JPH07113666B2 - Dummy-SQUID - Google Patents
Dummy-SQUIDInfo
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- JPH07113666B2 JPH07113666B2 JP2237961A JP23796190A JPH07113666B2 JP H07113666 B2 JPH07113666 B2 JP H07113666B2 JP 2237961 A JP2237961 A JP 2237961A JP 23796190 A JP23796190 A JP 23796190A JP H07113666 B2 JPH07113666 B2 JP H07113666B2
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Description
【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> この発明は疑似的にSQUID(Superconducting Quantum I
ntreference Device、超伝導量子干渉素子)と同様の信
号入出力特性を有する全く新規なダミーSQUIDに関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial field of application> This invention is a pseudo SQUID (Superconducting Quantum I).
ntreference Device, a superconducting quantum interference device) and a completely new dummy SQUID having the same signal input / output characteristics.
<従来の技術、および発明が解決しようとする課題> 従来から非常に高感度の磁束検出を行なうことができる
という特質に着目して、種々の分野でSQUIDが応用され
ている。また、SQUIDには、ジョセフソン接合(以下、J
Jと略称する)を1つだけ有するrf−SQUIDと、JJを2つ
有するdc−SQUIDとがあり、従来はrf−SQUIDが一般的に
用いられていたが、最近では半導体製造技術が進歩して
特性が揃った2つのJJが得られるようになってきたの
で、磁束検出感度が高いdc−SQUIDが広く用いられるよ
うになってきた。<Prior Art and Problem to be Solved by the Invention> SQUID has been applied in various fields, focusing on the characteristic that magnetic flux can be detected with extremely high sensitivity. In addition, Josephson junction (hereinafter J
There is an rf-SQUID that has only one (J) and a dc-SQUID that has two JJs. Conventionally, the rf-SQUID was generally used, but recently, semiconductor manufacturing technology has advanced. Since two JJs with uniform characteristics have been obtained, dc-SQUID with high magnetic flux detection sensitivity has come into wide use.
第6図はdc−SQUID磁束計の原理を説明する電気回路図
であり、超伝導ループ(71)の所定箇所に2つのJJ(7
2)が形成されているとともに、定電流源(70)により
2つのJJ(72)を挾んで超伝導ループ(71)にバイアス
電流を供給している。そして、測定対象の磁束を検出す
るためのピックアップ・コイル(74)と接続された入力
コイル(73)を超伝導ループ(71)に近接させて設けて
いる。さらに、2つのJJ(72)を挾んで超伝導ループ
(71)の出力電圧を変圧する電圧変圧トランス(75)の
出力電圧を増幅器(76)により増幅し、発振器(77)か
ら出力される被変調信号に基づいて同期検波器(78)に
より復調し、積分器(79)により復調信号を積分し、外
部磁束に比例した電圧として外部に出力している。ま
た、積分器(79)からの出力信号と発振器(77)から被
変調信号とを加算器(80)により加算し、電圧−電流変
換器(81)によりフィードバック電流に変換してモジュ
レーション・コイル(82)に供給し、ピックアップ・コ
イル(74)で検出した外部磁束を打ち消すようにしてい
る。FIG. 6 is an electric circuit diagram for explaining the principle of the dc-SQUID magnetometer. Two JJ (7) are provided at predetermined locations in the superconducting loop (71).
2) is formed and a constant current source (70) sandwiches two JJs (72) to supply a bias current to the superconducting loop (71). An input coil (73) connected to the pickup coil (74) for detecting the magnetic flux to be measured is provided close to the superconducting loop (71). Further, the output voltage of the voltage transformer (75) that transforms the output voltage of the superconducting loop (71) by sandwiching the two JJs (72) is amplified by the amplifier (76) and output from the oscillator (77). The synchronous detector (78) demodulates based on the modulation signal, the integrator (79) integrates the demodulated signal, and outputs it as a voltage proportional to the external magnetic flux. Further, the output signal from the integrator (79) and the modulated signal from the oscillator (77) are added by the adder (80) and converted into a feedback current by the voltage-current converter (81) to obtain the modulation coil ( 82) to cancel the external magnetic flux detected by the pickup coil (74).
このように磁束ロック・ループ(以下、FLLと略称す
る)にdc−SQUIDを組み込めば、第7図に示すように、
磁束−電圧変換係数が鎖交磁束の大きさによって周期的
に変化することに起因してそのままでは超伝導ループの
鎖交磁束を計測できないという不都合を解消でき、変換
率が最大の点に磁束を保持し続けることにより鎖交磁束
の計測を可能にすることができる。束ち、ピックアップ
・コイル(74)および入力コイル(73)を介して超伝導
ループ(71)に外部から加えられる磁束と同じ大きさで
かつ逆向きの磁束をモジュレーション・コイル(82)を
介してフィードバックすることにより外部磁束をキャン
セルし、モジュレーション・コイル(82)に供給される
フィードバック電流をモニタすることにより外部磁束を
計測できる。If the dc-SQUID is incorporated in the magnetic flux lock loop (hereinafter abbreviated as FLL) in this way, as shown in FIG.
