JPH04219697A - 極性切換型ジョセフソン駆動回路 - Google Patents
極性切換型ジョセフソン駆動回路Info
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- JPH04219697A JPH04219697A JP2403632A JP40363290A JPH04219697A JP H04219697 A JPH04219697 A JP H04219697A JP 2403632 A JP2403632 A JP 2403632A JP 40363290 A JP40363290 A JP 40363290A JP H04219697 A JPH04219697 A JP H04219697A
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Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【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、特に超伝導記憶集積回路の
ワード線及びビッ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ョセフ
ソン駆動回路に関する。
いた超伝導集積回路に関し、特に超伝導記憶集積回路の
ワード線及びビッ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ョセフ
ソン駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３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。
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。
【０００３】図３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個の磁界結合型ジョセフソンゲー
ト回路Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４と３個の抵抗Ｒ１，Ｒ２
，Ｒ３とメモリセルアレイ４のワード線またはビット線
などの被駆動線路より構成される。
フソン駆動回路は、４個の磁界結合型ジョセフソンゲー
ト回路Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４と３個の抵抗Ｒ１，Ｒ２
，Ｒ３とメモリセルアレイ４のワード線またはビット線
などの被駆動線路より構成される。
【０００４】本回路においてバイアス入力端Ｂ１及びＢ
２からバイアス電流を供給した状態で、信号入力端Ｓ１
に信号を入力すると、磁界結合型ジョセフソンゲート回
路Ｇ１，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。
２からバイアス電流を供給した状態で、信号入力端Ｓ１
に信号を入力すると、磁界結合型ジョセフソンゲート回
路Ｇ１，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。
【０００５】被駆動線路３に流れたバイアス電流は、磁
界結合型ジョセフソンゲート回路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り方向に
出力電流を発生させることができる。
界結合型ジョセフソンゲート回路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り方向に
出力電流を発生させることができる。
【０００６】一方、信号入力端Ｓ２に信号を入力すると
、磁界結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、磁界結合型ジョセフソンゲー
ト回路Ｇ３を通って接地に流れ込む。以上の動作により
被駆動線路に反時計回り方向に出力電流を発生させるこ
とができる。
、磁界結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、磁界結合型ジョセフソンゲー
ト回路Ｇ３を通って接地に流れ込む。以上の動作により
被駆動線路に反時計回り方向に出力電流を発生させるこ
とができる。
【０００７】以上説明したように、従来の技術により被
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ョセフソン駆動回路を実現すること
ができる。
