JPH03291017A - 極性切換型ジョセフソン駆動回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ジョセフソン素子を用いた超伝導集積回路に
関し、よシ詳しくは超伝導記憶集積回路のワード線及び
ヒツト線などの被駆動線路に電流を注入しかつ任意に電
流の方向を反転できる極性切換型ジ萱セフノン駆動回路
に関する。

〔従来の技拘〕

第３図に、従来から知られている極性切換型ジョセフソ
ン駆動回路を説明するための等価回路図を示す（昭和６
３年電子情報通信学会春季全国大会）、第３図を参照し
て従来の技術の説明を行なう。

第３図に示すように従来の極性切換型ジョセフソン駆動
回路は、４個の磁界結合型ショセフノンゲート回路Ｇｌ
、Ｇ２，０３．（ｊ４と３個の抵抗３１、Ｒ２，Ｒとメ
モリセルアレイ４のワード造またはビット線などの被駆
動線路よシ構成され２本回路においてバイアス入力端Ｂ
１からバイア２電流を供給した状態で、信号入力端８１
に信号咽入力すると磁界結合型ジミセフソンゲート回路
（１、Ｇ３が超伝導状態から電圧状態にスイッチしバイ
アス電流は被駆動線路３に注入される。被層Ｊｋ１１線
路３に流れたバイアス電ｔｌＩＬは、磁界結合型シシセ
フソングート回路Ｇ４を通って接地に流れ込む。以上の
動作により被駆動線路に時計回シ方直に出力電流を発生
させることができる。一方、）・イアス入力端Ｂ２から
バイアス電流を供給したり態で、信号入力端Ｓ２に信号
を入力すると磁界綻合型ジョセフソンゲート回路Ｇ２、
Ｇ４が超伝導状態から電圧状態にスイッチし、バイアス
電流は被駆動線路（リターンライン５）に注入される。

被駆動線路に流れたバイアス電流は、磁界結合型ジロセ
フソンケート回路Ｇ３を通って接地に流れ込む。以上の
動作により被駆動線路に長時引回９方向に出力電流を発
生させることができる。

以上説明したように、従来の技術によシ被駆動線路に電
流を注入し、かつ任意に電流の方向を反転できる極性切
換型ジロセフソン駆動回路を実現することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の技術におりては、磁界結合型ジョセフソンゲート
回路（２接合５ＱＵＩＤケート）を用いているため、入
力信号を注入するための制御配鯉と８ＱＵＩＤループと
の磁界結合のための領域を得るために素子の面積が大き
くなシ大規模な集積化が困難であるという問題点があっ
た。

本発明の目的は、このような従来の極性切換型ジョセフ
ソン駆動回路の問題点を除去し、回路の微細化が可能な
極性切換型ジｌセフノン駆動回路を提供することにある
。

〔肱題を解決するための手段〕

本発明によれは、バイアス入力端に第一の直接結合型ジ
ョセフソンゲート回路のバイアス入力端が接続され、前
記第一の直接結合型ジ目セフソングート回路の出力端に
負荷抵抗を介して第二の直接結合型ジョセ７ンンゲート
回路のバイアス入力端が接続され、信号入力端に第一の
入力抵抗を介して前記第一の直接結合型ジョセフソンケ
ート回路の信号入力端が接続され、か」記信号入力鴻に
第二の入力抵抗を介して前記第二の直接結合型ジョセフ
ソンケート回路の信号入力端が接続され、前記第二の直
接結合型ショセフノノゲート回路の出力端が出力端に接
続されてなる第一〇駆動電圧発生回路と、前記第一の駆
動電圧発生回路と同一の回路構成を南する第二の駆動電
圧発生回路と、前記第一及び第二の駆動電圧発生回路の
出力端間に接続された被駆動線路とから構成される極性
切換型ジョセフソン駆動回路が得られる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例を説明するための等価回路
図である。

第１図に示す実施例は、２個のｌｌＡｌ＃Ｊ電圧発生回
路（１，２）と、メモリセルアレイからなる被動す線路
３と、メモリセルアレイ４のリターン之イ１５からなる
被ｌｌ１ＡＩＪＪ線路と、抵抗比とから構成され、第一
の駆動電圧発生回路ＩＡの出力端０１Ａと抵抗比の一端
に被駆動線路３が接続され、抵抗Ｒの他端と第二の駆動
電圧発生回路２人の出力端０２Ａに被駆動線路であるリ
ターンライン５が接続された構成を有する。第一、第二
の駆動電圧発生回路は同一の回路構成を肩しているので
、以下、第一の駆動電圧発生回路を例として説明する。

