JPH01296810A

JPH01296810A - タイミング信号発生装置

Info

Publication number: JPH01296810A
Application number: JP63125911A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Tawara; 修一田原
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1988-05-25
Filing date: 1988-05-25
Publication date: 1989-11-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はタイミング信号発生装置より詳しくはジョセフ
ソン接合を用いたタイミング信号発生装置に関するもの
である。

（従来の技術）ジョセフソン接合を用いた集積回路は、その高速性と低
消費電力特性により、各種論理回路ある回路の動作に影
響を与える場合が多い。これらのタイミング信号には、
ある一定の時間遅らせて入力する場合とあるゲート回路
が動作した後に入力しなければならない場合がある。し
かしながら、一般にあるゲート回路が動作したか否かを
判断することは難しく、該ゲート回路のスイッチング時
間を見積もって、入力信号のタイミングを遅らせる方が
容易である。

従来、ある入力信号を他の信号よりも遅らせる方法とし
ては遅延線を用いる方法が多く用いられている。第２図
は遅延線を用いて一方の信号を他方よりある一定時間遅
らせるタイミング信号発生装置の従来例を模式的に示し
た図である。図において１１．＋２は遅延線、＋３は入
力信号線、１４．１５は出力信号線、１６は入力信号、
１７．１８は出力信号、ｔは遅延時間を示す。

遅延線のインピーダンスＺ。、及び単位長さ当りの遅延
時間τ。は遅延線の単位長さ当りのインダクタンスし。

、容量Ｃ８を用い、ことができる。第一次近似で、の幅、ｔ：遅延線とグランドプレーン間の絶縁膜の厚さ
、ε：絶縁膜の誘電率、μ０：真空中の透磁率）とあら
れすことができ、したがって、る。すなわち遅延線の遅
延時間は遅延線の幅や、絶縁膜の厚さによらず、絶縁膜
の材質と遅延線の長さたけできまる。はとんどの場合、
遅延線ＩＩ。

１２は同じ絶縁膜の上に形成されるので、遅延線ｌ！と
１２の長さだけで遅延時間を制御することになる。今、
遅延線ＩＩと１２の長さの差を図中に示した遅延時間ｔ
に見あうように設定する。入力信号線１３より入力信号
Ｉ６を入力すると、出力信号線１５からの出力信号１８
は、出力信号線１４からの出力信号１７より遅延時間ｔ
だけ遅れて出力されることになる。上述の遅延線Ｉｆ、
１２のインピーダンスは、入力信号１６が等しく分岐す
るように、等しく設定しておく。本従来例によれば、遅
延線の長さだけで正確に遅延時間を制御できるタイミン
グ信号発生装置を得ることができる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら本従来例では遅延時間を遅延線の長さで、
制御するために、長い遅延時間が必要な時には大量の遅
延線を用意しなければならない。

例えば絶縁膜として５１０゜を用いたとすると、ε：４
．０ＸＩＯ−目Ｆ／ｍ　＋μｏ　＝　１．２６Ｘ　１Ｏ
−６Ｈ／ｍであり、単位長さ当りの遅延時間は？　、　
１ｎｓｅｃとなる。

従って例えば１ＧＨｚの繰り返し周期をもつ信号を１／
４周期すなわち０．２５ｎｓｅｃ遅らせるためには、約
３．５ｃ＋ｍの遅延線が必要となる。今、線幅と線間の
値を２μｍとして試作したとすると約３．５ｃｍの遅延
線の占める面積は約１．２Ｘ　１．２ｍｍ２となる。ジ
ョセフソンゲート回路の占有面積は２０Ｘ２０μｍ２〜
ｔｏｏｘ　　ｔｏｏμｍ２であることを比べると、遅延
線の占める面積は非常に大きく、高集積化の大きな妨げ
となる。

本発明の目的は上記従来通りの問題点を解決するための
タイミング信号発生装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明によれば、異なった臨界電流値を有する複数のジ
ョセフソン接合を用いるタイミング信号発生回路であっ
て、それぞれのジョセフソン接合は入力信号線と、出力
信号線を有し、各入力線はそれぞれ入力抵抗を介して並
列に結合されて入力信号が印加され、前記各出力信号線
から出力信号が得られることを特徴としたタイミング信
号発生セフソン接合の臨界電流値は異なっており、同じ
入力信号に対して、異なったタイミングでスイッチする
ことになる。従ってそれぞれのジョセフソン接合の臨界
電流値の比はそれぞれのタイミング信号が出力される遅
延時間の比を制御し、入力信号の立ち上がり時間が、タ
イミング信号の出力される遅延時間の絶対値を制御する
ことになる。