It is possible to eliminate the inconvenience that the interlinkage magnetic flux of the superconducting loop cannot be measured as it is because the magnetic flux-voltage conversion coefficient changes periodically depending on the magnitude of the interlinkage magnetic flux. By continuing to hold it, it is possible to measure the interlinkage magnetic flux. Bundling, through the modulation coil (82), a magnetic flux having the same magnitude as the magnetic flux externally applied to the superconducting loop (71) through the pickup coil (74) and the input coil (73) but in the opposite direction. The external magnetic flux can be canceled by feedback, and the external magnetic flux can be measured by monitoring the feedback current supplied to the modulation coil (82).
また、一般的には、FLLを有するSQUID磁束計を得ようと
すれば、FLL回路の設計が必要であり、FLL回路の開発、
試作したFLL回路の動作試験等を行なう場合には、SQUID
を実際に接続しなければならないので、種々の不都合を
生じてしまうことになるという不都合がある。即ち、SQ
UIDを動作させるために4K程度の極超低温の環境を得る
ことが必要になり、SQUIDの接続等を含めてSQUIDの取り
扱いが困難であるとともにSQUID自体の寿命が短いとい
う不都合および経年変化が比較的大きく磁束−電圧変換
係数の再現性が乏しいという不都合があり、さらに、SQ
UIDがデュワの中に収容されるのであるから全体として
著しく嵩張るという不都合がある。また、SQUIDは著し
く高感度であるから、環境雑音と測定信号とを共に検出
してしまうという不都合もある。さらに、SQUIDへの入
力として既知量の磁束を与える必要があるが、著しく微
弱な基準磁束を得ることが殆ど不可能であり、FLL回路
の完全な性能評価を行なうことができないという不都合
がある。また、信号検出回路をも含めて動作させた結
果、何らかの不都合が生じた場合には、SQUID側に不都
合が生じているのか、信号検出回路側に不都合が生じて
いるのかを特定することができないという不都合があ
る。Further, generally, in order to obtain a SQUID magnetometer having a FLL, it is necessary to design a FLL circuit.
When performing an operation test of the prototype FLL circuit, SQUID
Has to be actually connected, which causes various inconveniences. That is, SQ
In order to operate the UID, it is necessary to obtain an ultra-low temperature environment of about 4K, which makes it difficult to handle the SQUID including the connection of the SQUID, and the inconvenience that the SQUID itself has a short life and its secular change are relatively small. There is a disadvantage that the reproducibility of the magnetic flux-voltage conversion coefficient is large and the SQ
Since the UID is stored in the dewar, there is a disadvantage that it is extremely bulky as a whole. In addition, since SQUID has a remarkably high sensitivity, there is a disadvantage that both environmental noise and the measurement signal are detected. Further, it is necessary to give a known amount of magnetic flux as an input to the SQUID, but it is almost impossible to obtain a remarkably weak reference magnetic flux, and there is a disadvantage that a complete performance evaluation of the FLL circuit cannot be performed. Further, if any inconvenience occurs as a result of the operation including the signal detection circuit, it is not possible to identify whether the SQUID side is inconvenient or the signal detection circuit side is inconvenient. There is an inconvenience.
<発明の目的> この発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、
取り扱いが容易で、寿命が長く、しかも全体として小形
化できるとともに、環境雑音の影響を排除できる新規な
ダミーSQUIDを提供することを目的としている。<Purpose of the Invention> The present invention has been made in view of the above problems,
It is an object of the present invention to provide a new dummy SQUID that is easy to handle, has a long life, can be downsized as a whole, and can eliminate the influence of environmental noise.
<課題を解決するための手段> 上記の目的を達成するための、この発明のダミーSQUID
は、磁束ロック・ループのモジュレーション信号および
外部磁束に対応する電圧信号を出力する外部磁束発生器
からの出力信号を入力として差信号を生成する減算手段
と、減算手段からの出力信号を入力として電圧変化に対
して連続的、かつ周期的に変化する信号を得る周期信号
発生手段とを含んでいる。<Means for Solving the Problems> The dummy SQUID of the present invention for achieving the above object
Is a subtraction unit that receives the output signal from the external magnetic flux generator that outputs the modulation signal of the magnetic flux lock loop and the voltage signal that corresponds to the external magnetic flux as an input, and the subtraction unit that receives the output signal from the subtraction unit as a voltage. And a periodic signal generating means for obtaining a signal that changes continuously and periodically with respect to the change.
