JPH047130B2 - - Google Patents
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- JPH047130B2 JPH047130B2 JP1166282A JP1166282A JPH047130B2 JP H047130 B2 JPH047130 B2 JP H047130B2 JP 1166282 A JP1166282 A JP 1166282A JP 1166282 A JP1166282 A JP 1166282A JP H047130 B2 JPH047130 B2 JP H047130B2
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- H—ELECTRICITY
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- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
- H03K19/195—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using superconductive devices
- H03K19/1952—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using superconductive devices with electro-magnetic coupling of the control current
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はジヨセフソン・デバイスを用いた集積
回路に関する。特に、キヤパシタンスCを回路部
品として必要とせず、抵抗性の負荷を駆動するこ
との出来る直流駆動の回路の結線に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to integrated circuits using Josephson devices. In particular, it relates to the connection of a DC drive circuit that does not require capacitance C as a circuit component and can drive a resistive load.
従来、直流電源で駆動できる回路として、第1
図、第2図に示すハツフル回路(HUFFLE,ハ
イブリツド・アンラツチング・フリツプフロツ
プ・ロジツク・エレメントの略)が知られてい
た。これらのハツフル回路は、一般には論理回路
のうちでフリツプ・フロツプまたはラツチとして
用いられるもので、ORやANDなどの論理機能も
併せもつものとして知られている。 Conventionally, the first circuit that can be driven by a DC power supply is
A HUFFLE (abbreviation for hybrid unlatching flip-flop logic element) shown in FIG. 2 was known. These haphazard circuits are generally used as flip-flops or latches in logic circuits, and are known to also have logic functions such as OR and AND.
ハツフル回路では、一般に等価な2つのスイツ
チング・デバイスJ1,J2を対にして用い、一
方のデバイスが電圧状態になつたとき他方のデバ
イスは自動的にゼロ電圧状態に戻る工夫が施こさ
れている。 In a full circuit, two equivalent switching devices J1 and J2 are generally used as a pair, and when one device enters a voltage state, the other device automatically returns to a zero voltage state. .
まず第1図の回路ではJ1,J2とキヤパシタ
ンスCが環状に接続され、J1,J2の接続点は
接地される。J1としての接続点には正の直流電
流源(電流湧出源)が接続され、J2としての接
続点には負の直流電流源(電流吸込源)が接続さ
れる。またこれらの接続点と接地間にはそれぞれ
インダクタンスL′と抵抗rの直列回路が接続され
る。また第2図の回路では、J1,J2と2つの
抵抗R1′,R2′が環状に接続され、R′1,R2′の接
続点はインダクタンスL″を介して接地される。
第1図、第2図のいずれにおいても入力端子S
1,S2に連なる配線はそれぞれJ1,J2と磁
気的に結合されている。 First, in the circuit shown in FIG. 1, J1, J2 and capacitance C are connected in a ring, and the connection point between J1 and J2 is grounded. A positive DC current source (current source) is connected to the connection point J1, and a negative DC current source (current sink source) is connected to the connection point J2. Further, a series circuit including an inductance L' and a resistor r is connected between each of these connection points and the ground. In the circuit shown in FIG. 2, J1 and J2 and two resistors R 1 ' and R 2 ' are connected in a ring, and the connection point of R' 1 and R 2 ' is grounded through an inductance L''.
In both Fig. 1 and Fig. 2, the input terminal S
Wirings connected to J1 and S2 are magnetically coupled to J1 and J2, respectively.
第1図もしくは第2図の回路において、信号入
力が入力端子S1,S2に入つた場合その状態の
まま充分時間がたつと、回路はある安定状態に達
する。このとき、ハツフル回路の安定状態には次
の2通りがある。 In the circuit of FIG. 1 or 2, when a signal input is applied to the input terminals S1 and S2, if the signal remains in that state for a sufficient period of time, the circuit reaches a certain stable state. At this time, there are two stable states of the full circuit as follows.
(A) J1がゼロ電圧状態、J2が電圧状態にあ
り、電源電流はJ1を必らず経由して流れるが
J2には僅かしか分流しない。(A) J1 is in a zero voltage state and J2 is in a voltage state, and the power supply current necessarily flows through J1, but only a small amount is shunted to J2.
(B) J1が電圧状態、J2がゼロ電圧状態にあ
り、電源電流はJ2を必らず経由して流れるが
J1には僅かしか分流しない。(B) J1 is in a voltage state and J2 is in a zero voltage state, and the power supply current necessarily flows through J2, but only a small amount is shunted to J1.
なお、ゼロ電圧状態にあるデバイスに必らず電
源電流が流れるのは、この部分が超電導状態にあ
るためである。また、電圧状態にあるデバイスに
僅かしか電流が流れないのは、この部分が有限の
抵抗をもつためである。上記した2つの安定状態
のほかに、原理的にはさに次の2つの安定状態が
存在し得る。 Note that the reason why a power supply current always flows through a device in a zero voltage state is because this part is in a superconducting state. Also, the reason why only a small amount of current flows through a device in a voltage state is because this part has a finite resistance. In addition to the above two stable states, the following two stable states may exist in principle.
(C) J1とJ2とが共にゼロ電圧状態にあり、電
源電流はJ1,J2を必ず経由して流れる。(C) Both J1 and J2 are in a zero voltage state, and the power supply current always flows through J1 and J2.
(D) J1とJ2とが共に電圧状態にあり、電源電
流はJ1,J2以外の経路を通つて流れ得る。(D) Both J1 and J2 are in a voltage state, and the power supply current can flow through paths other than J1 and J2.
上記(C)の状態はたとえば、信号入力端子S1,
S2に何も電流が流れ込まないときに生じる。こ
れは回路が待機状態にある場合に相当し、S1,
S2に入力があると、通常(A)または(B)の状態に移
行できる。しかし、上記(D)の状態は以下に述べる
ように、回路の「誤動作状態」に相当し、回路に
如何なる入力信号が入つても全く回路状態が変化
しない。この(D)の状態はたとえば、信号入力端子
S1,S2に共に同じ向きの入力信号電流が同時
に印加された時に生じる。このようにデバイスJ
1,J2が同時に電圧状態になつてしまう現象を
「ハングアツプ現象」と呼んでいる。一旦ハング
アツプ現象が生じると、ジヨセフソン・デバイス
の基本的な性格から、電源電流を完全にゼロにす
る以外に回路を(A),(B),(C)の状態に戻すことはで
きない。すなわち、I1,I2に接続している電
源を切ると、J1,J2に印加される電圧は完全
にゼロになる。このため、再び電源を接なぐと、
J1,J2はもしS1,S2に入力電流がなけれ
ば共に超電導状態(ゼロ電圧状態)になり(C)の状
態に復帰できる。また、S1、またはS2の一方
に特定の入力信号が流れていれば、再び電源を接
なぐと(A)または(B)の状態に復帰できる。 For example, the state (C) above is the signal input terminal S1,
This occurs when no current flows into S2. This corresponds to the case where the circuit is in a standby state, and S1,
When there is an input to S2, it is possible to transition to the normal state (A) or (B). However, as described below, the state (D) above corresponds to a "malfunction state" of the circuit, and the circuit state does not change at all no matter what input signal is input to the circuit. This state (D) occurs, for example, when input signal currents in the same direction are simultaneously applied to both signal input terminals S1 and S2. In this way device J
The phenomenon in which voltages 1 and J2 enter the voltage state at the same time is called a "hang-up phenomenon." Once a hang-up phenomenon occurs, due to the fundamental nature of the Josephson device, the only way to return the circuit to state (A), (B), or (C) is to completely reduce the power supply current to zero. That is, when the power connected to I1 and I2 is turned off, the voltage applied to J1 and J2 becomes completely zero. Therefore, when you connect the power again,
If there is no input current to S1 and S2, both J1 and J2 become superconducting (zero voltage state) and can return to state (C). Furthermore, if a specific input signal is flowing to either S1 or S2, the state in (A) or (B) can be restored by connecting the power again.
