JPH02195731A - ディジタル・アナログ変換装置 - Google Patents

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】 〔１１毘要〕 ディジタル信号をアナログ信号に変換する変換装置に係
り、特に超伝導ゲート素子を用いたＤ／Ａ変換器に関し
、 超伝導集積回路を用いたＤ／Ａ変換器を提供することを
目「白とし、 超伝導ゲート素子と、前記超伝導ゲート素子の出力端に
接続され、変換すべきディジタル入力信号に応じて抵抗
値を変化させることが可能な可変負荷抵抗回路網とを備
えて構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はディジタル信号をアナログ信号に変換する変換
装置（以下、Ｄ／Ａ変換器という。）に係り、特に超伝
導ゲート素子を用いたＤ／Ａ変換器に関する。

一般に、計測、制御あるいはその他の分野においてＤ／
Ａ変換器によりディジタル信号をアナログ信号に変換す
ることが行われる。最近では、処理すべきデータ量の増
大に伴って、Ｄ／Ａ変換処理の高速化および高精度化が
要請されている。通常、Ｄ／Ａ変換器は半導体集積回路
を用いて構成される。しかし、処理の高速化および高精
度化をさらに進めるために、超高速演算装置として期待
される超伝導集積回路を用いてＤ／Ａ変換器を（ｈ成す
ることが望まれている。

〔従来の技術〕

従来では、通常の半導体集積回路を用いたＤ／Ａ変換器
、Ａ／Ｄ変換器、あるいは超伝導集積回路を用いたＡ／
Ｄ変換器が知られている。

超伝導集積回路を用いたＡ／Ｄ変換器としては、超伝導
量子干渉効果によってＳ　Ｑ　Ｕ　Ｉ　Ｄ　（Ｓｕｐｅ
ｒ−ｅｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　Ｑｕａｎｔｕａ＋　Ｉｎｔ
ｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　Ｄｅｖｉｃｅ）のしきい圃が人力
信号に対して周期的に変化するという性質を利用して構
成されたものが知られている。

しかしながら、いまのところ超伝導集積回路を用いたＤ
／Ａ変換器の成功例は報告されていない。

これは、超伝導集積回路においては単純に電圧もしくは
電流の加算をすることができないためである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、現在のところ、超伝導集積回路を用い
たＤ／Ａ変換器は確認されていない。

本発明は、超伝導集積回路を用いたＤ／Ａ変換器を提供
することを［１的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明は超伝導ゲート素子
１００と、前記超伝導ゲート素子１００の出力端Ｂに接
続され、変換すべきディジタル入力信号ＶＤＩに応じて
抵抗値を変化させることが可能な可変負荷抵抗回路網２
００と、を価えて構成する。

［作用〕 本発明によれば、可変負荷抵抗回路網２００は変換すべ
きディジタル人力信号ＭＤＩに応じてその抵抗値が変化
する。このことは超伝導ゲート素子１、　ＯＯの負荷抵
抗Ｒ５が変化することに他ならず、したがって超伝導ゲ
ート素子１００の出力電圧Ｖ　　がディジタル人力信号
値ｖＤＩに応じて変化０υ丁 することになる。この出力電圧Ｖ　　はアナログＵＴ 信号であり、Ｄ／Ａ変換が行われたことになる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に本発明にかかるＤ／Ａ変換器の実施例を示す。

このＤ／Ａ変換器は、大別して、高電圧超伝導ゲート素
子１００と、可変負荷抵抗回路網２００と、を備えて構
成される。

高電圧超伝導ゲート素子１００は、直接結合型ゲート（
以下、ｐ　ＣＬ　：　Ｄ　１ｒｅｅｔ　Ｃｏｕｐｌａｄ
Ｌｏｇｉｃという。）を基本とし、入出力分離ゲートに
おいてそれぞれの接合Ｊ　　、ｌ　　を複数ｎ測置列に
接続腰各接合Ｊ　、Ｊ２のそれぞれの起転■ 導ギャップ電圧Ｖ　の和（ｎ　Ｖ　ｇ　）によって直重
圧化したものである。

入力側の接合Ｊ　と抵抗Ｒ１との接続点Ａにトリガ人カ
ー　が与えられる。出力側の接合Ｊ２とｔ 抵抗Ｒ２との接続点Ｂから出力端子が引き出され、この
出力端子からアナログ出力信号Ｖ　　が出力ＵＴ される。入力端の接合Ｊ　と抵抗Ｒ２との接続点Ｃには
抵抗Ｒ３を介して電源バイアス電流’Ｉｌ＋ＡＳが供給
される。抵抗Ｒと出力側の接合Ｊ２との接続点りは接地
されている。

ここで、高電圧超伝導ゲート素子１００の電圧・電流特
性を第２図に示す。この第２図に示すように、高電圧超
伝導ゲート素子１００全体とじての超伝導ギャップ電圧
は個々の接合Ｊ　　　（Ｊ２）のギャップ電圧Ｖ　のｎ
倍であり、ｎＶ　　となる。

８ｇ そして、その出力電圧Ｖ　　は負荷抵抗Ｒｔ、の大１Ｊ
Ｔ きさによって変化する。この特性を利用し、負荷抵抗Ｒ
ｔ、の値を任意に変化させることができるように構成す
れば、その変化に対応した出力電圧を得ることができる
。