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ョセフソン駆動回路を実現すること
ができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術においては
、最大駆動電圧は一個のジョセフソン接合のギャプ電圧
ＶＧで規定され、所望の出力電流Ｉｏｕｔを得るために
は被駆動線路に挿入する負荷抵抗の値はＲ３＝ＶＧ／Ｉ
ｏｕｔ以下にする必要がある。
、最大駆動電圧は一個のジョセフソン接合のギャプ電圧
ＶＧで規定され、所望の出力電流Ｉｏｕｔを得るために
は被駆動線路に挿入する負荷抵抗の値はＲ３＝ＶＧ／Ｉ
ｏｕｔ以下にする必要がある。
【０００９】回路の集積化及び微細化に伴い被駆動線路
の線幅が小さくなり、その結果被駆動線路の特性インピ
ーダンスの値がＲ３以上に高くなると、被駆動線路との
インピーダンス整合を計ることができなくなる。このた
め回路の高速動作が困難であるという問題点があった。
の線幅が小さくなり、その結果被駆動線路の特性インピ
ーダンスの値がＲ３以上に高くなると、被駆動線路との
インピーダンス整合を計ることができなくなる。このた
め回路の高速動作が困難であるという問題点があった。
【００１０】また、従来の技術において、磁界結合型ジ
ョセフソンゲート回路（２接合ＳＱＵＩＤゲート）を用
いているため、入力信号を注入するための制御配線とＳ
ＱＵＩＤ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り、大規模な集積化が困難である
という問題点があった。
ョセフソンゲート回路（２接合ＳＱＵＩＤゲート）を用
いているため、入力信号を注入するための制御配線とＳ
ＱＵＩＤ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り、大規模な集積化が困難である
という問題点があった。
【００１１】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、回路の高
速化と微細化が可能な極性切換型ジョセフソン駆動回路
を提供することにある。
換型ジョセフソン駆動回路の問題点を除去し、回路の高
速化と微細化が可能な極性切換型ジョセフソン駆動回路
を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の極性切換型ジョ
セフソン駆動回路は、一端がバイアス入力端に接続され
他端が第１の接続点に接続された第１の抵抗と、一端が
前記バイアス入力端に接続され他端が第２の接点に任接
続された第２の抵抗と、一端が前記第１の接続点に接続
され他端が接地された第１のジョセフソン接合部と、一
端が前記第２の接続点に接続され他端が接地された第２
のジョセフソン接合部と、一端が前記第１の接続点に接
続され他端が信号入力端に接続された第３のジョセフソ
ン接合部と、一端が出力端に接続され他端が接地された
第４のジョセフソン接合部と、前記第２の接続点と出力
端間に接続された第３の抵抗と、一端が前記信号入力端
に接続され他端が接地された第４の抵抗と、前記第１と
第２と第３及び第４のジョセフソン接合部がそれぞれ一
個のジョセフソン接合からなる回路構成又は２個以上の
ジョセフソン接合が直列に接続されてなる第１の駆動電
圧発生部と、前記第１の駆動電圧発生部と同一の回路構
成の第２の駆動電圧発生部と、一端が前記第１の駆動電
圧発生部の出力端に接続され他端が被駆動線路の一端に
接続された第１のインピーダンス整合用抵抗と、一端が
前記第２の駆動電圧発生部の出力端に接続され他端が前
記被駆動線路の他端に接続された第２のインピーダンス
整合用抵抗とから構成されることを特徴とする。
セフソン駆動回路は、一端がバイアス入力端に接続され
他端が第１の接続点に接続された第１の抵抗と、一端が
前記バイアス入力端に接続され他端が第２の接点に任接
続された第２の抵抗と、一端が前記第１の接続点に接続
され他端が接地された第１のジョセフソン接合部と、一
端が前記第２の接続点に接続され他端が接地された第２
のジョセフソン接合部と、一端が前記第１の接続点に接
続され他端が信号入力端に接続された第３のジョセフソ
ン接合部と、一端が出力端に接続され他端が接地された
第４のジョセフソン接合部と、前記第２の接続点と出力
端間に接続された第３の抵抗と、一端が前記信号入力端
に接続され他端が接地された第４の抵抗と、前記第１と
第２と第３及び第４のジョセフソン接合部がそれぞれ一
個のジョセフソン接合からなる回路構成又は２個以上の
ジョセフソン接合が直列に接続されてなる第１の駆動電