ところが、一般に直流電源駆動論理回路では、
電源を演算の途中で切ることはしないため、別の
手段により(D)のハングアツプ状態を避ける工夫が
必要になる。 However, in general, in DC power supply driven logic circuits,
Since the power is not turned off in the middle of calculation, it is necessary to devise another means to avoid the hang-up state in (D).
従来知られているハツフル回路(第1図、第2
図)では、回路内に含まれている2つのスイツチ
ング・デバイス、J1,J2をコンデンサC(第
1図)で結合するか2つの等しい抵抗R′(第2
図)によつて結合する構成をとつていた。Cで結
合する構成では、各デバイスJ1,J2に対して
並列にインダクタンスL′と出力抵抗rを直列接続
した「回路出力部」が結線されている(第1図)。
このとき、前記した(A)または(B)の安定状態では、
電圧状態にあるデバイスに接続された回路出力部
にのみ出力電流が流れる。すなわち、J1が電圧
状態ならば出力電流は正の向きにながれ、J2が
電圧状態ならば出力電流は負の向きにながれる。
これは、J1に関係する電源I1を正の電流源、
J2に関係する電源I2を負の電流源とした結果
である。このように2つの電源の電流の向きを逆
にするのは、(A)の状態から(B)の状態への移行ある
いはその逆の状態の移行を可能にするためであ
る。この第1図のC結合ハツフル回路を作成する
には、集積回路中に一定の面積を占めるキヤパシ
タンスCを設ける必要があり、またCの大きさを
設計するのに複雑な設計計算が必要になる欠点を
有していた。本発明の目的は、キヤパシタンスC
を回路部品として必要とせず、抵抗性の負荷を駆
動することの出来る直流電源駆動の回路を提供す
ることにある。 Conventionally known Hatsuful circuits (Figs. 1 and 2)
Figure 1), the two switching devices J1 and J2 included in the circuit can be coupled by a capacitor C (Figure 1) or by two equal resistors R' (Figure 1).
(Fig.). In the configuration in which devices J1 and J2 are coupled, a "circuit output section" in which an inductance L' and an output resistor r are connected in series is connected in parallel to each device J1 and J2 (FIG. 1).
At this time, in the stable state of (A) or (B) described above,
Output current flows only through circuit outputs connected to devices that are in a voltage state. That is, if J1 is in a voltage state, the output current flows in a positive direction, and if J2 is in a voltage state, the output current flows in a negative direction.
This makes the power supply I1 associated with J1 a positive current source,
This is the result of using the power supply I2 related to J2 as a negative current source. The reason for reversing the directions of the currents of the two power supplies in this way is to enable transition from state (A) to state (B) or vice versa. To create the C-coupled circuit shown in Figure 1, it is necessary to provide a capacitance C that occupies a certain area in the integrated circuit, and complex design calculations are required to design the size of C. It had drawbacks. The object of the invention is to reduce the capacitance C
It is an object of the present invention to provide a DC power supply drive circuit that can drive a resistive load without requiring a circuit component as a circuit component.
従来知られているハツフル回路のうち、回路内
の2つのスイツチング・デバイスJ1,J2を2
個の抵抗R′で結合する構成では、2つの抵抗
R′の中点と接地点との間にインダクタンスL″を
接続して回路出力電流を得ている(第2図)。こ
のとき、(A)の安定状態では出力インダクタンス
L″の中を負のむきに出力電流がながれ、(B)の安
定状態では正のむきに出力電流が流れる。しか
し、この結線では、超電導性のインダクタンス
L″からしか出力が得られず抵抗性の負荷が駆動
できない欠点があつた。本発明の別の目的の一つ
は、抵抗性の負荷を駆動することのできる直流電
源駆動の回路を提供することにある。 In the conventionally known full circuit, the two switching devices J1 and J2 in the circuit are
In the configuration in which the resistors R′ are connected, the two resistors
The circuit output current is obtained by connecting an inductance L'' between the midpoint of R' and the ground point (Figure 2).At this time, in the stable state of (A), the output inductance is
The output current flows in the negative direction in L'', and in the stable state of (B), the output current flows in the positive direction.However, in this connection, the superconducting inductance
There was a drawback that an output could only be obtained from L'' and a resistive load could not be driven.Another object of the present invention is to provide a DC power drive circuit that can drive a resistive load. There is a particular thing.
以下に本発明の回路結線について、実施例と共
に詳細に述べる。 Below, the circuit connection of the present invention will be described in detail along with examples.
はじめに本発明の回路の基本構成部分の動作原
理とその動作条件について述べる。本発明の基本
部分は、第3図のように、2つのジヨセフソンデ
バイスJ1,J2と、ただ1つの抵抗Rとを環状
に結線したものである。従来の公知のハツフル回
路(第1図、第2図)とは、ただ1個の抵抗Rだ
けによつて2つのデバイスを結合することが異な
る。この抵抗の両端で、各デバイスと接続される
点には電源端I1,I2を設け、一般には正およ
び負の定電流電源を接続する。各デバイスJ1,
J2は磁束結合形の入力を可能にし、デバイス状
態を制御するための信号入力線S1,S2を設け
る。第3図では、1つの例として、抵抗Rが接続
されてない側のデバイスの端子を接地する。しか
し、接地点を変更し、電源端I2またはI1の一
方を接地しても本発明の基本結線の構成は変らな
い。この場合、接地しない方の電源端のみにただ
一つの電流電源を接続すればよい。 First, the operating principles and operating conditions of the basic components of the circuit of the present invention will be described. The basic part of the invention consists of two Josephson devices J1, J2 and a single resistor R connected in a ring as shown in FIG. It differs from the conventional known haphazard circuit (FIGS. 1 and 2) in that it couples the two devices by only one resistor R. At both ends of this resistor, power supply terminals I1 and I2 are provided at points connected to each device, and generally positive and negative constant current power supplies are connected. Each device J1,
J2 enables magnetic flux coupling type input and provides signal input lines S1 and S2 for controlling the device state. In FIG. 3, as an example, the terminal of the device to which the resistor R is not connected is grounded. However, even if the grounding point is changed and one of the power supply terminals I2 or I1 is grounded, the basic wiring configuration of the present invention does not change. In this case, only one current source needs to be connected only to the ungrounded power source end.
この第3図の基本結線部分は、前述の4つの回
路状態(A),(B),(C),(D)をとることが可能である。
この四状態のうち、デバイスJ1,J2が共にゼ
ロ電圧状態となる状態(C)は、電源電流の大きさIG
がデバイスの許容できる最大超電導トンネル電流
Inより小さければ常に実現される。このとき信号
入力はなくIG≦Inであるとした。(正および負の
電源電流の大きさを±IGとしている。)いずれか
のデバイスに、ある大きさの信号入力を与える
と、状態(A),(B)が生じ得る。なお両方のデバイス
に同時に入力を与えなければ状態(D)は生じないの
で、ここではしばらく状態(D)のことは考えない。 The basic wiring portion shown in FIG. 3 can assume the four circuit states (A), (B), (C), and (D) described above.
Among these four states, the state (C) in which both devices J1 and J2 are in a zero voltage state is the state where the magnitude of the power supply current I G
is the maximum allowable superconducting tunneling current of the device
It is always realized if it is smaller than I n . At this time, there is no signal input and it is assumed that I G ≦I n . (The magnitude of the positive and negative power supply currents is ± IG .) When a signal input of a certain magnitude is applied to either device, states (A) and (B) can occur. Note that state (D) will not occur unless input is applied to both devices at the same time, so we will not consider state (D) for a moment here.