但し、周期信号発生手段としては、減算手段からの出力
信号を量子化すべきビット数よりも高い精度のアナログ
−ディジタル変換手段と、アナログ−ディジタル変換手
段の上位複数ビットを入力とするディジタル−アナログ
変換手段と、減算手段の出力信号からディジタル−アナ
ログ変換手段の出力信号を減算する左傾斜用減算手段
と、ディジタル−アナログ変換手段の出力信号と所定の
信号との和から減算手段の出力信号を減算する右傾斜用
減算手段と、アナログ−ディジタル変換手段の上位複数
ビットの次のビットに基づいて動作し、左傾斜用減算手
段または右傾斜用減算手段の出力信号を選択する選択手
段とを含んでいることが好ましい。However, as the periodic signal generating means, an analog-digital converting means having a higher precision than the number of bits to be used for quantizing the output signal from the subtracting means, and a digital-analog converting operation in which higher-order bits of the analog-digital converting means are input. Means for subtracting the output signal of the digital-analog converting means from the output signal of the subtracting means, and subtracting the output signal of the subtracting means from the sum of the output signal of the digital-analog converting means and the predetermined signal And a selecting means for operating on the basis of the next higher bits of the analog-digital converting means and selecting an output signal of the left tilting subtracting means or the right tilting subtracting means. Is preferred.
<作用> 以上の構成のダミーSQUIDであれば、磁束ロック・ルー
プのモジュレーション信号および外部磁束発生器からの
出力信号を入力として減算手段により差信号を生成し、
減算手段からの出力信号を入力として周期信号発生手段
により電圧変化に対して連続的、かつ周期的に変化する
信号を得るのであるから、外部磁束発生器からの出力信
号を変化させることにより、簡単に外部磁束が変化した
のと同等に状態を出現させることができる。また、超伝
導体を全く使用していないので、常温で動作させること
ができ、取り扱いが容易であるとともに、寿命が著しく
長くなり、さらに、全体として小形化できる。また、ダ
ミーSQUIDは実際には磁束検出動作を行なわないので、
環境雑音の影響を排除できる。<Operation> With the dummy SQUID having the above configuration, the difference signal is generated by the subtracting means using the modulation signal of the magnetic flux lock loop and the output signal from the external magnetic flux generator as inputs,
By using the output signal from the subtraction means as an input, the periodic signal generating means obtains a signal that continuously and periodically changes with respect to the voltage change. Therefore, by changing the output signal from the external magnetic flux generator, It is possible to make the state appear as if the external magnetic flux changed. Further, since no superconductor is used at all, it can be operated at room temperature, is easy to handle, has a significantly long life, and can be made compact as a whole. Also, because the dummy SQUID does not actually perform the magnetic flux detection operation,
The influence of environmental noise can be eliminated.
そして、周期信号発生手段が、減算手段からの出力信号
を量子化すべきビット数よりも高い精度のアナログ−デ
ィジタル変換手段と、アナログ−ディジタル変換手段の
上位複数ビットを入力とするディジタル−アナログ変換
手段と、減算手段の出力信号からディジタル−アナログ
変換手段の出力信号を減算する左傾斜用減算手段と、デ
ィジタル−アナログ変換手段の出力信号と所定の信号と
の和から減算手段の出力信号を減算する右傾斜用減算手
段と、アナログ−ディジタル変換手段の上位複数ビット
の次の下位桁側のビットに基づいて動作し、左傾斜用減
算手段または右傾斜用減算手段の出力信号を選択する選
択手段とを含んでいる場合には、減算手段からの出力信
号を両変換手段により所定ビット(上位桁からnビッ
ト)に量子化した信号を得て、左下り状に変化する信号
および右下り状に変化する信号とを得、アナログ−ディ
ジタル変換手段からの上位桁からn+1ビット目の信号
に基づいて上記信号を選択手段により選択するので、三
角波状に変化するダミーSQUID特性を得ることができ
る。そして、ダミーSQUID特性が三角波状であるから、
解析、後処理等を簡単に行なうことができる。Then, the periodic signal generating means has an analog-digital converting means having a higher precision than the number of bits for quantizing the output signal from the subtracting means, and a digital-analog converting means for inputting a plurality of upper bits of the analog-digital converting means. And a left tilt subtraction means for subtracting the output signal of the digital-analog conversion means from the output signal of the subtraction means, and the output signal of the subtraction means from the sum of the output signal of the digital-analog conversion means and a predetermined signal. A right tilt subtraction means, and a selection means that operates based on the bits on the lower digit side next to the upper bits of the analog-digital conversion means and selects the output signal of the left tilt subtraction means or the right tilt subtraction means. , The output signal from the subtracting means is quantized into a predetermined bit (n bits from the upper digit) by both converting means. To obtain a signal that changes in a left-downward direction and a signal that changes in a rightward-downward direction, and the above-mentioned signal is selected by the selecting means based on the signal of the (n + 1) th bit from the upper digit from the analog-digital converting means. , It is possible to obtain a dummy SQUID characteristic that changes in a triangular waveform. And because the dummy SQUID characteristics are triangular wave,
Analysis, post-processing, etc. can be easily performed.