例えば、第２図において、負荷線ＲＬａの場合、出力電
圧Ｖ　　は ＯＵＴ Ｖ　　　＝　ｎ　Ｖ ＯＵＴ　　　　ｇ である。また、負荷線ＲＬｂの場合は Ｖ　　　　　茸　ｍＶ ＯＵＴ　　　　　　　ｇ となる。

ここに、 ＲＬａ−ｎ　Ｖｇ／　Ｉ　ｃ ＲＬａ−ｍＶｇ／Ｉ。

である。■。は超伝導電流の臨界値（最大超伝導電流）
である。

このようにして、負荷線の傾きを変えることにより対応
する値の出力電圧Ｖ　　を得ることかでＵＴ きる。負荷線の傾きを変えるということは、負荷抵抗Ｒ
Ｌを変えることであるから、負荷抵抗ＲＬをそのように
構成すれば良い。そのために、高電圧超伝導ゲート素子
１００の出力端子には負荷抵抗ＲＬとしての可変負荷抵
抗回路網２００が接続されている。

可変負荷抵抗回路網２００は、変換すべきディジタル入
力信号ＶＤ、（ｉ−０〜ｎ−１）にょって切換えられる
スイッチ群Ｑ　　−Ｑ　　　と負荷抵Ｏｎ−［ 抗ｉｆ　Ｒ〜２　　・Ｒ１、とからなる。この可変負ｎ
Ｊ抵抗回路網２００はディジタル入力信号ＶａｔのＭｓ
Ｂ側において接続点Ｂに接続され、ＬＳＢ側が接地され
ている。

スイッチ７ｕＱ　　−Ｑ　　　は半導体トランジスタＯ
ｎ−１ （例えば、ＨＥＭＴ、ＧａＡｓ−ＭＥＳＦＥＴ。

Ｓｔ−ＭＥＳＦＥＴ等）のスイッチ素子を用いて構成さ
れ、各スイッチ素子のゲートに入力されるディジタル入
力信号ｖＤｉの論理値（Ｈ，Ｌ）に応じてＯＮ・ＯＦＦ
動作する。この０Ｎ−ＯＦＦ動作により、負荷抵抗群Ｒ
〜２ｎ−１・Ｒｔ、の抵抗し 値がディジタル入力信号ＶＤＩに対応した航きなる。

次に、動作を説明する。

第４図に第２図の回路動作タイムチャートを示す。第４
図に示すように、まず、電源バイアス電流ＩＢＩＡＳを
与え、変換すべきディジタル入力信号ｖ１）ｉを入力し
たのち、トリガ入力−ＳＬを与えて高電圧超伝導ゲート
素子１００を電圧状態に遷移させる。すると、このとき
のディジタル入力信号ＶＤＩの各ビット値に対応してス
イッチ群Ｑｏ〜Ｑｎ−Ｌが０Ｎ−ＯＦＦＬ、このＯＮ　
−ＯＦＦ状態に対応して負荷抵抗群Ｒ〜２ｎ−１・Ｒ，
の抵り 抗値が決定する。この負荷抵抗群Ｒ〜２ｎ−１ＲＩ、の
抵抗値により、負荷線が決まり、第３図に示すように、
出力電圧Ｖ　　が出力される。

ＵＴ このようにして、ディジタル入力信号ｖＤｌがアナログ
出力信号Ｖ　　に変換される。

ＵＴ 以上の通り、本実施例によれば、超伝導集積回路を用い
て高速動作可能なり／Ａ変換器を構成することができる
。加えて、高電圧超伝導ゲート素子１００を用いたこと
により、アナログ出力信号Ｖｏυ、が超伝導電極材料て
決まる超伝導ギャップ電圧ｖｇの整数（ｎ）倍になるた
め、負荷抵抗Ｒｔ、の誤差が吸収され、精度良＜　Ｄ／
Ａ変換することができる。

なお、負荷抵抗群Ｒ〜２　　・Ｒｔ、として半り 導体トランジスタの線形動作領域のチャネル抵抗を使用
することができる。

〔発明の効果〕

以上に述べた通り、本発明によれば、超伝導集積回路を
用いたＤ／Ａ変換器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の実施例の回路図、 第３図は高電圧超伝導ゲート素子の電流・電圧特性図、 第４図は第２図の動作タイムチャートである。 １００・・・高電圧超伝導ゲート素子 ２００・・・可変負荷抵抗回路網 Ｊ、・・・入力側の接合 Ｊ２・・・出力側の接合 Ｒ１・・・抵抗 Ｒ２・・・抵抗 ｖＤＩ・・・ディジタル入力信号値 ｖｏｕｒ・・・アナログ出力信号（出力電圧）１ｓｔ・
・・トリガ入力 ■　　・・・電源バイアス電流 ＩＡＳ Ｒ〜２　　・Ｒｔ・・・負荷抵抗群 Ｑ　　−Ｑ　　　・・・スイッチ群 Ｏｎ−１ 木売日月の７原、埋を日月画 壬　１　回 本発明Ｏ笑施倒０回井目 名 図 第２目Ｏ動ｌ乍タイムチャート

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 超伝導ゲート素子（１００）と、 前記超伝導ゲート素子（１００）の出力端（Ｂ）に接続
   され、変換すべきディジタル入力信号（Ｖ＿Ｄ＿１）に
   応じて抵抗値を変化させることが可能な可変負荷抵抗回
   路網（２００）と、 を備えたことを特徴とするディジタル・アナログ変換装
   置。