JPH0256844B2 - - Google Patents
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- JPH0256844B2 JPH0256844B2 JP5700683A JP5700683A JPH0256844B2 JP H0256844 B2 JPH0256844 B2 JP H0256844B2 JP 5700683 A JP5700683 A JP 5700683A JP 5700683 A JP5700683 A JP 5700683A JP H0256844 B2 JPH0256844 B2 JP H0256844B2
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F19/00—Amplifiers using superconductivity effects
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- Power Engineering (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ジヨセフソンデジタル回路用として
好適なジヨセフソン電流増幅器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a Josephson current amplifier suitable for use in Josephson digital circuits.
ジヨセフソン効果素子乃至ジヨセフソン接合を
用いたジヨセフソンデジタル回路は、これ迄の半
導体回路素子によるデジタル回路に比し、極めて
高速であることや、低消費電力であること、高密
度化の期待が持てること等から、将来に亘つて極
めて有望視されている。ジヨセフソン接合を利用
してスイツチングゲートその他の論理回路要素を
組む場合、大別して二種類の動作原理に従うこと
ができる。磁界誘導型と電流柱入型である。現在
の所、これ等両者は併存しており、どちらの方式
に依るかは要求される設計仕様等に応じて選択さ
れる問題であるが、いづれに依ろうと共、こうし
た論理回路は、基本スイツチングゲートや論理
和、論理積ゲート、シフトレジスタ、マルチバイ
ブレータその他論理機能に係る回路要素のみにて
構成できるものではなく、各回路要素の出力電流
を増幅するジヨセフソン電流増幅器をも重要な構
成子として要求するものである。 Josephson digital circuits using Josephson effect elements or Josephson junctions are expected to be extremely high-speed, consume less power, and have higher density than digital circuits using conventional semiconductor circuit elements. For these reasons, it is viewed as extremely promising for the future. When building switching gates and other logic circuit elements using Josephson junctions, two types of operating principles can be followed. There are two types: magnetic field induction type and current column type. At present, these two methods coexist, and it is a matter of choosing which method to use depending on the required design specifications, etc., but regardless of which method is used, these logic circuits are It can be constructed not only from circuit elements related to logic functions such as switching gates, logical sums, AND gates, shift registers, multivibrators, etc., but also Josephson current amplifiers that amplify the output current of each circuit element as an important component. It is a request.
殊に、現在開発されているジヨセフソン論理回
路要素は上記いづれの方式に依るものでも単体で
は十分なフアンアウトが取り難いことや、動作マ
ージンを大きく取つて安定な動作をさせるべきで
あること等に就いて考えると、回路出力電流の増
幅機能は殆ど必須的に要求されてくるものであ
る。 In particular, the Josephson logic circuit elements currently being developed, which are based on either of the above methods, are difficult to achieve sufficient fan-out by themselves, and a large operating margin must be ensured for stable operation. Considering this, the amplification function of the circuit output current is almost indispensably required.
こうした回路要素出力電流増幅という点に就き
もう少し詳しく考えるために、第1図を参照して
みる。 In order to consider the circuit element output current amplification in more detail, let us refer to FIG.
或る回路要素Gがあつて、その入力端子Tiに
電流次元でのデジタル信号Iiが入力し、この回路
要素に固有に与えられて成る特性の処理機能によ
つてこの回路要素Gの出力に出力電流信号Imが
得られたとする。そして、この回路要素出力電流
Imは、入力電流Isとして電流増幅器Aの入力端
子Tsに入力され、該電流増幅器にてその利得倍
に増幅された後、出力電流Ioとして増幅器出力端
子Toから流出して行くものとする。当然、増幅
器Aには外部からの供給エネルギが必要である
が、その外部エネルギ供給端子乃至回路電流端子
をTg、供給エネルギ乃至回路電流をIgとしてお
く。 There is a certain circuit element G, a digital signal Ii in the current dimension is input to its input terminal Ti, and is output to the output of this circuit element G by the processing function of the characteristics uniquely given to this circuit element. Assume that a current signal Im is obtained. And this circuit element output current
It is assumed that Im is input as an input current Is to the input terminal Ts of a current amplifier A, is amplified by a gain times that of the current amplifier in the current amplifier, and then flows out from the amplifier output terminal To as an output current Io. Naturally, amplifier A requires energy to be supplied from the outside, and the external energy supply terminal or circuit current terminal is set to Tg, and the supplied energy or circuit current is set to Ig.