圧発生部と、前記第１の駆動電圧発生部と同一の回路構
成の第２の駆動電圧発生部と、一端が前記第１の駆動電
圧発生部の出力端に接続され他端が被駆動線路の一端に
接続された第１のインピーダンス整合用抵抗と、一端が
前記第２の駆動電圧発生部の出力端に接続され他端が前
記被駆動線路の他端に接続された第２のインピーダンス
整合用抵抗とから構成されることを特徴とする。
【００１３】更に、前記第１の極性切換型ジョセフソン
駆動回路において、前記第１及び第２の駆動電圧発生部
の前記バイアス入力端と前記第１の接続点間に前記第１
の抵抗と直列に接続された第１のインダクターと、前記
バイアス入力端と前記第２の接続点間に前記第２の抵抗
と直列に接続された第２のインダクターと、前記第２の
接続点と前記出力端間に前記第３の抵抗と直列に接続さ
れた第３のインダクターと、前記信号入力端と接地間に
前記第４の抵抗と直列に接続された第４のインダクター
とを備えたことを特徴とする。
駆動回路において、前記第１及び第２の駆動電圧発生部
の前記バイアス入力端と前記第１の接続点間に前記第１
の抵抗と直列に接続された第１のインダクターと、前記
バイアス入力端と前記第２の接続点間に前記第２の抵抗
と直列に接続された第２のインダクターと、前記第２の
接続点と前記出力端間に前記第３の抵抗と直列に接続さ
れた第３のインダクターと、前記信号入力端と接地間に
前記第４の抵抗と直列に接続された第４のインダクター
とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
【実施例】図１は本発明の実施例を説明するための等価
回路図である。同図に示すように本回路は、２個の駆動
電圧発生部１，２と、特性インピーダンスＺ０の被駆動
線路３と、２個のインピーダンス整合用抵抗ＲＭ１，Ｒ
Ｍ２とから構成され、第１の駆動電圧発生部１の出力端
Ｏ１に第１のインピーダンス整合用抵抗ＲＭ１を通して
被駆動線路３の一端が接続され、第２の駆動電圧発生部
２の出力端Ｏ２に第２のインピーダンス整合用抵抗ＲＭ
２を通して被駆動線路３の他端が接続された構造を有す
る。
回路図である。同図に示すように本回路は、２個の駆動
電圧発生部１，２と、特性インピーダンスＺ０の被駆動
線路３と、２個のインピーダンス整合用抵抗ＲＭ１，Ｒ
Ｍ２とから構成され、第１の駆動電圧発生部１の出力端
Ｏ１に第１のインピーダンス整合用抵抗ＲＭ１を通して
被駆動線路３の一端が接続され、第２の駆動電圧発生部
２の出力端Ｏ２に第２のインピーダンス整合用抵抗ＲＭ
２を通して被駆動線路３の他端が接続された構造を有す
る。
【００１５】第１，第２の駆動電圧発生部は、同一の回
路構成を有しているので、以下、第１の駆動電圧発生部
を例として説明する。第１の駆動電圧発生部１は、一端
がバイアス入力端Ｂ１のに接続され他端が第１の接続点
Ｎ１１に接続された第１の抵抗Ｒ１１と、一端がバイア
ス入力端Ｂ１に接続され他端が第２の接続点Ｎ１２に接
続された第２の抵抗Ｒ１２と、一端が第１の接続点Ｎ１
１に接続され他端が接地された第１のジョセフソン接合
部Ｇ１１と一端が第２の接続点Ｎ１２に接続され他端が
接地された第２のジョセフソン接合部Ｇ１２と、一端が
第１の接続点Ｎ１１に接続され他端が信号入力端Ｓ１に
接続された第３のジョセフソン接合部Ｇ１３と、一端が
出力端Ｏ１に接続され他端が接地された第４のジョセフ
ソン接合部Ｇ１４と、第２の接続点Ｎ１２と出力端Ｏ１
間に接続された第３の抵抗Ｒ１３と、一端が信号入力端
Ｓ１に接続され他端が接地された第４の抵抗Ｒ１４とか
ら構成される。
路構成を有しているので、以下、第１の駆動電圧発生部
を例として説明する。第１の駆動電圧発生部１は、一端
がバイアス入力端Ｂ１のに接続され他端が第１の接続点
Ｎ１１に接続された第１の抵抗Ｒ１１と、一端がバイア
ス入力端Ｂ１に接続され他端が第２の接続点Ｎ１２に接
続された第２の抵抗Ｒ１２と、一端が第１の接続点Ｎ１
１に接続され他端が接地された第１のジョセフソン接合
部Ｇ１１と一端が第２の接続点Ｎ１２に接続され他端が
接地された第２のジョセフソン接合部Ｇ１２と、一端が
第１の接続点Ｎ１１に接続され他端が信号入力端Ｓ１に
接続された第３のジョセフソン接合部Ｇ１３と、一端が
出力端Ｏ１に接続され他端が接地された第４のジョセフ
ソン接合部Ｇ１４と、第２の接続点Ｎ１２と出力端Ｏ１
間に接続された第３の抵抗Ｒ１３と、一端が信号入力端
Ｓ１に接続され他端が接地された第４の抵抗Ｒ１４とか
ら構成される。
【００１６】ジョセフソン接合部Ｇ１１は、Ｎ個のジョ
セフソン接合Ｊ１１〜Ｊ１Ｎが直列に接続された回路構
成であり、ジョセフソン接合部Ｇ１２は、Ｎ個のジョセ