この基本結線部分が直流電流電源を用いて回路
として動作できるためには、状態(A)から(B)へ、ま
た状態(B)から(A)へ、信号入力に依存して移行でき
なければならない。今、第3図の回路が状態(A)に
あり、デバイスJ1がゼロ電圧状態にあるとす
る。デバイスJ2は負で有限の大きさの−V0の
電圧を生じているとする。このV0の大きさは、
デバイスに含まれる接合のギヤツプ電圧Vgに等
しいかやや小さい値をとる。すなわち、V0≦Vg
である。このようにV0がVgより小さいのは一般
に次の2つの理由による。 In order for this basic wiring part to operate as a circuit using a DC power supply, it must be possible to transition from state (A) to state (B) and from state (B) to (A) depending on the signal input. No. Assume now that the circuit of FIG. 3 is in state (A) and device J1 is in a zero voltage state. Assume that device J2 is producing a voltage of −V 0 that is negative and of finite magnitude. The magnitude of this V 0 is
It takes a value that is equal to or slightly smaller than the gap voltage V g of the junction included in the device. That is, V 0 ≦V g
It is. The reason why V 0 is smaller than V g in this way is generally due to the following two reasons.
() 第3図の通りの結線ならば、J2には並
列に抵抗Rが接続されていることになる。Rを
負荷とするデバイスの動作点は一般にV0≦Vg
の関係を満す。() If the wiring is as shown in Figure 3, a resistor R is connected in parallel to J2. The operating point of a device with R as a load is generally V 0 ≦V g
satisfies the relationship.
() 第3図の基本結線部分には以下に述べる
ように、他の抵抗やインダクタンスが接続さ
れ、デバイスJ2にとつて別の負荷が並列に接
続された状況になる。このため、V0の値は
()の場合よりもさらに小さくなる。() As described below, other resistances and inductances are connected to the basic wiring portion in FIG. 3, and another load is connected in parallel to device J2. Therefore, the value of V 0 becomes even smaller than in the case of ().
このとき、デバイスJ1の入力信号線S1に信
号入力電流を印加して、デバイスJ1を突然電圧
状態に転移させたものとする。このとき、デバイ
スJ1の両端には一般に瞬間的にギヤツプ電圧
Vgにひとしい大きさの過渡電圧パルスが発生す
る。この過渡電圧のむきは、I1が正の電流電源
であるため正のむきである。この正の電圧は抵抗
Rを介して負の定常電圧−V0をもつているデバ
イスJ2に印加される。デバイスJ2に印加され
る正の過渡電圧の大きさは、デバイスの微小電圧
時の抵抗RJと抵抗Rとによつて分圧された値で
ありVg×RJ/(R+RJ)に等しい。いま
V0≦Vg・RJ/(R+RJ) (1)
の条件が満されているとする。このときデバイス
J2にかかる電圧は−V0から−V0+VgRJ/(R
+RJ)になる。この値は条件式(1)が満されてい
れば正またはゼロである。すなわち、デバイスJ
2は正の過渡電圧の影響のもとに、負の電圧−
V0からゼロ電圧になり得る。このとき、デバイ
スJ2に印加される入力信号磁束が小さくなつて
いると、デバイスJ2はゼロ電圧状態に復帰でき
る。すなわち、回路状態は(A)から(B)に不都合なく
移行できる。条件式(1)は、この移行がおこるため
の必要条件である。全く同様に、回路状態(B)から
(A)へ移行できることもあきらかである。これらの
回路状態の移行の過渡現象に際して、負(または
正)の定常電圧に正(または負)の過渡電圧が重
畳される。この効果を、ここでは、「電圧反結合」
と呼ぶ。すなわち、第3図の基本結線部分は、抵
抗Rによつて電圧反結合を可能にし、キヤパシタ
ンスCを回路部品として必要とせず、抵抗性の負
荷を駆動することの出来る直流駆動の回路の結線
である。 At this time, it is assumed that a signal input current is applied to the input signal line S1 of the device J1 to suddenly transition the device J1 to a voltage state. At this time, there is generally a momentary gap voltage across device J1.
A transient voltage pulse of magnitude equal to V g is generated. The direction of this transient voltage is positive because I1 is a positive current source. This positive voltage is applied via resistor R to device J2, which has a negative steady-state voltage -V 0 . The magnitude of the positive transient voltage applied to device J2 is the value divided by resistor R J and resistor R at the time of the device's minute voltage, and is equal to V g × R J / (R + R J ) . Suppose now that the following condition is satisfied: V 0 ≦V g · R J / (R + R J ) (1). At this time, the voltage applied to device J2 is −V 0 to −V 0 +V g R J /(R
+R J ). This value is positive or zero if conditional expression (1) is satisfied. That is, device J
2 is under the influence of positive transient voltage, negative voltage -
V can go from 0 to zero voltage. At this time, if the input signal magnetic flux applied to device J2 is reduced, device J2 can return to the zero voltage state. That is, the circuit state can be transferred from (A) to (B) without any inconvenience. Conditional expression (1) is a necessary condition for this transition to occur. In exactly the same way, from circuit state (B)
It is also clear that it is possible to shift to (A). During these transient phenomena of circuit state transition, a positive (or negative) transient voltage is superimposed on a negative (or positive) steady voltage. This effect is referred to here as "voltage anticoupling"
It is called. In other words, the basic wiring section shown in Figure 3 is the wiring of a DC drive circuit that enables voltage decoupling by the resistor R, does not require the capacitance C as a circuit component, and can drive a resistive load. be.
上記した基本結線を用いて、回路出力を得るよ
うにした1つの実施例の結線を第4図に示す。す
なわち、1つのデバイスJ1にはインダクタンス
L′と抵抗r1を直列接続した「回路出力部」を並列
に接続し、もう1つのデバイスJ2には、インダ
クタンスL′と抵抗r2を直列接続した「回路出力
部」を並列接続する。接地点は図のように、抵抗
r1,r2の一端にとる。この結線において、回路が
動作するために次の2つの条件が必要である。 FIG. 4 shows the wiring of one embodiment in which the circuit output is obtained using the basic wiring described above. In other words, one device J1 has an inductance
A "circuit output section" in which L' and a resistor r 1 are connected in series is connected in parallel, and a "circuit output section" in which an inductance L' and a resistor r 2 are connected in series is connected in parallel to the other device J2. The grounding point is a resistor as shown in the figure.
Take r 1 and r 2 at one end. In this connection, the following two conditions are necessary for the circuit to operate.
() 1つのデバイスがシイツチングして電圧
状態になり他のデバイスが電圧状態からゼロ電
圧状態に戻る前述の過渡現象が生じるために、
インダクタンスL′に関し
L′/r1,L′/r2≫RNNCJ (2)
が必要である。上式右辺は上記したスイツチン
グが生ずるのに必要な時間で、RNNは接合デバ
イスJ1およびJ2の等価的なノーマル抵抗で
ありCJはその接合デバイスのキヤパシタンスで
ある。(2)式が満されれば、前述の過渡現象の生
起する時間のあいだインダクタンスL′を含む回
路出力部は過渡現象には無関係であり、第3図
の等価回路だけを考えればよい。なおR1=r2と
設計することは回路動作上何ら差支えない。() Due to the aforementioned transient phenomenon in which one device switches to a voltage state and another device returns from a voltage state to a zero voltage state,
Regarding the inductance L', L'/r 1 , L'/r 2 ≫R NN C J (2) is required. The right side of the above equation is the time required for the switching described above to occur, where R NN is the equivalent normal resistance of junction devices J1 and J2, and C J is the capacitance of that junction device. If formula (2) is satisfied, the circuit output section including the inductance L' is irrelevant to the transient phenomenon during the time when the aforementioned transient phenomenon occurs, and only the equivalent circuit shown in FIG. 3 needs to be considered. Note that designing R 1 = r 2 causes no problem in terms of circuit operation.