第一の駆動電圧発生回路１は、２個のジョセフンン接合
Ｊｌｌ、Ｊ１２と抵抗比１１０からなる第一の直接結合
型シミセフノンゲート回路Ｇｌｌと、２個のジ１セフン
ン接合Ｊ１３．Ｊ１４と抵抗比１２０からなる第二の直
接結合型ジョセフソンゲート回路０１２と、第一の入力
抵抗ｋＬ１１、第二の入力抵抗Ｒ１２と、負荷抵抗Ｒ１
３とで構成される。第一の直接結合型ジョセフソンゲー
ト回路Ｇ１１の出力端０１１に負荷抵抗Ｒ１３を介して
第二の直接結合型ジ町セフソンゲート回路Ｇ１２のバイ
アス入力端Ｂ１２が接続され、第一の直接結合型シ日セ
フノンゲート回路（ｊｌｌの信号入力端８１１に第一、
第二の入力抵抗比１１．凡１２を介して第二の直接結合
型ジョセフソンゲート回路Ｇ１２の信号入力端８１２が
接続されている。ここで、第一の入力抵抗Ｒ１１は第二
の入力抵抗Ｒ１２に比べて小さいとする。

本実施例の極性切換型ジョセフソン駆動回路は、直接結
合型のジョセフソンゲート回路のみで形成されているの
で従来の技術で示した磁界結合型のジョセフソンゲート
回路に比べて回路の面積を大幅に減少させることができ
る。

本実施例の極性切換型ジョセフソン駆動回路の動作原理
は以下の如くである。

バイアス入力端ＢＩＡからバイアス電流を供給した状態
で、信号入力端８１ＡＫ第２図で示したような立ち上が
シ時間Ｔの入力信号電流を入力すると、入力信号電流は
第一、第二の入力抵抗ａｌｌ。

凡１２の比に分流されて第一、第二の直接結合型ジョセ
フソンゲート回路Ｇｌｌ、Ｇ１２の入力端Ｓ１１．８１
２に流れる。今ここで入力抵抗Ｒ１１゜Ｒ１２の比を１
対２にするとゲート回路Ｇ１１゜Ｇ１２の入力端に流れ
る電流値は第２図の破線で１ 示したように一１Ｎ、−￥ＩＮとなる（ＩＮは端子ＳＩ
Ａから入力される入力電流値である）、第２図において
、ＩＣは直接結合型ジョセフソンケート回路（ｊｌｌ、
Ｇ１２が超伝導状態から電圧状態にスイッチする臨界電
流値である。従って、第一の駆動電圧発生回路１におい
て、直接結合型ジョセフソンケート回路Ｇｌｌのジョセ
フソン接合Ｊ１１゜Ｊ１２が時刻Ｔ１で超伝導状態から
電圧状態にスイッチし、バイアス電流は抵抗Ｒ１３を通
して直接結合型ジョセフソンケート回路Ｇ１２のジョセ
フソン接合Ｊ１３に流れ（但し、Ｒ１１０＜Ｒ１３とす
る）、その後時刻Ｔ２でジョセフソン接合Ｊ１３、Ｊ１
４が超伝導状態から電圧状態にスイッチしく但し、Ｒ１
２０＜Ｒとする）、バイアス電流は被駆動線路３に注入
される。被駆動線路３に流れたバイアス電流は、駆動電
圧発生回路２のジョセフソン接合Ｊ２３を通って接地に
流れ込む。このとき端子８１Ａから入力された信号は、
駆動電圧発生回路１において、ジョセフソン接合Ｊ１２
゜Ｊ１４が電圧状態にスーツチした時点で抵抗凡１２゜
Ｒ１２０を通って接地に流れるためバイアス電流との入
出力分離が計られている。以上の動作により被駆動線路
に時計回り方向に出力電ｉを発生させることができる。

一方、バイアス入力端Ｂ２Ａからバイアス電流を供給し
た状態で、信号入力端８２Ａに第２図で示したような立
ち上がシ時間Ｔの入力信号電流を入力すると、駆動電圧
発生回路２において、直接結合型ジョセフソンケート回
路Ｇ２１のジョセフソン接合Ｊ２１　、Ｊ２２が時刻Ｔ
１で超伝導状態から電圧状態にスイッチし、バイアス電
流は抵抗Ｒ２３を通して直接結合型ジョセフソンゲート
回路Ｇ２２のジョセフソン接合Ｊ２３に流れ、その後時
刻Ｔ２でジョセフソン接合Ｊ２３゜Ｊ２４が超伝導状態
から電圧状態にスイッチし、バイアス電流Ｆｉ被駆動線
路５に注入される。被駆動線路Ｋｆｉれたバイアス電流
は、駆動電圧発生回路１のジョセフソン接合Ｊ１３を通
って接地に流れ込む。このとき端子Ｓ２Ａから入力され
た信号は、駆動電圧発生回路２において、ジョセフソン
接合Ｊ２２．Ｊ２４が電圧状態にスイッチした時点で抵
抗ル２２．Ｒ２２０を通って接地に流れるためバイアス
電流との入出力分離が計られている。以上の動作によシ
被駆動線路に反時計回り方向に出力電流を発生させるこ
とができる。ここで、入力抵抗凡１１とル２１．Ｒ１２
とＲ２２値は上で述べたように、直接結合型ジョセフソ
ンケート回路Ｇ１１゜Ｇ２１が電圧状態にスイッチして
その出力電流を直接結合型ジラセフソンゲート回路０１
２　、Ｇ２２のバイアス端に入力した後、入力信号によ
り直接結合型ジョセフソンゲート回路Ｇ１２．Ｇ２２が
電圧状態にスイッチするように決定する必要がある。