<実施例> 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。<Example> Hereinafter, detailed description will be given with reference to the accompanying drawings illustrating an example.
第1図はこの発明のダミーSQUIDの一実施例を示すブロ
ック図であり、FLL回路(1)の電圧−電流変換器(1
f)から出力されるフィードバック電流としてのモジュ
レーション電流を入力として対応する電圧信号に変換す
る電流−電圧変換部(2)と、外部磁束に対応する電圧
信号を出力する外部磁束発生器(3)からの電圧信号と
上記変換された電圧信号との差電圧を得る減算部(4)
と、差電圧を入力として電圧変化に対して連続的、かつ
周期的に変化する信号(以下、連続的な周期信号と称す
る)を得る周期信号発生部(5)と、周期信号発生部
(5)から出力される周期信号のレベルを、FLL回路
(1)のプリアンプ(1a)のゲインに適合させるべく、
変換するレベル変換部(6)とを有している。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the dummy SQUID of the present invention, in which the voltage-current converter (1
From the current-voltage converter (2) that converts the modulation current as the feedback current output from f) into the corresponding voltage signal as an input, and the external magnetic flux generator (3) that outputs the voltage signal corresponding to the external magnetic flux. Subtraction unit (4) for obtaining a voltage difference between the voltage signal of the above and the converted voltage signal
And a periodic signal generating section (5) for obtaining a signal (hereinafter, referred to as a continuous periodic signal) that continuously and periodically changes with respect to a voltage change by inputting the difference voltage, and a periodic signal generating section (5 ), To adjust the level of the periodic signal output from the) to the gain of the preamplifier (1a) of the FLL circuit (1),
It has a level converter (6) for converting.
第2図はSQUIDに接続されるべきFLLの構成の一例を示す
ブロック図であり、SQUIDから出力される電圧信号を増
幅するプリアンプ(1a)の、被変調信号を発生する発振
器(1b)と、プリアンプ(1a)から出力される電圧信号
および被変調信号を入力として復調を行なう復調器(1
c)と、復調器(1c)からの出力信号を積分して外部磁
束に比例する電圧信号を生成する積分器(1d)と、積分
器(1d)から出力される電圧信号と発振器(1b)から出
力される被変調信号とを加算する加算器(1e)と、加算
器(1e)から出力される電圧信号を電流信号に変換して
モジュレーション電流として出力する電圧−電流変換器
(1f)とを有している。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the FLL to be connected to the SQUID, which includes an oscillator (1b) for generating a modulated signal of a preamplifier (1a) for amplifying a voltage signal output from the SQUID, A demodulator (1 that performs demodulation using the voltage signal and the modulated signal output from the preamplifier (1a) as input
c), an integrator (1d) that integrates the output signal from the demodulator (1c) to generate a voltage signal proportional to the external magnetic flux, a voltage signal output from the integrator (1d), and an oscillator (1b) An adder (1e) that adds the modulated signal output from the adder (1e), and a voltage-current converter (1f) that converts the voltage signal output from the adder (1e) into a current signal and outputs the current signal as a modulation current, have.
上記の構成のダミーSQUIDとFLLとを接続してFLLの動作
試験を行なう場合には、外部磁束発生器(3)を操作し
て電圧信号のレベルを変動させることにより、外部磁束
が変動したのと等価な状態を出現させることができる。
外部磁束発生器(3)が動作して所定の電圧信号を出力
した当初においては、FLL(1)からはモジュレーショ
ン電流が出力されないのであるから、所定の電圧信号が
そのまま差電圧として減算部(4)から出力され、周期
信号発生部(5)において連続的に変化する周期信号に
変換された後、レベル変換部(6)においてFLL(1)
のプリアンプ(1a)のゲインに適合するレベルに信号に
変換される。In the case of connecting the dummy SQUID and FLL having the above-mentioned configuration and performing an operation test of the FLL, the external magnetic flux was changed by operating the external magnetic flux generator (3) to change the level of the voltage signal. A state equivalent to can appear.