ところで、各種ゲート等の回路要素において
は、一般に入出力は分離されている必要がある。
そうでないと、出力電流Imが入力側に帰還する
ことにより前段の他の回路要素に誤動作を起こさ
せたり、その分、出力電流が低下して実効的なフ
アンアウトが減り、次段の回路要素を駆動できな
い等の問題が起きるからである。 Incidentally, in circuit elements such as various gates, input and output generally need to be separated.
Otherwise, the output current Im will be fed back to the input side, causing other circuit elements in the previous stage to malfunction, and the output current will decrease accordingly, reducing the effective fanout and causing the circuit elements in the next stage to malfunction. This is because problems such as not being able to drive the motor may occur.
然し、この第1図に示すように、或る回路要素
Gと、その出力電流Imを増幅して論理的には同
一の情報を持つ出力電圧Ioを出力する増幅器A
と、から成る実質的に一段分の論理回路段におい
ては、この論理回路段の入出力間、即ち、入力電
流Iiと増幅された出力電源Ioとの間で入出力Aの
分離が図られていれば良く、増幅器Aの入力電流
Is乃至Imと出力電流Ioとの間は特には分離され
ている必要はない。 However, as shown in FIG. 1, a certain circuit element G and an amplifier A that amplifies its output current Im and outputs an output voltage Io having logically the same information.
In substantially one logic circuit stage consisting of The input current of amplifier A should be
There is no particular need for separation between Is to Im and the output current Io.
寧ろ、消費電力を低減する意味からは、増幅器
に与えられる外部供給エネルギ乃至回路電流Igに
重畳的に入力電流Isを加えて出力電流Ioとして取
り出す方がエネルギ利用効率上、望ましいことに
なる。 Rather, from the point of view of reducing power consumption, it is preferable in terms of energy utilization efficiency to add input current Is in a superimposed manner to externally supplied energy or circuit current Ig given to the amplifier and extract it as output current Io.
一方、電流増幅器としては、当然のことながら
利得は大きく取れることが望ましく、設計性の良
いことも要求される。また、増幅すべき出力電流
を発する回路要素Gの動作マージンを制限するも
のでないことも必要な一つの条件となる。 On the other hand, as a current amplifier, it is naturally desirable to have a large gain, and good design is also required. Another necessary condition is that the operating margin of the circuit element G that generates the output current to be amplified is not limited.
このように、この種のジヨセフソン電流増幅器
としての必要事項を簡単にまとめた上で、第2図
に従来のジヨセフソン電流増幅器の概既構成を示
して説明する。 After briefly summarizing the requirements for this type of Josephson current amplifier, the general configuration of a conventional Josephson current amplifier will be described with reference to FIG. 2.
従来における代表的なジヨセフソン電流増幅器
は、この第2図に示すように、ジヨセフソン接合
Jを一つだけ用いた、ジヨセフソン単接合型のも
のであつた。前段の回路要素からの出力電流とし
ての入力電流Isの流入する入力端子Tsと、回転
電流Igの流入する回路電流端子乃至乃至ゲート端
子Tgは、夫々、電流加算抵抗R1,R2を介し
た後、ジヨセフソン接合Jの一端に接続され、こ
の接続点から同様に出力電流Ioの出力端子Toが
引出されている。ジヨセフソン接合Jの他端は一
般に接地に落とされ、出力電流Ioは出力端子To
と接地間に接続された出力負荷抵抗RL中に選択
的に得られる。 A typical Josephson current amplifier in the past is of the Josephson single junction type, using only one Josephson junction J, as shown in FIG. The input terminal Ts into which the input current Is as an output current from the previous stage circuit element flows, and the circuit current terminal or gate terminal Tg into which the rotational current Ig flows, respectively, after passing through current adding resistors R1 and R2. It is connected to one end of Josephson junction J, and an output terminal To for output current Io is similarly drawn out from this connection point. The other end of Josephson junction J is generally dropped to ground, and the output current Io is connected to the output terminal To
selectively obtained during the output load resistor RL connected between and ground.