() いま1つのデバイスJ2がゼロ電圧状態
にあり、他のデバイスJ1が電圧状態にあつて
正の電圧V0をその両端に生じているとする。
この場合、デバイスJ1に対しては抵抗r1と
抵抗Rとが並列に接続されている。その合成抵
抗はRr1/(R+r1)であり、一般に
Rr1/(R+r1)<2RNN (3)
ならばデバイス動作点の電圧V0はV0<Vgとな
ることが知られている。このとき、デバイスJ
1のI−V(電流対電圧)特性はRJを1つの抵
抗値としてI=V/RJで近似できる。このと
き、V0の値は容易に求めることが出来、
V0=IG/(RJ -1+R-1+r1 -1) (4)
にひとしい。ここにIGは端子I1,I2から供
給される電源電流の絶対値であるとした。これ
ら電圧反結合メカニズムが正しく生起する条件
((1)式)として
Vg/RIG≧r1(R+RJ)/RRJ+Rr1+r1RJ (5)
が必要である。() Now suppose that one device J2 is in a zero voltage state and the other device J1 is in a voltage state producing a positive voltage V 0 across it.
In this case, a resistor r1 and a resistor R are connected in parallel to the device J1. The combined resistance is Rr 1 / (R + r 1 ), and it is generally known that if Rr 1 / (R + r 1 ) < 2R NN (3), then the voltage V 0 at the device operating point will be V 0 < V g . There is. At this time, device J
The I-V (current vs. voltage) characteristic of No. 1 can be approximated by I=V/R J , where R J is one resistance value. At this time, the value of V 0 can be easily determined and is equal to V 0 = I G / (R J -1 + R -1 + r 1 -1 ) (4). It is assumed here that I G is the absolute value of the power supply current supplied from the terminals I1 and I2. V g /RI G ≧r 1 (R+R J )/RR J +Rr 1 +r 1 R J (5) is necessary for these voltage anti-coupling mechanisms to occur correctly (Equation (1)).
すなわち、第4図の回路が動作するのに条件式
(1)および(2)が必要であることがわかる。()項
の近似のもとでは、(1)は(5)式に置換えることがで
きる。 In other words, the conditional expression for the circuit in Figure 4 to operate is
It turns out that (1) and (2) are necessary. Under the approximation of terms (), (1) can be replaced by equation (5).
いまもし、第4図に含まれる抵抗r1,R,RJを
デバイスの等価的なノーマル抵抗RNNで正規化し
て表示し、
K=Vg/RNNIG (6)
とおくと、(5)式はR/RNNについて解析的にとけ
て
0<R/RNN≦
1/2〔√{J NN−(1+J)}2+4
J NN−{RJ/RNN−K(1+RJ/r)}〕(7)
と書き直すことが出来る。すなわち、回路抵抗R
は(7)式を満すように選択しなければならない。 If we normalize and display the resistances r 1 , R, and R J included in Fig. 4 by the equivalent normal resistance R NN of the device, and set K=V g /R NN I G (6), we get Equation (5) can be solved analytically for R/R NN : 0<R/R NN ≦ 1/2 [√{ J NN −(1+ J )} 2 +4
It can be rewritten as J NN −{R J /R NN −K (1+R J /r)}] (7). That is, the circuit resistance R
must be selected so as to satisfy equation (7).
以上に述べた第4図の回路においても、前述の
(D)の回路状態(ハングアツプ現象)が生じる可能
性がある。一般に、これを避ける工夫として、1
つのデバイスJ2のバイアス制御線の端子B2か
らバイアス電流(直流一定値)を供給し無信号入
力時にJ2を電圧状態に維持する。他のデバイス
J1のバイアス制御線の端子B1には必らずしも
バイアス電流をながす必要はない。さらに、2つ
のデバイスの信号入力端子S1,S2を共通の入
力電流で駆動されるよう直結し(第4図の点線部
分参照)、入力電流と端子B2にながすバイアス
電流の向きが逆になるように結合する。この工夫
によれば、第4図の回路をハングアツプなしに論
理回路として用いることが可能になる。第1図、
第2図のハツフル回路では、既に説明したよう
に、2つのデバイスJ1,J2が共に電圧状態と
なる(状態(D))ハングアツプ現象を原理的に避け
ることはできなかつた。本発明者らは、本発明基
本構成回路(第3図)の1つのデバイスのみに並
列にインダクタンスLを接続することで、原理的
にハングアツプ現象を皆無にできる着想を得た。 In the circuit shown in Fig. 4 described above, the above-mentioned
The circuit condition (D) (hang-up phenomenon) may occur. In general, as a way to avoid this, 1.
A bias current (constant DC value) is supplied from terminal B2 of the bias control line of one device J2 to maintain J2 in a voltage state when no signal is input. It is not necessarily necessary to flow a bias current to the terminal B1 of the bias control line of the other device J1. Furthermore, the signal input terminals S1 and S2 of the two devices are directly connected so that they are driven by a common input current (see the dotted line in Figure 4), so that the direction of the input current and the bias current flowing through terminal B2 are opposite. join to. According to this invention, the circuit shown in FIG. 4 can be used as a logic circuit without hang-up. Figure 1,
In the full circuit of FIG. 2, as already explained, the hang-up phenomenon in which both devices J1 and J2 are in a voltage state (state (D)) cannot be avoided in principle. The present inventors came up with the idea that the hang-up phenomenon can be completely eliminated in principle by connecting an inductance L in parallel to only one device of the basic configuration circuit of the present invention (FIG. 3).
前記したハツフル回路とは異なり、いわゆるラ
ツチ回路として直流電源で駆動できるハングアツ
プの生じない回路結線がアプライド・フイジツク
ス・レターズ(Applied Physics Letters)第38
巻、第11号、936−938頁に紹介されている。この
ラツチ回路では、小さな抵抗を並列に接続した1
つのジヨセフソン・デバイスを電流を逃す径路と
して利用している。しかし、このデバイスが一瞬
だけ電圧状態になつたとき、この電圧は他のもう
1つのデバイスに印加されるのではなく小さな抵
抗にだけ印加される仕組になつている。しかしな
がら、このラツチ回路では、出力は超電導性イン
ダクタンスを介して得られる。直接に抵抗性負荷
を駆動する出力形態をとつていない。出力は他の
交流電源駆動検出器を介してしか得られない欠点
があつた。しかし、第4図の回路では、無信号入
力のとき抵抗r2には電流(出力)がながれ、抵
抗r1には電流(出力)がない。また、信号入力
があるときはJ1のみが電圧状態になるので、抵
抗r2には電流(出力)がながれず抵抗r1には
電流(出力)が得られる。すなわち、第4図の回
路は抵抗r1,r2の部分において相補的な出力
が回路自体から常に得られる特徴がある。ただ
し、抵抗r1の出力電流はつねに正のむきであ
り、抵抗r2の出力電流はつねに負のむきである
ことに注意して用いる必要がある。 Unlike the above-mentioned hustle circuit, a so-called latch circuit that can be driven by a DC power source and does not cause hang-up is used in Applied Physics Letters No. 38.
Volume, No. 11, pages 936-938. This latch circuit uses a single resistor connected in parallel with a small resistor.
Two Josephson devices are used as a path for the current to escape. However, when this device is momentarily energized, the voltage is applied only to a small resistor rather than to another device. However, in this latch circuit, the output is obtained through a superconducting inductance. It does not have an output form that directly drives a resistive load. The drawback was that the output could only be obtained through another AC power supply driven detector. However, in the circuit of FIG. 4, when there is no signal input, current (output) flows through resistor r2, and no current (output) flows through resistor r1. Further, when there is a signal input, only J1 is in a voltage state, so no current (output) flows through the resistor r2, but a current (output) is obtained through the resistor r1. That is, the circuit of FIG. 4 has a feature that complementary outputs are always obtained from the circuit itself at the resistors r1 and r2. However, it is necessary to use it with care that the output current of the resistor r1 is always positive, and the output current of resistor r2 is always negative.