Since the modulation current is not output from the FLL (1) at the beginning when the external magnetic flux generator (3) operates and outputs a predetermined voltage signal, the predetermined voltage signal is directly output as a difference voltage to the subtraction unit (4). ), And after being converted into a continuously changing periodic signal in the periodic signal generation unit (5), the FLL (1) is converted in the level conversion unit (6).
The signal is converted to a level that matches the gain of the preamplifier (1a).
したがって、FLL(1)においては、この変換された信
号をプリアンプ(1a)により増幅し、発振器(1b)から
出力される被変調信号に基づいて復調部(1c)により復
調され、積分器(1d)により積分される。そして、積分
器(1d)から出力される電圧信号と被変調信号とが加算
器(1e)により加算され、電圧−電流変換器(1f)によ
り電流信号に変換されて、モジュレーション信号として
出力される。Therefore, in the FLL (1), the converted signal is amplified by the preamplifier (1a), demodulated by the demodulation unit (1c) based on the modulated signal output from the oscillator (1b), and then the integrator (1d) is generated. ) Is integrated. Then, the voltage signal output from the integrator (1d) and the modulated signal are added by the adder (1e), converted into a current signal by the voltage-current converter (1f), and output as a modulation signal. .
次いで、モジュレーション信号が電流−電圧変換部
(2)により電圧信号に変換されて減算部(4)に供給
されるので、減算部(4)から出力される差電圧が小さ
くなる。そして、小さくなった差電圧に基づいてFLLが
動作するので、モジュレーション信号をより大きくでき
る。以下、この動作を反復することにより、外部磁束発
生器(3)から出力される電圧信号と電流−電圧変換部
(2)から出力される電圧信号とが等しくなり、減算部
(4)から出力される差電圧が0になることにより全体
としての動作が安定する。即ち、連続的な周期形状のSQ
UID特性(磁束−電圧特性)の谷に磁束がロックされた
状態になる。したがって、この状態において積分器(1
d)から出力される電圧信号が外部磁束検出信号として
取り扱われる。また、外部磁束発生器(3)から出力さ
れる信号が高速に大きく変化した場合には、φ−V特性
の磁束ロックすべき谷から大きく離れて、谷に続く山を
越えてしまい、磁束ロックが外れてしまう。したがっ
て、磁束ロックが外れた場合のFLL(1)のふるまいを
再現でき、FLL(1)の限界状態のシミュレーションを
行なうことができる。Next, since the modulation signal is converted into a voltage signal by the current-voltage conversion unit (2) and supplied to the subtraction unit (4), the difference voltage output from the subtraction unit (4) becomes small. Then, since the FLL operates based on the reduced difference voltage, the modulation signal can be increased. Hereinafter, by repeating this operation, the voltage signal output from the external magnetic flux generator (3) becomes equal to the voltage signal output from the current-voltage converter (2), and the voltage signal output from the subtractor (4) is output. When the difference voltage is zero, the overall operation is stable. That is, SQ with a continuous periodic shape
The magnetic flux is locked in the valley of the UID characteristic (magnetic flux-voltage characteristic). Therefore, in this state, the integrator (1
The voltage signal output from d) is treated as an external magnetic flux detection signal. Further, when the signal output from the external magnetic flux generator (3) changes greatly at a high speed, the magnetic flux is greatly separated from the valley where the magnetic flux should be locked in the φ-V characteristic and crosses the peak following the valley, and the magnetic flux is locked. Will come off. Therefore, the behavior of the FLL (1) when the magnetic flux lock is released can be reproduced, and the limit state of the FLL (1) can be simulated.
但し、ダミーSQUIDを接続している場合には、何ら外部
磁束の測定を行なっているわけではないから、安定状態
において積分器(1d)から出力される電圧信号は何ら意
味を有していない。すなわち外部磁束発生器(3)の出
力信号に同期した信号が出力されるだけである。しか
し、以上の一連の動作を行なわせることにより、系全体
が正常に動作するか否かを判別できる。そして、正常に
動作しないと判別された場合には、ダミーSQUIDが正常
であるか否かを、外部磁束発生器(3)から出力される
電圧信号のレベルを変化させ、この状態におけるレベル
変換部(6)からの出力信号をモニタすることにより判
別できるので、FLL(1)に異常があるか否かを簡単に
判別できる。逆に、正常に動作すると判別された場合に
は、FLLのノイズ・レベル、周波数特性、直線性、最大
スルー・レート、ダイナミック・レンジ等を測定でき、
これら測定結果に基づいてFLL(1)の評価を行なうこ
とができるほか、FLL(1)の自動調整のソフトウェア
開発、FLL(1)の自己診断を行なうこともできる。However, when the dummy SQUID is connected, the external magnetic flux is not measured at all, so the voltage signal output from the integrator (1d) has no meaning in the stable state. That is, only a signal synchronized with the output signal of the external magnetic flux generator (3) is output. However, by performing the above series of operations, it is possible to determine whether or not the entire system operates normally. When it is determined that the dummy SQUID is not operating normally, the level conversion unit in this state is changed by changing the level of the voltage signal output from the external magnetic flux generator (3) to determine whether the dummy SQUID is operating normally. Since it can be determined by monitoring the output signal from (6), it can be easily determined whether or not the FLL (1) has an abnormality. On the contrary, if it is determined that it operates normally, the FLL noise level, frequency characteristic, linearity, maximum slew rate, dynamic range, etc. can be measured.