動作を簡単に説明すると、ゲート電流Igは、そ
れ自身ではジヨセフソン接合Jを電圧状態にスイ
ツチンさせることのない大きさに選ばれており、
従つて、入力電流Isが無い時には当然、出力電流
の値は零である。入力電流Isが加えられると、こ
の入力電流Isとゲート電流Igは加算抵抗を介して
加算され、ジヨセフソン接合Jに流入して当該接
合の臨界電流値を越え、もつてジヨセフソン接合
Jは電圧状態乃至高インピーダンス状態にスイツ
チする。 To briefly explain the operation, the gate current Ig is selected to a magnitude that does not, by itself, cause the Josephson junction J to switch into a voltage state.
Therefore, when there is no input current Is, the value of the output current is naturally zero. When an input current Is is applied, the input current Is and the gate current Ig are summed through the summing resistor and flow into the Josephson junction J, exceeding the critical current value of the junction, so that the Josephson junction J changes from voltage state to Switch to high impedance state.
このようになると、加算された両電流は、高イ
ンピーダンス状態になつたジヨセフソン接合Jを
バイパスするかのように、この時点で相対的に低
抵抗となつた出力負荷抵抗RLの方に流出し、出
力端子Toを経る出力電流Ioとなる。 In this case, the added currents flow toward the output load resistor RL, which has a relatively low resistance at this point, as if to bypass the Josephson junction J, which has become a high impedance state. The output current Io passes through the output terminal To.
先に述べたジヨセフソン電流増幅器としての望
ましい諸要素に即してこの従来例のジヨセフソン
電流増幅器を考えてみると、入力電流Isが回路電
流乃至ゲート電流Igに重畳的に加算されて出力電
流Ioとなる点に就いては、この従来の単接合型の
ジヨセフソン電流増幅器も評価される価値があ
る。 If we consider this conventional Josephson current amplifier in accordance with the desirable elements of a Josephson current amplifier mentioned above, we can see that the input current Is is superimposedly added to the circuit current or gate current Ig, and the output current Io is In this respect, this conventional single-junction Josephson current amplifier is also worth evaluating.
然し、良く知られているように、こうした単接
合型の素子においては、閾他値曲線上での簡単な
作図により、その動作マージンは一律に約33%と
定まつてしまう。従つて、増幅すべき前段の回路
要素における動作マージンがこの値よりも小さけ
れば問題は無いが、大きい場合には、回路要素G
と増幅器Aとで構成する一段分の論理回路段の総
体的な動作マージンはこの増幅器のそれ、即ち、
約33%に制限されてしまうことになる。そして、
実際上はこの恐れの方が強い。 However, as is well known, in such single-junction devices, the operating margin is uniformly determined to be about 33% by simple plotting on the threshold other value curve. Therefore, if the operating margin of the circuit element in the previous stage to be amplified is smaller than this value, there is no problem, but if it is larger, the circuit element G
The overall operating margin of one logic circuit stage consisting of and amplifier A is that of this amplifier, that is,
This will limit it to approximately 33%. and,
In reality, this fear is stronger.
例えば、先に述べた電流注入型の論理回路要素
においては、基本スイツチングゲートとして本出
願人が開発した我が国独自の四接合電流注入型閉
ループスイツチングゲート(特開昭56−32830号、
同57−99034号)を始めとし、これを利用した各
種の回路要素があるが、この種の回路要素におい
ては60%以上の動作マージンは楽に取ることがで
き、従つて、このような回路要素の出力電流増幅
用として第2図示の従来のジヨセフソン電流増幅
器Aを用いたのでは、その本来的な動作マージン
の広さというものは犠牲にされてしまうことにな
る。尚、上記の四接合電流注入型閉ループスイツ
チングゲートは、上記出願を契機としてのその後
の研究、発表を介して当業者に周知となつてお
り、4JLゲートを略称され、この用語はまた、こ
の業界において準学術用語的な扱いを受けてい
る。 For example, in the current injection type logic circuit element mentioned above, the basic switching gate is a four-junction current injection type closed loop switching gate (Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-32830,
57-99034), and there are various circuit elements that utilize this, but this type of circuit element can easily have an operating margin of 60% or more, and therefore, such circuit elements If the conventional Josephson current amplifier A shown in FIG. 2 is used to amplify the output current of , the inherent wide operating margin will be sacrificed. The above-mentioned four-junction current-injection closed-loop switching gate has become well known to those skilled in the art through subsequent research and publications triggered by the above-mentioned application, and is abbreviated as 4JL gate, and this term is also used as this term. It is treated as a quasi-academic term in the industry.