前出の実施例(第4図)では、本質的にハング
アツプ現象を生じ、入力信号線およびバイアス制
御線の結合の工夫によつてのみこれを回避するこ
とが出来た。しかし、以下に述べる実施例では、
このような工夫をすることなく本質的にハングア
ツプ現象を回避することができる。すなわち、第
5図のように一方のデバイスJ1にはインダクタ
ンスL′と抵抗rを直列に接続した回路出力部を並
列接続するが、他方のデバイスJ2にはインダク
タンスLのみを並列接続する。(なお、第5図で
は簡単のために入力信号線およびバイアス制御線
を記入していないが、第4図と同様にこれらは各
デバイスに結合されているものとする。)この結
線ではインダクタンスLは回路出力をとりだすも
のではなく、デバイスJ2の一部となつて一つの
「スイツチング・デバイス」を構成する。電源端
子の一方I1には正の直流電流源を他方I2には
負の直流電流源を接続するものとする。接地点に
ついては第4図と同様に、抵抗rの一端を接地す
る結線とする。 In the previous embodiment (FIG. 4), a hang-up phenomenon essentially occurred, and this could be avoided only by devising a connection between the input signal line and the bias control line. However, in the example described below,
The hang-up phenomenon can essentially be avoided without any such measures. That is, as shown in FIG. 5, a circuit output section having an inductance L' and a resistor r connected in series is connected in parallel to one device J1, while only an inductance L is connected in parallel to the other device J2. (Although the input signal line and bias control line are not shown in Figure 5 for simplicity, it is assumed that they are connected to each device as in Figure 4.) In this connection, the inductance L does not take out the circuit output, but forms part of device J2 and constitutes one "switching device." It is assumed that one of the power terminals I1 is connected to a positive DC current source, and the other power terminal I2 is connected to a negative DC current source. Regarding the grounding point, as in FIG. 4, one end of the resistor r is connected to ground.
はじめにこの実施例(第5図)の安定状態での
デバイス端子間電圧について述べる。まずデバイ
スJ1が電圧状態にあるとき、I1からの入力電
流をIGとすると、そのJ1の両端の電圧値V01は
(4)式と同様に
V01=IG/(RJ -1+R-1+r-1) (8)
である。このときデバイスJ2はゼロ電圧状態に
あるものとした。これとは逆にデバイスJ1がゼ
ロ電圧状態にあるとき、デバイスJ2の両端の電
圧V02は明らかに
V02=0 (9)
である。これはデバイスJ2が超電導性のインダ
クタンスLによつて短絡されているためである。 First, the voltage between device terminals in a stable state in this embodiment (FIG. 5) will be described. First, when device J1 is in a voltage state, if the input current from I1 is I G , the voltage value V 01 across J1 is
Similar to equation (4), V 01 = I G / (R J -1 + R -1 + r -1 ) (8). At this time, device J2 was assumed to be in a zero voltage state. Conversely, when device J1 is in a zero voltage state, the voltage V 02 across device J2 is clearly V 02 =0 (9). This is because device J2 is short-circuited by superconducting inductance L.
つぎにこの実施例(第5図)の回路のスイツチ
ング動作について説明する。まずデバイスJ1が
電圧状態にあり(8)式の電圧V01を発生していると
する。このとき、デバイスJ2に信号入力が入
り、デバイスJ2が突然電圧状態になつたと考え
る。このときの瞬間的なピーク電圧を−VPとお
く。時間がたつとこの電圧はインダクタンスLに
よつて短絡されるためにゼロに近づくが、デバイ
スJ2がスイツチした瞬間には有限の大きさの電
圧を生じその過渡電圧パルスの絶対値がVPであ
るとした。(1)式の導出と同様の考えにより、VP
は抵抗Rとデバイス抵抗RJとによつて分圧され
てデバイスJ1に印加される。デバイスJ1に印
加される電圧の大きさはVP×RJ/(R+RJ)に
等しい。したがつて、
V01≦VPRJ/(R+RJ) (10)
の条件が満足されていれば、デバイスJ2のスイ
ツチングによりデバイスJ1の両端の電圧をゼロ
にすることが出来る。したがつて(8)式を(10)式に代
入することにより
VP/RIG≧r(R+RJ)/RRJ+Rr+rRJ (11)
が電圧反結合メカニズムが正しく生起する必要条
件である。このときデバイスJ1はゼロ電圧状態
に戻るから抵抗rを流れる出力電流はゼロにな
る。逆にデバイスJ1がゼロ電圧状態にあり、ま
たデバイスJ2もゼロ電圧状態でV02=0であつ
たとする。このとき、デバイスJ1に信号入力が
入り、デバイスJ1が突然電圧状態になつたとす
る。このデバイスJ1の両端に生じる過渡電圧パ
ルスの大きさはVgである。この電圧はもともと
デバイスJ2がゼロ電圧状態にあつたとするの
で、抵抗Rの両端に印加された状態ができる。デ
バイスJ1は電圧状態になつたままになるから、
回路出力部の抵抗rを流れる出力電流はある有限
の大きさの値となる。なお出力抵抗rに電流が安
定に流れるようになるまでには、少なくともL′/
rだけの時間がかかる。 Next, the switching operation of the circuit of this embodiment (FIG. 5) will be explained. First, it is assumed that the device J1 is in a voltage state and generates a voltage V 01 according to equation (8). At this time, it is assumed that a signal input is input to device J2, and device J2 suddenly becomes a voltage state. Let the instantaneous peak voltage at this time be −V P. Over time, this voltage approaches zero as it is short-circuited by the inductance L, but at the moment device J2 switches on, it produces a voltage of finite magnitude and the absolute value of the transient voltage pulse is V P And so. By the same idea as deriving equation (1), V P
is divided by resistor R and device resistor R J and applied to device J1. The magnitude of the voltage applied to device J1 is equal to V P ×R J /(R+R J ). Therefore, if the condition of V 01 ≦V P R J /(R+R J ) (10) is satisfied, the voltage across device J1 can be made zero by switching device J2. Therefore, by substituting equation (8) into equation (10), V P /RI G ≧r (R + R J ) / RR J + R r + r R J (11) is a necessary condition for the voltage anti-coupling mechanism to occur correctly. be. At this time, device J1 returns to the zero voltage state, so the output current flowing through resistor r becomes zero. Conversely, assume that device J1 is in a zero voltage state and device J2 is also in a zero voltage state with V 02 =0. At this time, it is assumed that a signal input is input to the device J1 and the device J1 suddenly becomes a voltage state. The magnitude of the transient voltage pulse that occurs across this device J1 is V g . Assuming that the device J2 was originally in a zero voltage state, this voltage is applied to both ends of the resistor R. Since device J1 remains in the voltage state,
The output current flowing through the resistor r of the circuit output section has a certain finite value. Note that at least L'/
It takes r time.
この第5図のように、デバイスの一方に並列に
超電導性インダクタンスLが接続される構成で
は、安定状態においてこのデバイスが常にゼロ電
圧状態に戻る特徴がある。なおインダクタンスL
を含む経路にごく小さな抵抗を挿入しても、デバ
イスがゼロ電圧状態に戻り得る限り、本発明の趣
旨にはずれるものではない。すなわち、本実施例
では前述の(D)の回路状態は存在せず、回路のハン
グアツプ現象(誤動作)は本実質的に生じないた
め、「安定動作」を行い得る特徴がある。なお、
この第5図の例では、第4図の場合と異なり出力
は1ヶ所からのみ得られる。この回路に第4図と
同様なバイアス制御線、信号入力線を設けて、直
流電源駆動によるNOR理論動作、OR理論動作を
行いうることは明らかである。これはデバイスJ
1,J2に2本以上の信号入力線を設けることが
可能なためである。 As shown in FIG. 5, in a configuration in which a superconducting inductance L is connected in parallel to one side of the device, the device always returns to a zero voltage state in a stable state. Note that the inductance L
It does not depart from the spirit of the invention to insert a very small resistance in the path containing the voltage, as long as the device can return to the zero voltage state. That is, in this embodiment, the above-mentioned circuit state (D) does not exist, and the hang-up phenomenon (malfunction) of the circuit does not substantially occur, so that "stable operation" can be performed. In addition,
In the example shown in FIG. 5, unlike the case shown in FIG. 4, the output is obtained from only one location. It is clear that this circuit can be provided with bias control lines and signal input lines similar to those shown in FIG. 4 to perform NOR theoretical operation and OR theoretical operation by driving with a DC power supply. This is device J
This is because it is possible to provide two or more signal input lines to 1 and J2.