本実施例の極性切換型ジョセフソン駆動回路を広い動作
マージ／で動作させるためには、例えば以下のように回
路定数を決定すればよい。

１１：Ｉ３．Ｉ２：Ｉ４．ＩＩ／２＜Ｉ２＜１１Ｒ１１
（＝Ｒ２１）＜Ｒ１２（＝Ｒ２２）ここで、ＩＯ，Ｉ２
．Ｉ３．Ｉ４はジョセフソン接合ＪｌｌとＪ２１．Ｊ１
２とＪ２２．Ｊ１３とＪ２３．Ｊ１４とＪ２４の超伝導
臨界電流値である。

以上説明したように、本実施例によシ回路のしイアウド
面積が小さくなり高集積化が可能な極相切換型ジョセフ
ソン駆動回路を実現することができる。

本冥施例においては被駆動線路中に抵抗５を挿入したが
、この代わ〕にジョセフソン接合で構成されるリセット
ゲートを用いても同様の効果を荀ることができる。

なお、一実施例においてジ１セフンンＩＥ’合Ｊｌ　Ｉ
Ｊ１２、・・・の代シにそれぞれこれらを複数個、例え
ば４１！直列に接続したものを使用してもよい。

回路の動作時間は記憶セルアレイからなる被駆動線路の
インダクタンスをＬ１駆動電圧をＶ、駆動電流（出力電
流）をＩとすると、ＬＩ／Ｖで評価することができる。

駆動電圧Ｖは、ジョセフソン接合が電圧状態にスイッチ
したときの発生電圧である。従って、ジョセフソン接合
を複数個直列接続することで一実施例に比べて被数倍の
駆動電圧を発生し、動作時間の短縮化が可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明により、回路の微細化と高速
動作が可能な極性切換型ジョセフソン駆動回路を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による極性切換型ジョセフノン駆動回
路の一実施例を説明するだめの等価回路図、第２図は、
本発明による極性切換型ジコセフノン駆動回路の動作原
理を説明するための入力電流波形を示した概略図、第３
図は、従来の技術による極性切換型ジョセフソン駆動回
路を説明するための等価回路図である。 １・・・第一の駆動電圧発生回路、２・・・第二の駆動
電圧発生回路、３・・・被ｌＩＡ動線路、４・・・メモ
リセルアレイ、５・・・リターンライン、ＢＩＡ、Ｂｌ
ｌ、Ｂ１２、Ｂ２Ａ、Ｂ２１．Ｂ２２−・・バイアス入
力端、０１〜Ｇ４・・・磁界結合型ジョセフソンケート
回路、Ｇｌｌ・・・第一の駆動電圧発生回路の第一の直
接結合型ジョセフソンゲート回路、Ｇ１２・・・第一の
駆動電圧発生回路の第二の直接結合型ショセフンングー
ト回路、Ｇ２１・・・第二の駆動電圧発生回路の第一の
直接結合型ジョセフソンゲート回路、Ｇ２２・・・第二
の駆動電圧発生回路の第二の直接結合型シ百セフソンゲ
ート回路、　Ｊｌｌ、Ｊ１２．Ｊ１３゜Ｊ１４．Ｊ２１
．Ｊ２２．Ｊ２３．Ｊ２４・・・ジョセフソン接合、Ｍ
１〜ＭＮ・・・メモリセル、０１１，０１２゜（１）Ｉ
Ａ、０２１，０２２．Ｕ２Ａ−ｆｆｉ力！、Ｒ１１−・
・１の第一の入力抵抗、１（１２・・・１ｃＤ第二の入
力抵抗、Ｒ２１・・・２の第一の入力抵抗、凡２２・・
・２の第二の入力抵抗、８１．８１人、５２，８２Ａ・
・・信号入力端。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. バイアス入力端に第一の直接結合型ジョセフソンゲート
   回路のバイアス入力端が接続され、前記第一の直接結合
   型ジョセフソンゲート回路の出力端に負荷抵抗を介して
   第二の直接結合型ジョセフソンゲート回路のバイアス入
   力端が接続され、信号入力端に第一の入力抵抗を介して
   前記第一の直接結合型ジョセフソンゲート回路の信号入
   力端が接続され、前記信号入力端に第二の入力抵抗を介
   して前記第二の直接結合型ジョセフソンゲート回路の信
   号入力端が接続され、前記第二の直接結合型ジョセフソ
   ンゲート回路の出力端が出力端に接続されてなる第一の
   駆動電圧発生回路と、前記第一の駆動電圧発生回路と同
   一の回路構成を有する第二の駆動電圧発生回路と、前記
   第一及び第二の駆動電圧発生回路の出力端間に接続され
   た被駆動線路とから構成されることを特徴とする極性切
   換型ジョセフソン駆動回路。