本発明は、以上、述べたような従来例の欠点を
除去し得るジヨセフソン電流増幅器の提供を主目
的として成されたものである。即ち、出力電流を
増幅すべき論理回路要素の動作マージンを損なう
ことなく、電力利用効率が良好で大きな増幅度を
取得、設計性も良好なジヨセフソン電流増幅器を
提供せんとするものである。 The present invention has been accomplished primarily to provide a Josephson current amplifier that can eliminate the drawbacks of the conventional examples as described above. That is, the present invention aims to provide a Josephson current amplifier that has good power utilization efficiency, obtains a large amplification degree, and has good designability without impairing the operating margin of the logic circuit element that amplifies the output current.
第3図には、本発明の望ましい一実施例として
のジヨセフソン電流増幅器1が示されている。そ
して、本発明のジヨセフソン電流増幅器1は、そ
の主要な構成部分の一つに、先に述べた4JLゲー
ト構成を採用している。即ち、四個のジヨセフソ
ン接合J1,J2,J3,J4,で一つの閉ルー
プを構成し、この閉ループの対向する二点に
夫々、回路電流端子乃至ゲート端子gと接地端子
eを設け、この二点を界にして閉ループを左右の
枝回路乃至ブランチに分け、各枝回路中に二個づ
つのジヨセフソン接合が入るようにしている。 FIG. 3 shows a Josephson current amplifier 1 as a preferred embodiment of the present invention. The Josephson current amplifier 1 of the present invention employs the above-mentioned 4JL gate configuration as one of its main components. That is, four Josephson junctions J1, J2, J3, and J4 constitute one closed loop, and two opposing points of this closed loop are provided with a circuit current terminal or gate terminal g and a ground terminal e, respectively. The closed loop is divided into left and right branch circuits or branches using the field , and two Josephson junctions are included in each branch circuit.
ジヨセフソン接合J1,J2の設けられている
方の枝回路においては、これ等二個のジヨセフソ
ン接合の間に制御電流端子cが設けられている。 In the branch circuit in which Josephson junctions J1 and J2 are provided, a control current terminal c is provided between these two Josephson junctions.
先に挙げた公開公報中に見られるように、一般
にはこの基本ゲート構成においては、制御端子の
ある方の枝回路中のジヨセフソン接合J1,J2
の臨界電流Io1,Io2は、他方の枝回路中のジヨ
セフソン接合J3,J4の臨界電流Io3,Io4の
1/2乃至1/3程度に選ばれる。その理由の詳細は既
に当業者に公知となつているので省略するが、所
定のシーケンス依存性の動作を確保し、電流利得
を取るためである。 As can be seen in the above-mentioned publication, in general, in this basic gate configuration, Josephson junctions J1 and J2 in the branch circuit with the control terminal are
The critical currents Io1 and Io2 are selected to be approximately 1/2 to 1/3 of the critical currents Io3 and Io4 of Josephson junctions J3 and J4 in the other branch circuit. The details of the reason are already known to those skilled in the art and will therefore be omitted, but this is to ensure a predetermined sequence-dependent operation and obtain a current gain.
更にまた、本発明のジヨセフソン電流増幅器1
では、基本ゲートの回路電流端子乃至ゲート端子
gを、本ジヨセフソン電流増幅器1の回路電流端
子乃至ゲート端子Tgとして結果としてはそのま
ま用い、基本ゲートにおける制御端子cも本増幅
器1の信号入力端子Tsとして用いている。 Furthermore, Josephson current amplifier 1 of the present invention
Now, the circuit current terminal or gate terminal g of the basic gate is used as it is as the circuit current terminal or gate terminal Tg of the present Josephson current amplifier 1, and the control terminal c of the basic gate is also used as the signal input terminal Ts of the present amplifier 1. I am using it.
出力端子Toも、また同様に、通常の基本ゲー
トにおけるようにゲート端子から引出され、等価
的に閉ループと並列になる負荷抵抗RLの一端に
接続される。閉ループ接地端子eは、この回路系
の基準電位、一般に接地に接続される。 The output terminal To is also similarly led out from the gate terminal as in a normal basic gate and connected to one end of a load resistor RL which is equivalently in parallel with the closed loop. Closed loop ground terminal e is connected to the reference potential of this circuit system, typically ground.