FLL (1) can be evaluated based on these measurement results, software for automatic adjustment of FLL (1), and self-diagnosis of FLL (1) can be performed.
上記の構成のダミーSQUIDをSQUID磁束計に予め組み込ん
でおくことも可能であり、多チャンネルのSQUID磁束計
の性能評価を行なう場合には、ダミーSQUIDの入出力特
性を基準として各FLL(1)の特性のばらつきを検出で
きるのであるから、検出された特性のばらつきに基づい
て必要な補正を施すことによりSQUIDの特性のばらつき
を吸収すべくFLL(1)の特性を調整することができ
る。It is also possible to incorporate the dummy SQUID with the above configuration into the SQUID magnetometer in advance. When evaluating the performance of a multi-channel SQUID magnetometer, each FLL (1) is based on the input / output characteristics of the dummy SQUID. Therefore, the characteristic of FLL (1) can be adjusted to absorb the characteristic variation of the SQUID by performing necessary correction based on the detected characteristic variation.
第4図はダミーSQUIDの具体的構成例を示すブロック図
であり、三角波状のSQUID特性を得るようにしている。FIG. 4 is a block diagram showing a specific example of the configuration of the dummy SQUID so that a triangular wave-shaped SQUID characteristic is obtained.
このダミーSQUIDにおいては、周期信号発生部(5)
が、減算部(4)から出力される差電圧信号を入力とす
るアナログ−ディジタル変換器(5a)と、アナログ−デ
ィジタル変換器(5a)から出力されるビットのうち、上
位所定数ビットを入力とするディジタル−アナログ変換
器(5b)と、差信号からディジタル−アナログ変換器
(5b)の出力信号を減算する左傾斜出力部(5c)と、抵
抗分圧回路(5d)と、抵抗分圧回路(5d)により得られ
た電圧とディジタル−アナログ変換器(5b)の出力信号
との和から差信号を減算する右傾斜出力部(5e)と、ア
ナログ−ディジタル変換器(5a)の、上位所定数ビット
の次の下位桁側ビットを制御信号として何れかの傾斜出
力部からの出力信号を選択する選択部(5f)とを有して
いる。尚、上記アナログ−ディジタル変換器(5a)は差
信号をnビットに量子化した信号を得る場合にはn+1
ビット以上の精度を有するものであればよく、最上位か
らnビットをディジタル−アナログ変換器(5b)に供給
し、最上位からn+1ビット目を選択制御信号として選
択部(5f)に供給する。また他の部分の構成は同じであ
るから詳細な説明を省略する。In this dummy SQUID, the periodic signal generator (5)
Is an analog-to-digital converter (5a) that receives the difference voltage signal output from the subtraction unit (4), and a predetermined number of higher bits of the bits output from the analog-to-digital converter (5a) And a digital-analog converter (5b), a left slope output section (5c) that subtracts the output signal of the digital-analog converter (5b) from the difference signal, a resistance voltage divider circuit (5d), and a resistance voltage divider. The right slope output section (5e) for subtracting the difference signal from the sum of the voltage obtained by the circuit (5d) and the output signal of the digital-analog converter (5b), and the upper part of the analog-digital converter (5a) And a selection unit (5f) for selecting an output signal from any of the slope output units by using the lower-order digit side bit next to the predetermined number of bits as a control signal. The analog-to-digital converter (5a) uses n + 1 when a difference signal is quantized into n bits.
Any bit having an accuracy of more than a bit may be used, the most significant n bits are supplied to the digital-analog converter (5b), and the most significant n + 1th bit is supplied to the selection unit (5f) as a selection control signal. Since the other parts have the same configuration, detailed description thereof will be omitted.
上記の構成のダミーSQUIDの動作は次のとおりである。The operation of the dummy SQUID having the above configuration is as follows.
