circuits. DC-driven Josephson frequency divider. 3. The DC-driven Josephson frequency divider according to claim 1 or 2, wherein a pulse signal from a DC-driven Josephson pulse generation circuit is used as the frequency-divided input signal. 4. The DC-driven Josephson frequency divider according to claim 1, 2, or 3, characterized in that a plurality of the DC-driven Josephson frequency dividers are connected in series to form a multi-bit configuration. . 5. Claims characterized in that each of the cascade-connected frequency dividers has a third flip-flop circuit, and the third flip-flop circuit is used as a DC-driven buffer gate for driving the next bit. 4. The DC-driven Josephson frequency divider according to item 4.
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JPS59165525A (en) * 1983-03-10 1984-09-18 Fujitsu Ltd Frequency divider using josephson element

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