特徴的なのは、本ジヨセフソン電流増幅器1に
おいては、信号入力端子Tsとゲート端子Tgとの
間に、第一の接合J1をバイパスするようにこの
第一の接合J1に並列にバイパス抵抗Rbが設け
られていることである。逆に言えば、本ジヨセフ
ソン電流増幅器1は、上述した特開昭56−328360
号公報に開示の基本ゲート構成に対して、最小の
改変で以下述べるような効果的なジヨセフソン電
流増幅器を提供することに成功したものである。
本ジヨセフソン電流増幅器1の動作を説明すると
次のようになる。 A characteristic feature of the Josephson current amplifier 1 is that a bypass resistor Rb is provided in parallel to the first junction J1 between the signal input terminal Ts and the gate terminal Tg so as to bypass the first junction J1. This is what is happening. Conversely, this Josephson current amplifier 1 is based on the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-328360.
This patent has succeeded in providing an effective Josephson current amplifier as described below with minimal modification to the basic gate configuration disclosed in the publication.
The operation of the Josephson current amplifier 1 will be explained as follows.
ゲート電流Igのみが与えられている条件下で
は、このゲート電流は閉ループ中の左右の枝回路
のインピーダンス比に応じて該枝回路中を分流
し、接地に流出して行く。この場合、先に述べた
ように、
Io1=Io2=Io ……(1)
Io3=Io4=NIo
N=2〜3 ……(2)
に選ばれているものとすると、ゲート電流Igの値
は、左枝回路中への分流分がこの左枝回路中のジ
ヨセフソン接合J1,J2を電圧状態にスイツチ
ンさせることのない大きさに選んで置く。 Under conditions where only the gate current Ig is applied, this gate current is divided in the left and right branch circuits in the closed loop according to the impedance ratio of the branch circuits, and flows out to ground. In this case, as mentioned earlier, assuming that Io1=Io2=Io...(1) Io3=Io4=NIo N=2~3...(2), the value of gate current Ig is , the shunt into the left branch circuit is chosen to have a size that will not cause Josephson junctions J1 and J2 in this left branch circuit to switch into a voltage state.
この状態において、前段の適当な回路要素から
の出力電流として、信号入力端子Tsに信号電流
Isが流入してくると、この信号電流の殆どは、当
初、最もインピーダンスの小さい電流路としての
ジヨセフソン接合J2中を流れるようになる。 In this state, the signal current is applied to the signal input terminal Ts as the output current from the appropriate circuit element in the previous stage.
When Is flows in, most of this signal current initially flows through Josephson junction J2, which is the current path with the lowest impedance.
この信号電流の大部分と、既述した回路電流乃
至ゲート電流Igの枝回路分流分との相剰は、この
ジヨセフソン接合J2を電圧状態にスイツチンさ
せるだけの大きさを持つように当該ゲート電流値
を選んで置くため、このジヨセフソン接合J2は
電圧状態乃至高インピーダンス状態になる。 The surplus between most of this signal current and the branch circuit branch of the circuit current or gate current Ig described above is such that the gate current value is large enough to switch Josephson junction J2 into a voltage state. , this Josephson junction J2 is in a voltage state or a high impedance state.
すると、入力信号電流は、左枝回路中で残つて
いるジヨセフソン接合J1を介して右枝回路中に
流入するようになるが、このジヨセフソン接合J
1に関しては、信号電流Isとゲート電流Igの分流
分とが逆の位相となるため、単体での閾値電流値
が小さいのにも係らず、この接合J1は電圧状態
にスイツチすることはなく、右枝回路中の直列ジ
ヨセフソン接合J3,J4の方に両電流が重畳的
に流れるようになる。 Then, the input signal current flows into the right branch circuit via the Josephson junction J1 remaining in the left branch circuit, but this Josephson junction J
Regarding 1, since the signal current Is and the divided portion of the gate current Ig have opposite phases, this junction J1 does not switch to a voltage state, even though the threshold current value of the single element is small. Both currents begin to flow in a superimposed manner toward the series Josephson junctions J3 and J4 in the right branch circuit.
右枝回路中の両接合J3,J4の臨界電流値
は、既述したように、或る程度大きいとは言え、
信号電流、ゲート電流の両電流値でこの値を越え
るように設定することは比較的容易であり、また
そのように設定されているため、両電流Ig,Isの
流入でこの右枝回路中の両接合J3,J4は電圧
状態にスイツチする。 Although the critical current values of both junctions J3 and J4 in the right branch circuit are somewhat large as mentioned above,
It is relatively easy to set the current values of both the signal current and the gate current to exceed this value, and since they are set in this way, the inflow of both currents Ig and Is causes the current in this right branch circuit to Both junctions J3, J4 are switched to a voltage state.