本回路の実施例において、デバイスJ2のかわ
りに、複数個のジヨセフソン・デバイスを直列に
接続したものを用いることはより好ましい。この
とき(10),〓式で用いたVPの値は、デバイスの数
に比例して大きくできる。 In this embodiment of the circuit, it is more preferable to use a plurality of Josephson devices connected in series in place of device J2. At this time, the value of V P used in equation (10) can be increased in proportion to the number of devices.
前出の実施例(第5図)では、正および負の2
つの直流電流電源が必要であつた。しかし、以下
に述べる実施例では、接地点の変更によりただ1
つの電流電源を用いるだけでよい。すなわち、第
6図のように、第5図と全く同等の結線でありな
がらその一方の電源端子I2を接地し、他の電源
端子I1にのみ電源を接続すればよい。この場
合、図ではインダクタンスLを並列接続したデバ
イスJ2の一端を接地したが、逆にデバイスJ1
の一端I1を接し他の電源端子I2に電源を接続
してもよい。この場合、出力電流はデバイスJ1
に並列接続された、インダクタンスL′を抵抗rと
を含む経路から得られる。また本回路結線では、
抵抗Rの一端が接地されることになるため、この
抵抗を流れる電流を出力電流とすることが可能に
なる。この結線の回路動作は第5図のものと全く
同等である。 In the previous example (Figure 5), the positive and negative 2
Two DC power sources were required. However, in the embodiment described below, by changing the grounding point, only one
Only one current source is needed. That is, as shown in FIG. 6, although the connection is exactly the same as that in FIG. 5, one power supply terminal I2 may be grounded, and a power supply may be connected only to the other power supply terminal I1. In this case, in the figure, one end of device J2 with inductance L connected in parallel is grounded, but conversely, device J1
A power source may be connected to one end I1 of the terminal I1 and the other power terminal I2. In this case, the output current is device J1
is obtained from a path including an inductance L' and a resistor r connected in parallel to the inductance L'. In addition, in this circuit connection,
Since one end of the resistor R is grounded, the current flowing through this resistor can be used as the output current. The circuit operation of this connection is exactly the same as that in FIG.
前出の実施例(第6図)では、デバイスJ1の
両端に、インダクタンスL′を抵抗rとを直列接続
したものを並列に結線して、デバイスJ1の電圧
を維持させる工夫を行つていた。しかし、この回
路では、回路がスイツチング動作を行つて安定状
態に入いるために少なくともL′/rの時定数に対
応する時間が必要であつた。しかし、以下に述べ
る実施例では、このインダクタンスL′と抵抗rと
を除去することにより、(等価的にL′/rをゼロ
にしたことと同等になり)回路の高速化をはかる
ことが出来る。すなわち、第7図のように、デバ
イスJ1とインダクタンスLを並列接続したデバ
イスJ2とを直列に接続し、これらに抵抗Rを並
列接続した上その一端を接地しその他端を電源端
I1とする結線をとる。この場合デバイスJ2と
Lを並列接続したもののかわりに、上記Lとデバ
イスの並列接続体を複数個直列接続したものを用
いることはより好ましい。あるいは、デバイスを
複数個直列接続して、この全体に1つのLを並列
接続したものを用いることもできる。これらの回
路結線において、信号入力がない安定状態でデバ
イスに一定電圧が生じるようにするためには、イ
ンダクタンスが並列に結線されないデバイスの方
にバイアス制御線(その制御入力端子をB1と記
す)を設けることがよい。ここに各デバイスはそ
れぞれ信号入力端S1,S2をもつ入力信号線を
もつているとする。 In the previous example (Fig. 6), a device in which the inductance L' and the resistor r were connected in series was connected in parallel to both ends of the device J1 to maintain the voltage of the device J1. . However, this circuit requires at least a time corresponding to the time constant of L'/r for the circuit to perform a switching operation and enter a stable state. However, in the embodiment described below, by removing this inductance L' and resistance r (this is equivalent to setting L'/r to zero), the speed of the circuit can be increased. . In other words, as shown in FIG. 7, a device J1 and a device J2 having an inductance L connected in parallel are connected in series, a resistor R is connected in parallel to these, one end is grounded, and the other end is the power supply terminal I1. Take. In this case, it is more preferable to use a plurality of parallel connections of L and the device connected in series instead of devices J2 and L connected in parallel. Alternatively, it is also possible to use a device in which a plurality of devices are connected in series and one L is connected in parallel to the entire device. In these circuit connections, in order to generate a constant voltage in the device in a stable state with no signal input, connect a bias control line (its control input terminal is designated as B1) to the device where the inductance is not connected in parallel. It is good to have one. Here, it is assumed that each device has an input signal line having signal input terminals S1 and S2, respectively.
はじめにこの実施例(第7図)のデバイス端子
間電圧について述べる。まずデバイスJ1が電圧
状態にあるとき、I1からの入力電流をIGとする
と、その両端の電圧値V00は
V00=IG/(RJ -1+R-1) (12)
である。ここにデバイスJ1のI−V特性は、
RJを1つの抵抗値でI=V/RJで近似できると
した。 First, the voltage between device terminals in this embodiment (FIG. 7) will be described. First, when device J1 is in a voltage state, if the input current from I1 is IG , the voltage value V00 across it is V00 = IG /( RJ -1 +R -1 ) (12). Here, the I-V characteristics of device J1 are:
It is assumed that R J can be approximated by I=V/R J with one resistance value.
つぎにこの実施例(第7図)のスイツチング動
作について説明する。まず、デバイスJ1が電圧
状態にあり(12)式の電圧V00を発生しているとす
る。このとき、デバイスJ2に信号入力が入り、
デバイスJ2が突然電圧状態になつたと考える。
このときにデバイスJ2に生ずる過渡電圧パルス
の波高値をVPとする。このVPは抵抗Rとデバイ
スJ1の抵抗RJとによつて分圧されてデバイス
J1に印加される。デバイスJ1に印加される電
圧の大きさはVP×RJ/(R+RJ)に等しい。し
たがつて
V00≦VPRJ/(R+RJ) (13)
の条件が満足されていれば、デバイスJ2のスイ
ツチングによりデバイスJ1の両端の電圧をゼロ
にすることが出来る。もし、デバイスJ2の部分
に前述のように複数個のジヨセフソン・デバイス
を用いた場合、(13)式のVPの値はデバイスの数に
比例して大きくできる。このため、安定状態の電
圧V00を大きくできる。(12)式を(13)式に代入する
ことにより
RIG≦VP (14)
が電圧反結合メカニズムが正しく生起する必要条
件である。このとき、デバイスJ1はゼロ電圧状
態に戻るから、負荷抵抗Rを流れる出力電流はゼ
ロになる。この回路の動作態様は基本的にさきの
実施例と同様である。 Next, the switching operation of this embodiment (FIG. 7) will be explained. First, it is assumed that the device J1 is in a voltage state and generates the voltage V 00 of equation (12). At this time, a signal input is input to device J2,
Consider that device J2 suddenly goes into a voltage state.