（実施例）第１図は本発明の出力信号線数が２本の場合の実施例を
説明するためめ図で、ｌ、２は臨界電流値の異なるジョ
セフソン接合、１１０．１１１は同一の値を持つ入力抵
抗、３は入力信号線、４，５は出力（言号線、６，７は
負荷抵抗、８は入力信号、９．１０は出力信号、ｔは遅
延時間を示す。第３図は本実施例の動作を説明するため
の図で、８は入力信号の波形、１１＋１２はそれぞれジ
ョセフソン接合１．２の臨界電流値である。ジョセフソ
ン接合１．２に接続されている入力抵抗１１０．１１１
の値は同一に設定しであるので、入力信号線３に印加さ
れた入力信号８は等しく分岐し、ジョセフソン接合１．
２に入力さし、また入力信号が電流値１２を越えた時間
ｔ２でジョセフソン接合２がスイッチする。時間１２−
１．か遅延時間ｔに相当する。負荷抵抗６，７の値Ｒ，
，Ｒ２はそれぞれＩ、Ｒｔ＝Ｖｇ、　Ｉ２Ｒ２＝ｖｇ　
（Ｖｇ：ジョセフソン接合のギャップ電圧）となるよう
に設定する。

また入力抵抗Ｒ１ｎの値はＲｉｎ〉〉Ｒ１１Ｒ２のよう
に設定し、入出力分離を図る。ジョセフソン接合１．２
がスイッチした後、出力信号の大きさは、入力信号が、
それぞれＩ、、＋２を下まわるまで一定に保たれ、入力
信号が１．、＋２より小さくなると、入力信号に従って
減少していき、やがてジョセフソン接合１，２ともリセ
ットし、超伝導状態に戻る。つづいて入力信号が電流値
＝１１をこえた時間ｔ３でジョセフソン接合ｌが再びス
イッチし、入力信号が電流値−１２をこえた時間ｔ４で
ジョセフソン接合２かスイッチする。時間１４−１３は
前述と同様に遅延時間ｔに相当する。その後、本実施例
は前述と同様の動作を繰り返し、タイミング信号９．ｌ
Ｏを発生し続ける。

以上のようにタイミング用の遅延時間ｔを決定する要因
はジョセフソン接合１，２の臨界電流値と人力信号であ
り、本実施例を試作したあとにも入力信号により任意の
タイミング信号を得ることかできる。

（発明の効果）本発明によれば、ジョセフソン接合を含むジョセフソン
接合の臨界電流値と、入力信号を制御することにより任
意のタイミングパルスを発生することが可能である。ま
た遅延線を用いる事に比べ非常に小型化され（例えば実
施例では５０Ｘ５０μｍ２で実現可能）高集積化に適し
ている。さらに単一のジョセフソン接合だけで実施例に
示すごとく、本発明のタイミング信号発生装置を構成す
ることができるので、作製も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の等価回路図、第２図は本発明
の従来例の模式図、第３図は実施例の入力信号の波形を
示す図。それぞれの図において、１．２・・・ジョセフソン接合３．１３・・・入力信号線４．５，１４．１５・・・出力信号線６．７・・・負荷抵抗８、＋６・・・入力信号９　、１０　、１７　、１８・・・出力信号＋１，１２
・・・遅延線＋１０．Ｉｌｌ・・・入力抵抗を示す。特許出願人　工業技術院長　飯塚幸三第１図１．２・・・ジョセフソン接合　３・・・入力信号線４
．５・・・出力信号線　　　　６，７・・・負荷抵抗８
・・・入力信号　　　　　　９．１０・・・出力信号１
１０．１１１・・・入力抵抗第２図１３・・・入力信号線１４．１５・・・出力信号線１６・・・入力信号の波形　１７．１８・・・出力信号
の波形１１．１２・・・遅延線第３図

Claims

【特許請求の範囲】

異なった臨界電流値を有する複数のジョセフソン接合を
用いるタイミング信号発生回路であって、それぞれのジ
ョセフソン接合は入力信号線と出力信号線を有し、各入
力信号線はそれぞれ入力抵抗を介して並列に結合されて
入力信号が印加され、前記各出力信号線から出力信号が
得られることを特徴としたタイミング信号発生装置。