このようになると、負荷抵抗RLが適当な値で
あれば、回路電流乃至ゲート電流Igは、その殆ど
が当該負荷抵抗に出力端子Tsを介して流出して
行くようになる。一方、信号電流Isは、最後迄、
零電圧状態のままに残つているジヨセフソン接合
J1を介して出力端子Tsから流出して行く回路
電流Igに重畳しようとするが、本書で述べている
ような目的に本増幅器を応用する場合にも、そも
そも前段の適当な回路要素の出力電流としての入
力信号電流Isの値は或る程度以上に大きいことが
見込まれるから、通常、この最後迄残つているジ
ヨセフソン接合J1も、この信号電流の通過によ
り電圧状態にスイツチする。すると、今度は、最
後に電圧状態にスイツチしたジヨセフソン接合J
1に対してバイパス的に並列に設けられているバ
イパス抵抗Rbを介してこの信号電流Isは回路電
流Igに重畳するようになり、結局、本ジヨセフソ
ン電流増幅器1の出力端子Toにて規定できる出
力電流Ioはこれ等両者の電流の相剰分となる。即
ち、先に述べた望ましい要件の一つとしての、入
力信号電流の出力電流への利用、という課題が満
足されていることになる。 In this case, if the load resistance RL has an appropriate value, most of the circuit current or gate current Ig will flow to the load resistance through the output terminal Ts. On the other hand, the signal current Is is
This is attempted to be superimposed on the circuit current Ig flowing out from the output terminal Ts through the Josephson junction J1, which remains in a zero voltage state, but when this amplifier is applied for the purpose described in this book, In the first place, the value of the input signal current Is as the output current of the appropriate circuit element in the previous stage is expected to be larger than a certain degree, so normally the Josephson junction J1 remaining until the end also has a function of passing this signal current. Switch to voltage state by Then, this time, Josephson junction J which was last switched to voltage state
This signal current Is comes to be superimposed on the circuit current Ig via the bypass resistor Rb, which is provided in parallel with the Josephson current amplifier 1, resulting in an output that can be specified at the output terminal To of the Josephson current amplifier 1. The current Io is the mutual surplus of these two currents. In other words, one of the desirable requirements mentioned above, that is, the use of the input signal current as the output current, is satisfied.
然も、本ジヨセフソン電流増幅器1は、実質的
なスイツチング部に既述した基本ゲート構成を援
用しているため、同様に大きな電流利得を取るこ
とができ、動作マージンもこの種の基本ゲートと
同様に大きく取ることができる。 However, since this Josephson current amplifier 1 utilizes the basic gate configuration described above for the actual switching section, it can similarly obtain a large current gain and has the same operating margin as this type of basic gate. can be taken significantly.
例えば、第4図示のように、本実施例のジヨセ
フソン電流増幅器1を、既述した特開昭57−
99034号に開示のスイツチングゲートGの出力電
流の増幅に用いる場合、このゲートGとジヨセフ
ソン電流増幅器1とを一段分の回路と考えると、
電流増幅機能が追加されたがためにゲート部Gの
本来的に持つている大きな動作マージンが損なわ
れるということもなく、ゲート部Gの動作マージ
ンにてのみこの段の動作マージンを規定すること
ができる。先に述べたように、このゲート部Gの
動作マージンが例えば60%、あつたとすると、増
幅機能部乃至スイツチング部に同様な構成を持つ
本ジヨセフソン電流増幅器1においても同じ60%
程度の動作マージンは容易に確保することができ
る。 For example, as shown in FIG.
When using the switching gate G disclosed in No. 99034 to amplify the output current, if this gate G and Josephson current amplifier 1 are considered as one stage circuit,
The addition of the current amplification function does not impair the inherently large operating margin of the gate section G, and the operating margin of this stage can be defined only by the operating margin of the gate section G. can. As mentioned earlier, if the operating margin of this gate section G is, for example, 60%, then the Josephson current amplifier 1, which has a similar configuration in the amplification function section or switching section, will also have the same 60%.
A certain operating margin can be easily secured.