The peak value of the transient voltage pulse generated in device J2 at this time is defined as V P . This V P is divided by the resistor R and the resistor R J of the device J1 and applied to the device J1. The magnitude of the voltage applied to device J1 is equal to V P ×R J /(R+R J ). Therefore, if the condition of V 00 ≦V P R J /(R+R J ) (13) is satisfied, the voltage across device J1 can be made zero by switching device J2. If a plurality of Josephson devices are used in the device J2 portion as described above, the value of V P in equation (13) can be increased in proportion to the number of devices. Therefore, the stable state voltage V 00 can be increased. By substituting equation (12) into equation (13), RI G ≦V P (14) is a necessary condition for the voltage anti-bonding mechanism to occur correctly. At this time, since device J1 returns to the zero voltage state, the output current flowing through load resistor R becomes zero. The operation of this circuit is basically the same as the previous embodiment.
本実施例(第7図)において、バイアス制御線
の端子B1に何も電流をながさず、各デバイスJ
1,J2に別々に入力信号端子S1,S2をもつ
入力信号線を設けた場合の動作について述べる。
このとき、S1,S2に共に入力が無いときは抵
抗Rの両端の電圧はゼロで出力電流はながれな
い。S1に一度入力が入ると、デバイスJ1は電
圧を生じるから抵抗Rの両端にV00の電圧が出
る。この電圧はS1の入力を切つたあとでも維持
できるから本回路は一種のラツチとして用いるこ
とが出来る。ラツチを解除するためには、入力端
子S2に入力を与えればよい。このようにすると
抵抗Rの両端の電圧はゼロとなり、このS2の入
力を切つたあとでもこの状態が維持できる。もし
S1に入力がなく、S2だけに入力が入いると抵
抗Rの両端に過渡的に電圧を生じるが、安定状態
においてはゼロ電圧が出力される。もし両方のデ
バイスに同時に入力が入いると結局安定状態では
抵抗Rの両端に電圧V00が出力される。したがつ
て本実施例は直流電流電源で駆動でき、それ自体
に出力端をもつ、安定なラツチ回路を与えてい
る。この回路の特徴は決してハングアツプを生じ
ないことである。なお本回路において、接地端と
電源端をとり替えても、その回路動作が全く変わ
らないことは言うまでもない。 In this embodiment (FIG. 7), no current flows to the terminal B1 of the bias control line, and each device J
The operation in the case where input signal lines having input signal terminals S1 and S2 are provided separately for 1 and J2 will be described.
At this time, when there is no input to both S1 and S2, the voltage across the resistor R is zero and no output current flows. Once input is applied to S1, device J1 generates a voltage, so a voltage of V 00 appears across resistor R. Since this voltage can be maintained even after the input of S1 is turned off, this circuit can be used as a kind of latch. To release the latch, it is sufficient to apply an input to the input terminal S2. In this way, the voltage across the resistor R becomes zero, and this state can be maintained even after the input to S2 is turned off. If there is no input to S1 and only input to S2, a transient voltage will be generated across the resistor R, but zero voltage will be output in a stable state. If input is applied to both devices at the same time, a voltage V 00 will be output across the resistor R in a stable state. Therefore, this embodiment provides a stable latch circuit that can be driven by a DC power supply and has its own output terminal. A feature of this circuit is that it never hangs up. It goes without saying that in this circuit, even if the ground terminal and power supply terminal are replaced, the circuit operation will not change at all.
前出の実施例(第7図)においては、2つのデ
バイスJ1およびJ2の入力信号線(端子S1お
よびS2は一応独立なものと考えた。しかし、こ
の回路結線において、第8図のように、2つの入
力信号線を直結して共通に同時に入力信号を与え
ると理論ゲートとして有効に機能させることがで
きる。すなわち、第8図のように、一方のデバイ
スJ2には入力信号電流の向きとは逆向きの磁束
を発生できるバイアス制御線(端子B2)を設け
て、たえずバイアス電流(直流)をながしてお
く。第8図の例では、入力信号がないとき出力が
あり入力信号があると出力はゼロとなるNOT回
路が構成できる。もし入力信号線を1本ではなく
複数本設ければNOR回路が構成できることは明
らかである。図では、インダクタンスLが並列接
続されない方のデバイスJ2にバイアス制御線を
設ける例を示したが、逆にインダクタンスLが並
列接続されるデバイスJ1にバイアス制御線を設
けてもよい。この場合、複数本の入力信号線があ
ればOR回路が構成できる。この論理ゲートの特
徴は決してハングアツプを生じないことで、これ
により直流電源駆動でORまたはNOR機能を有す
る論理ゲートが構成できる。 In the previous embodiment (Fig. 7), the input signal lines (terminals S1 and S2) of the two devices J1 and J2 were considered to be independent.However, in this circuit connection, as shown in Fig. 8, , it is possible to effectively function as a theoretical gate by directly connecting two input signal lines and supplying a common input signal at the same time.In other words, as shown in Fig. A bias control line (terminal B2) that can generate magnetic flux in the opposite direction is provided, and a bias current (DC) is constantly flowing.In the example in Figure 8, there is an output when there is no input signal, and there is an output when there is an input signal. A NOT circuit with zero output can be constructed.It is clear that a NOR circuit can be constructed if multiple input signal lines are provided instead of one.In the figure, the inductance L biases the device J2 that is not connected in parallel. Although an example in which a control line is provided has been shown, a bias control line may be provided in the device J1 to which the inductance L is connected in parallel.In this case, an OR circuit can be configured if there are multiple input signal lines. A feature of logic gates is that they never cause hang-ups, and as a result, logic gates with OR or NOR functions can be constructed using DC power supply.
第8図をみれば、インダクタンスLが並列接続
されたデバイスを仮に無視すると、デバイスJ2
と抵抗Rとからなるスイツチングゲート(いわゆ
るJTLゲート)と同じである。すなわち本実施例
はJTLゲートに対してLを並列接続したスイツチ
ゲートを加え直流電源でノンラツチング動作を行
わしめる回路と見なせる。従来知られているJTL
ゲートは、ラツチング動作しか出来ず交流パルス
電源でしか駆動できない欠点があつたが、本回路
は直流電源駆動を可能にした優れた回路構成であ
る。 Looking at Figure 8, if we ignore the devices with inductance L connected in parallel, device J2
It is the same as a switching gate (so-called JTL gate) consisting of and a resistor R. That is, this embodiment can be regarded as a circuit in which a switch gate in which L is connected in parallel to the JTL gate is added to perform a non-latching operation using a DC power supply. Traditionally known as JTL
The gate had the disadvantage that it could only perform a latching operation and could only be driven with an AC pulse power supply, but this circuit has an excellent circuit configuration that allows it to be driven with a DC power supply.
前出の実施例(第8図)においては、論理ゲー
トの出力は、抵抗Rの両端にかかる電位、また
は抵抗Rをふくむ経路を流れる電流、としてと
りだすことが出来る。この回路結線において、第
9図のように、負荷抵抗Rと回路電源との接点に
入力信号伝送線TRを結線すれば伝送線駆動が可
能となる。この伝送線(ストリツプ・ライン)の
終端はマツチング抵抗RO(抵抗値R0)を挿入し
て接地するのが良い。回路中の抵抗Rは、2つの
デバイスJ1,J2の電圧反結合を可能にするた
めのもので、本実施例の負荷抵抗Rを除去するこ
とは回路高速化のために好ましくない。しかし原
理的には抵抗Rを除去しても、伝送線TRの特性
インピーダンスZ0と終端抵抗R0との和がその役
割を代行できる。この場合、実際のジヨセフソン
集積回路では、伝送線TRと抵抗ROを含む経路
にインダクタンスが入いるため回路応答が少し遅
くなる。すなわち、第9図のように負荷抵抗Rと
回路電源の接点を出力端とみなし、この出力端に
信号伝送線を接続することは、伝送線駆動形論理
ゲートとして好ましい実施例である。 In the embodiment described above (FIG. 8), the output of the logic gate can be taken out as a potential applied across the resistor R or as a current flowing through a path including the resistor R. In this circuit connection, if the input signal transmission line TR is connected to the contact point between the load resistor R and the circuit power supply as shown in FIG. 9, transmission line driving becomes possible. It is best to insert a matching resistor RO (resistance value R 0 ) at the end of this transmission line (strip line) and ground it. The resistor R in the circuit is for enabling voltage decoupling of the two devices J1 and J2, and it is not preferable to remove the load resistor R in this embodiment in order to speed up the circuit. However, in principle, even if the resistor R is removed, the sum of the characteristic impedance Z 0 of the transmission line TR and the terminating resistor R 0 can take over its role. In this case, in an actual Josephson integrated circuit, inductance is introduced into the path that includes the transmission line TR and the resistor RO, so the circuit response becomes slightly slower. That is, as shown in FIG. 9, the contact between the load resistor R and the circuit power supply is regarded as an output terminal, and a signal transmission line is connected to this output terminal, which is a preferred embodiment for a transmission line driven logic gate.