FLL(1)によりフィードバックされるモジュレーショ
ン信号と外部磁束発生器(3)からの出力信号が減算部
(4)に供給されることにより、両者の差信号が出力さ
れる。そして、この差信号がアナログ−ディジタル変換
器(5a)に供給されて所定の精度のディジタル信号に変
換される。しかし、このディジタル信号の全ビットが使
用されるのではなく、上記nビット(nは所定の整数)
のみがディジタル−アナログ変換器(5b)に供給されて
アナログ信号に復元される。したがって、元の差信号お
よび復元されたアナログ信号が左傾斜出力部(5c)に供
給されれば、上位nビットに対応する値はキャンセルさ
れ、残余に対応する値が出力され、左下りの周期的な直
線(第5図(A)参照)が得られる。逆に、抵抗分圧回
路(5d)により得られた電圧、元の差信号および復元さ
れたアナログ信号が右傾斜出力部(5e)に供給されれ
ば、上位nビットに対応する値はキャンセルされ、残余
に対応する値が出力され、右下りの周期的な直線(第5
図(B)参照)が得られる。そして、アナログ−ディジ
タル変換器(5a)から出力されるn+1ビット目の値に
基づいて選択部(5f)が動作させられるので、例えば、
第5図(A)の各直線の左半分と第5図(B)の各直線
の右半分とを合成した三角波状のダミーSQUID特性を得
ることができる。The modulation signal fed back by the FLL (1) and the output signal from the external magnetic flux generator (3) are supplied to the subtraction section (4), so that a difference signal between them is output. Then, this difference signal is supplied to the analog-digital converter (5a) and converted into a digital signal of a predetermined accuracy. However, not all bits of this digital signal are used, but the above n bits (n is a predetermined integer)
Only the signal is supplied to the digital-analog converter (5b) and restored to an analog signal. Therefore, if the original difference signal and the restored analog signal are supplied to the left slope output unit (5c), the value corresponding to the upper n bits is canceled, the value corresponding to the residual is output, and the left down period A straight line (see FIG. 5 (A)) is obtained. Conversely, if the voltage obtained by the resistance voltage dividing circuit (5d), the original difference signal, and the restored analog signal are supplied to the right slope output section (5e), the value corresponding to the upper n bits is canceled. , A value corresponding to the residual is output, and a right downward periodic straight line (5th
(See FIG. 3B) is obtained. Then, since the selection unit (5f) is operated based on the value of the (n + 1) th bit output from the analog-digital converter (5a), for example,
It is possible to obtain a dummy SQUID characteristic having a triangular wave shape by combining the left half of each straight line in FIG. 5 (A) and the right half of each straight line in FIG. 5 (B).
このダミーSQUID特性は実際のSQUIDの特性とは一致して
いないが、周期的に変化する等の基本的な特徴は一致し
ており、しかも山と谷の間が直線であるから、取り扱い
が著しく簡単になる。This dummy SQUID characteristic does not match the actual SQUID characteristic, but the basic characteristics such as periodical changes are the same, and since there is a straight line between the peak and the valley, handling is remarkable. It will be easy.
尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではな
く、例えば、周期信号発生部(5)として三角関数を発
生するものを用いることが可能であるほか、その他、こ
の発明の要旨を変更しない範囲内において種々の設計変
更を施すことが可能である。The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, a periodic signal generating section (5) that generates a trigonometric function can be used, and the gist of the present invention is changed. It is possible to make various design changes within the range that does not.
<発明の効果> 以上のように第1の発明は、簡単な構成でSQUIDと同様
と周期的な入出力信号特性を有するダミーSQUIDを得る
ことができ、このダミーSQUIDを用いてFLLの開発、特性
試験を行なうことにより、SQUIDと比較して著しく取り
扱いが容易であるとともに経年変化が少なく、しかも寿
命が長いという特有の効果を奏するとともに、高精度の
性能評価を達成できるという特有の効果を奏する。<Effects of the Invention> As described above, according to the first invention, it is possible to obtain a dummy SQUID having a periodic input / output signal characteristic similar to that of SQUID with a simple configuration, and using this dummy SQUID, development of FLL, By conducting a characteristic test, it has the unique effect that it is significantly easier to handle than the SQUID, has little change over time, and has a long service life, and that it can achieve highly accurate performance evaluation. .
第2図は発明は、三角波状の入出力特性を有するダミー
SQUIDを得ることができ、高い直線性に起因して信号処
理を容易にできるという特有の効果を奏する。FIG. 2 shows the invention as a dummy having a triangular wave input / output characteristic.
SQUID can be obtained, and the unique effect that signal processing can be easily performed due to high linearity is achieved.