この第4図示の入力抵抗Ri付のゲート部Gの
詳細は既述の特開昭57−99034号公報中に顕かで
あり、従つて簡単な動作説明に留めるが、入力信
号電流Iiが入力端子Tiに入力すると、先ず、左枝
回路中の下側のジヨセフソン接合Jbが回路電流
Ig1の分流分とこの入力電流Iiの重畳で電圧状態
にスイツチし、次いで右枝回路中の直列な両ジヨ
セフソン接合Jc,Jdが回路電流Ig1とジヨセフソ
ン接合Jaを介して右回りに転換した入力信号電
流Iiとの重畳で電圧状態にスイツチする。最後
に、回路電流Ig1が、零電圧状態のままに残つて
いるジヨセフソン接合Jaを介して入力抵抗Ri中
に流入していく時の過渡期において当該ジヨセフ
ソン接合Jaも電圧状態にスイツチし、もつて、
回路電流Ig1は負荷抵抗Rmに出力電流Imとして
流出して行く。この状態においては、回路電流端
子Tg1に流入する回路電流Ig1乃至出力電流Imと
入力信号電流Iiの分離は確実に行なわれている。
閉ループの全てのジヨセフソン接合が電圧状態に
スイツチし、回路電流はこのループ中に流入する
ことはないし、入力信号電流Iiも同様に閉ループ
中に流入することなく入力抵抗Ri中を流れるか
らである。 The details of the gate section G with the input resistor Ri shown in FIG. When inputting to terminal Ti, first, the lower Josephson junction Jb in the left branch circuit changes the circuit current.
The voltage state is switched by the superposition of the shunt of Ig 1 and this input current Ii, and then both Josephson junctions Jc and Jd in series in the right branch circuit are switched clockwise via the circuit current Ig 1 and Josephson junction Ja. It switches to a voltage state by superimposing it with the input signal current Ii. Finally, during the transition period when the circuit current Ig 1 flows into the input resistor Ri via the Josephson junction Ja, which remains in the zero voltage state, the Josephson junction Ja also switches to the voltage state and holds hand,
The circuit current Ig1 flows out to the load resistance Rm as an output current Im. In this state, the circuit current Ig 1 flowing into the circuit current terminal Tg 1 or the output current Im is reliably separated from the input signal current Ii.
This is because all Josephson junctions of the closed loop switch to a voltage state and no circuit current flows into this loop, and the input signal current Ii likewise flows through the input resistor Ri without flowing into the closed loop.
尚、ゲート部Gの各ジヨセフソン接合の臨界電
流値に対し、本ジヨセフソン電流増幅器1の既述
の各ジヨセフソン接合の臨界電流値を、相対的関
係は既述の(1),(2)式の双方を満足さながらも適当
な値に選ぶことは通常の設計的事項で行なわれる
ことである。例えば、ゲート部Gにおいても本ジ
ヨセフソン電流増幅器1においても、左右の枝回
路中のジヨセフソン接合間の臨界電流値関係は
1:3と同じに選びながらも、ジヨセフソン接合
J1,J2の上記各臨界電流値Ioはゲート部Gの
ジヨセフソン接合Ja,Jbのそれに対して二倍程
度に選ぶ等が考えられる。 The relative relationship between the critical current value of each Josephson junction of the present Josephson current amplifier 1 and the critical current value of each Josephson junction of the gate part G is expressed by the equations (1) and (2) described above. Choosing an appropriate value that satisfies both is a common design matter. For example, in both the gate section G and the present Josefson current amplifier 1, the critical current value relationship between the Josephson junctions in the left and right branch circuits is selected to be the same as 1:3, but the above-mentioned critical currents of the Josephson junctions J1 and J2 are The value Io may be selected to be approximately twice that of Josephson junctions Ja and Jb in the gate portion G.
第4図示の基本ゲートGは、入力信号と同一の
論理値乃至肯定論理を電流増幅した形で得たいと
の目的で本来開発されたものであり、従つて、見
方を変えれば第4図示の回路系は二段のカスケー
ド・アンプとも考えられる。然し勿論、これに限
定されるものではなく、ゲート部Gは電流出力を
有するものであればどのようなものであつても、
本ジヨセフソン電流増幅器1による電流増幅作用
を受けることができる。冒頭に述べたように、本
ジヨセフソン電流増幅器1はまた、電流注入型の
論理回路要素Gに限定的に作用するものではな
く、磁界結合型のものに対しても有効に用いるこ
とができる。 The basic gate G shown in Figure 4 was originally developed for the purpose of obtaining the same logic value or positive logic as the input signal in the form of current amplification. The circuit system can be thought of as a two-stage cascade amplifier. However, it is of course not limited to this, and the gate section G may be of any type as long as it has a current output.