なお以上の説明において、磁束結合入力型デバ
イスについて詳しく述べなかつたが単純なジヨ
セフソン接合、2接合からなるSQUID、3
接合または4接合からなる謂ゆる1−2−1ジヨ
セフソン干渉計が用いられることは明らかであ
る。また、インダクタンスLを並列接続したデバ
イスに対して、さらにダンピング抵抗を並列接続
することは任意である。 In the above explanation, we did not discuss the magnetic flux coupling input type device in detail, but we can use simple Josephson junction, SQUID consisting of two junctions,
It is clear that a so-called 1-2-1 Josephson interferometer consisting of a junction or four junctions can be used. Furthermore, it is optional to further connect a damping resistor in parallel to the device in which the inductance L is connected in parallel.
以上述べたごとく、本発明によれば、直流電流
電源で駆動される電圧反結合を基本原理とするジ
ヨセフソン集積回路用の新しい回路結線を提供で
きる。特に、複雑な設計計算が必要となるキヤパ
シタンスCを回路部品として必要とせず、抵抗性
の負荷を駆動することのできる直流電源駆動論理
回路を構成できる。 As described above, according to the present invention, a new circuit connection for Josephson integrated circuits based on the basic principle of voltage anticoupling driven by a DC power source can be provided. In particular, it is possible to configure a DC power supply drive logic circuit that can drive a resistive load without requiring a capacitance C as a circuit component, which requires complicated design calculations.
第1図、第2図はそれぞれ従来のハツフル回路
を示す回路図、第3図は本発明の基本原理を示す
結線図、第4図、第5図、第6図、第7図、第8
図、第9図はそれぞれ本発明の実施例の結線を示
す回路図である。
I1,I2……回路電源端子、J1,J2……
磁束結合形ジヨセフソン・デバイス、C……結合
キヤパシタンス、S1,S2……入力信号線の入
力端子、L′……回路出力部インダクタンス、r…
…回路出力部抵抗、R′……結合抵抗、L″……回
路出力部インダクタンス、R……回路抵抗、B
1,B2……バイアス制御線の入力端子、r1,
r2……回路出力部抵抗、L……デバイス並結イ
ンダクタンス、TR……伝送線、RO……伝送線
の終端抵抗。
Figures 1 and 2 are circuit diagrams showing conventional circuits, Figure 3 is a wiring diagram showing the basic principle of the present invention, Figures 4, 5, 6, 7, and 8.
9 and 9 are circuit diagrams showing wiring connections in an embodiment of the present invention, respectively. I1, I2...Circuit power supply terminal, J1, J2...
Magnetic flux coupling Josephson device, C...coupling capacitance, S1, S2...input terminal of input signal line, L'...circuit output inductance, r...
...Circuit output section resistance, R'...Coupling resistance, L''...Circuit output section inductance, R...Circuit resistance, B
1, B2...Bias control line input terminal, r1,
r2...Circuit output section resistance, L...device parallel inductance, TR...transmission line, RO...transmission line termination resistance.
Claims (1)
抗とを有し、上記第1及び第2のジヨセフソンデ
バイスと上記抵抗を環状に接続し、上記抵抗と上
記第1及び第2のジヨセフソンデバイスとの2つ
の接点に直流電源を接続し、上記直流電源の接続
方式は上記接点の一方に接続された正の直流電源
及び上記接点の他方に接続された負の直流電源か
ら成る2電源方式または上記2つの接点間に1つ
の直流電源が接続された1電源方式であり、上記
第1及び第2のジヨセフソンデバイスまたは上記
第1のジヨセフソンデバイスのみに並列に回路出
力部抵抗を有することを特徴とする電圧反結合型
ジヨセフソン回路。 2 特許請求の範囲第1項において、上記回路出
力部は、上記第1及び第2のジヨセフソンデバイ
スの両端にインダクタンスと抵抗とを直列接続し
たものを並列に結線することを特徴とする電圧反
結合型ジヨセフソン回路。 3 特許請求の範囲第1項において、上記第1、
第2のジヨセフソンデバイスの一方に並列に接続
されたインダクタンスまたは上記インダクタンス
と上記一方のジヨセフソンデバイスがゼロ電圧状
態に戻り得る値の抵抗との直列回路を有すること
を特徴とする電圧反結合型ジヨセフソン回路。 4 特徴請求の範囲第1項において、上記第1、
第2のジヨセフソンデバイスの他方に並列に接続
された、インダクタンスと抵抗との直列回路を有
することを特徴とする電圧反結合ジヨセフソン回
路。 5 特許請求の範囲第1項において、上記第1及
び第2のジヨセフソンデバイスのどちらか一方の
みが超電導状態から電圧状態にスイツチする構造
を有することを特徴とする電圧反結合型ジヨセフ
ソン回路。[Scope of Claims] 1 It has first and second Josephson devices and a resistor, the first and second Josephson devices and the resistor are connected in a ring, and the resistor and the resistor are connected in a ring. A DC power supply is connected to two contacts with the first and second Josephson devices, and the connection method of the DC power supply is a positive DC power supply connected to one of the contacts and a negative DC power supply connected to the other of the contacts. A two-power system consisting of a DC power source or a one-power system in which one DC power source is connected between the two contacts, and the first and second Josephson devices or only the first Josephson device. A voltage anti-coupling Josephson circuit characterized by having a circuit output resistor in parallel with. 2. In claim 1, the circuit output section is a voltage source characterized in that an inductance and a resistor are connected in series to both ends of the first and second Josephson devices, and are connected in parallel. Anti-coupling Josephson circuit. 3 In claim 1, the above first,
A voltage inverter characterized in that it has an inductance connected in parallel to one of the second Josephson devices or a series circuit of said inductance and a resistor of a value that allows said one Josephson device to return to a zero voltage state. Combined Josephson circuit. 4 Characteristics In claim 1, the above-mentioned first,
A voltage anticoupling Josephson circuit characterized in that it has a series circuit of an inductance and a resistor connected in parallel to the other of the second Josephson device. 5. The voltage anti-coupling type Josephson circuit according to claim 1, wherein only one of the first and second Josephson devices has a structure in which only one of the first and second Josephson devices switches from a superconducting state to a voltage state.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1166282A JPS58130626A (en) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | Voltage anticoupling Josephson circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1166282A JPS58130626A (en) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | Voltage anticoupling Josephson circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58130626A JPS58130626A (en) | 1983-08-04 |
| JPH047130B2 true JPH047130B2 (en) | 1992-02-10 |
Family
ID=11784188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1166282A Granted JPS58130626A (en) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | Voltage anticoupling Josephson circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58130626A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6094533A (en) * | 1983-10-28 | 1985-05-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Superconduction logical circuit |
-
1982
- 1982-01-29 JP JP1166282A patent/JPS58130626A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58130626A (en) | 1983-08-04 |
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