第1図はこの発明のダミーSQUIDの一実施例を示すブロ
ック図、 第2図はSQUIDに接続されるべきFLLの構成の一例を示す
ブロック図、 第3図はダミーSQUIDの磁束−電圧変換係数を示す図、 第4図はダミーSQUIDの具体的構成例を示す電気回路
図、 第5図は周期信号発生部の動作を説明する図、 第6図はdc−SQUID磁束計の原理を説明する電気回路
図、 第7図はSQUIDの磁束−電圧変換係数を示す図。 (1)……FLL、(3)……外部磁束発生器、 (4)……減算部、(5)……周期信号発生部、 (5a)……アナログ−ディジタル変換器、 (5b)……ディジタル−アナログ変換器、 (5c)……左傾斜出力部、(5e)……右傾斜出力部、 (5f)……選択部FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a dummy SQUID of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an example of a configuration of a FLL to be connected to the SQUID, and FIG. 3 is a magnetic flux-voltage conversion coefficient of the dummy SQUID. FIG. 4, FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a specific configuration example of the dummy SQUID, FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the periodic signal generator, and FIG. 6 is for explaining the principle of the dc-SQUID magnetometer. Electric circuit diagram, FIG. 7 is a diagram showing a magnetic flux-voltage conversion coefficient of SQUID. (1) ... FLL, (3) ... external magnetic flux generator, (4) ... subtraction unit, (5) ... period signal generation unit, (5a) ... analog-digital converter, (5b) ... … Digital-analog converter, (5c) …… Left tilt output section, (5e) …… Right tilt output section, (5f) …… Selection section
Claims (2)
ョン信号および外部磁束に対応する電圧信号を出力する
外部磁束発生器(3)からの出力信号を入力として差信
号を生成する減算手段(4)と、減算手段(4)からの
出力信号を入力として、電圧変化に対して連続的、かつ
周期的に変化する信号を得る周期信号発生手段(5)と
を含むことを特徴とするダミーSQUID。1. A subtraction means (4) for generating a difference signal with an output signal from an external magnetic flux generator (3) outputting a modulation signal of the magnetic flux lock loop (1) and a voltage signal corresponding to the external magnetic flux as an input. And a periodic signal generating means (5) that receives a signal output from the subtracting means (4) as an input and obtains a signal that continuously and periodically changes with respect to a voltage change.
(4)からの出力信号を量子化すべきビット数よりも高
い精度のアナログ−ディジタル変換手段(5a)と、アナ
ログ−ディジタル変換手段の上位複数ビットを入力とす
るディジタル−アナログ変換手段(5b)と、減算手段
(4)の出力信号からディジタル−アナログ変換手段
(5b)の出力信号を減算する左傾斜用減算手段(5c)
と、ディジタル−アナログ変換手段(5b)の出力信号と
所定の信号との和から減算手段(4)の出力信号を減算
する右傾斜用減算手段(5e)と、アナログ−ディジタル
変換手段の上記複数ビットの次の下位桁側のビットに基
づいて動作し、左傾斜用減算手段(5c)または右傾斜用
減算手段(5e)の出力信号を選択する選択手段(5f)と
を含んでいる上記特許請求の範囲第1項記載のダミーSQ
UID。2. A periodic signal generating means (5) includes an analog-digital converting means (5a) having a precision higher than the number of bits to quantize the output signal from the subtracting means (4), and an analog-digital converting means. Digital-to-analog conversion means (5b) that receives upper bits, and subtraction means (5c) for left tilt that subtracts the output signal of the digital-analog conversion means (5b) from the output signal of the subtraction means (4).
A right tilt subtraction means (5e) for subtracting the output signal of the subtraction means (4) from the sum of the output signal of the digital-analog conversion means (5b) and a predetermined signal, and the plurality of analog-digital conversion means. The above-mentioned patent which operates based on the bit on the lower digit side next to the bit and includes a selection means (5f) for selecting the output signal of the left tilt subtraction means (5c) or the right tilt subtraction means (5e). Dummy SQ according to claim 1
UID.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2237961A JPH07113666B2 (en) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | Dummy-SQUID |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2237961A JPH07113666B2 (en) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | Dummy-SQUID |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04116477A JPH04116477A (en) | 1992-04-16 |
| JPH07113666B2 true JPH07113666B2 (en) | 1995-12-06 |
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ID=17023032
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2237961A Expired - Fee Related JPH07113666B2 (en) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | Dummy-SQUID |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113666B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5994891A (en) * | 1994-09-26 | 1999-11-30 | The Boeing Company | Electrically small, wideband, high dynamic range antenna having a serial array of optical modulators |
| US6362617B1 (en) * | 1994-09-26 | 2002-03-26 | The Boeing Company | Wideband, high dynamic range antenna |
-
1990
- 1990-09-07 JP JP2237961A patent/JPH07113666B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 「ジョセフソン効果基礎と応用」PP.38−43,PP.58−59電気学会昭和53年5月20日発行 |
| 八木昭彦"ジョセフソン回路におけるシミュレーション":シミュレーション第2巻第3号PP.2−10 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04116477A (en) | 1992-04-16 |
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