The current amplification effect of the Josephson current amplifier 1 can be obtained. As mentioned at the beginning, the present Josephson current amplifier 1 does not act exclusively on current injection type logic circuit elements G, but can also be effectively used for magnetic field coupling type ones.
ともかくも以上詳記のように、本発明によれ
ば、ジヨセフソンコンピユータ実現のために重要
な一つの構成子として要求されるジヨセフソン電
流増幅器を従来のような欠点を伴なわずに実現で
き、入力信号電流の出力電流への重畳によるエネ
ルギ利用効率の向上、利得の確保、動作マージン
の低減の阻止、構成の簡素性、等々、極めて大き
な効果を得ることのできるものである。 In any case, as detailed above, according to the present invention, a Josephson current amplifier, which is required as an important component for realizing a Josephson computer, can be realized without the drawbacks of the conventional ones. By superimposing the input signal current on the output current, it is possible to obtain extremely large effects such as improving energy utilization efficiency, securing gain, preventing reduction in operating margin, and simplifying the configuration.
第1図は、ジヨセフソン論理回路要素にジヨセ
フソン電流増幅器を接続する場合の説明図、第2
図は、従来のジヨセフソン電流増幅器の代表的な
一例の概略構成図、第3図は、本発明のジヨセフ
ソン電流増幅器の一実施例の概略構成図、第4図
は、第3図示実施例の応用例の回路構成図、であ
る。
図中、1は全体としての本発明ジヨセフソン電
流増幅器、J1乃至J4は、夫々、ジヨセフソン
接合、RLは負荷抵抗、Rbはバイパス抵抗、であ
る。
Figure 1 is an explanatory diagram when connecting a Josephson current amplifier to a Josephson logic circuit element;
The figure is a schematic diagram of a typical example of a conventional Josephson current amplifier, FIG. 3 is a schematic diagram of an embodiment of a Josephson current amplifier of the present invention, and FIG. 4 is an application of the third illustrated embodiment. FIG. 2 is an example circuit configuration diagram. In the figure, 1 is the Josephson current amplifier of the present invention as a whole, J1 to J4 are Josephson junctions, RL is a load resistance, and Rb is a bypass resistance.
Claims (1)
構成し、該閉ループ中の対向する二点に回路電流
端子と接地端子を設け、出力端子は該回路電流端
子から引出すようにする一方で、該回路電流端子
と接地端子を界に上記閉ループを左右の枝回路に
分け、各枝回路中には上記四個のジヨセフソン接
合が二個づつ入るようにし、一方の枝回路中の二
個のジヨセフソン接合の間に信号入力端子を形成
すると共に、 該信号入力端子と上記回路電流端子との間に位
置するジヨセフソン接合に対し、並列にバイパス
抵抗を設けたことを特徴とするジヨセフソン電流
増幅器。[Claims] 1. A closed loop is constructed using four Josephson junctions, a circuit current terminal and a ground terminal are provided at two opposing points in the closed loop, and an output terminal is drawn out from the circuit current terminal. On the other hand, the closed loop is divided into left and right branch circuits using the circuit current terminal and ground terminal, and two of the four Josephson junctions are inserted in each branch circuit. A Josephson current amplifier characterized in that a signal input terminal is formed between the Josephson junctions, and a bypass resistor is provided in parallel to the Josephson junction located between the signal input terminal and the circuit current terminal. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5700683A JPS59183512A (en) | 1983-04-01 | 1983-04-01 | Josephson current amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5700683A JPS59183512A (en) | 1983-04-01 | 1983-04-01 | Josephson current amplifier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59183512A JPS59183512A (en) | 1984-10-18 |
| JPH0256844B2 true JPH0256844B2 (en) | 1990-12-03 |
Family
ID=13043367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5700683A Granted JPS59183512A (en) | 1983-04-01 | 1983-04-01 | Josephson current amplifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59183512A (en) |
-
1983
- 1983-04-01 JP JP5700683A patent/JPS59183512A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59183512A (en) | 1984-10-18 |
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