フソン接合Ｊ２１〜Ｊ２Ｎが直列に接続された回路構成
であり、ジョセフソン接合部Ｇ１３は、Ｎ個のジョセフ
ソン接合Ｊ３１〜Ｊ３Ｎが直列に接続された回路構成で
あり、ジョセフソン接合部Ｇ１４は、Ｎ′後のジョセフ
ソン接合Ｊ４１〜Ｊ４Ｎ′が直列に接続された回路構成
をもつ。
セフソン接合Ｊ１１〜Ｊ１Ｎが直列に接続された回路構
成であり、ジョセフソン接合部Ｇ１２は、Ｎ個のジョセ
フソン接合Ｊ２１〜Ｊ２Ｎが直列に接続された回路構成
であり、ジョセフソン接合部Ｇ１３は、Ｎ個のジョセフ
ソン接合Ｊ３１〜Ｊ３Ｎが直列に接続された回路構成で
あり、ジョセフソン接合部Ｇ１４は、Ｎ′後のジョセフ
ソン接合Ｊ４１〜Ｊ４Ｎ′が直列に接続された回路構成
をもつ。
【００１７】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Ｂ１
，Ｂ２からバイアス電流を供給した状態で、信号入力端
Ｓ１に信号を入力すると、ジョセフソン接合部Ｇ１１，
Ｇ１２，Ｇ１３が順次に超伝導状態から電圧状態にスイ
ッチし、バイアス電流は第３の抵抗Ｒ１３を通してジョ
セフソン接合部Ｇ１４に流れ、ジョセフソン接合部Ｇ１
４が超伝導状態から電圧状態にスイッチすることでバイ
アス電流の一部は被駆動線路３に注入される。
路の動作原理は以下の如くである。バイアス入力端Ｂ１
，Ｂ２からバイアス電流を供給した状態で、信号入力端
Ｓ１に信号を入力すると、ジョセフソン接合部Ｇ１１，
Ｇ１２，Ｇ１３が順次に超伝導状態から電圧状態にスイ
ッチし、バイアス電流は第３の抵抗Ｒ１３を通してジョ
セフソン接合部Ｇ１４に流れ、ジョセフソン接合部Ｇ１
４が超伝導状態から電圧状態にスイッチすることでバイ
アス電流の一部は被駆動線路３に注入される。
【００１８】一方、入力電流は、ジョセフソン接合部Ｇ
１３が電圧状態にスイッチした時点で第４の抵抗Ｒ１４
を通し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。被駆動線路に流れたバイアス電流は
、駆動電圧発生部２のジョセフソン接合部Ｇ２４に流れ
込む。このとき、ジョセフソン接合部Ｇ２４はバイアス
されていないため電圧状態にスイッチせず、被駆動線路
３を通ってジョセフソン接合部Ｇ２４に流れ込んだ電流
のそのまま接地に流れ込む。以上の動作により被駆動線
路３に時計回り方向に出力電流を発生させることができ
る。
１３が電圧状態にスイッチした時点で第４の抵抗Ｒ１４
を通し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。被駆動線路に流れたバイアス電流は
、駆動電圧発生部２のジョセフソン接合部Ｇ２４に流れ
込む。このとき、ジョセフソン接合部Ｇ２４はバイアス
されていないため電圧状態にスイッチせず、被駆動線路
３を通ってジョセフソン接合部Ｇ２４に流れ込んだ電流
のそのまま接地に流れ込む。以上の動作により被駆動線
路３に時計回り方向に出力電流を発生させることができ
る。
【００１９】信号入力端Ｓ２に信号を入力すると、ジョ
セフソン接合部Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３が順次に超伝導
状態から電圧状態にスイッチし、バイアス電流は第１の
抵抗Ｒ２３を通してジョセフソン接合部Ｇ２４に流れ、
ジョセフソン接合部Ｇ２４が超伝導状態から電圧状態に
スイッチすることで、バイアス電流の一部は被駆動線路
３に注入される。
セフソン接合部Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３が順次に超伝導
状態から電圧状態にスイッチし、バイアス電流は第１の
抵抗Ｒ２３を通してジョセフソン接合部Ｇ２４に流れ、
ジョセフソン接合部Ｇ２４が超伝導状態から電圧状態に
スイッチすることで、バイアス電流の一部は被駆動線路
３に注入される。
【００２０】一方、入力電流は、ジョセフソン接合部Ｇ
２３が電圧状態にスイッチした時点で第２のの抵抗Ｒ２
４を通し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。被駆動線路に流れたバイアス電流
は、駆動電圧発生部１のジョセフソン接合部Ｇ１４に流
れ込む。このとき、ジョセフソン接合部Ｇ１４はバイア
スされていないため電圧状態にスイッチせず、被駆動線
路３を通ってジョセフソン接合部Ｇ１４に流れ込んだ電
流はそのまま接地に流れ込む。以上の動作により被駆動
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。
２３が電圧状態にスイッチした時点で第２のの抵抗Ｒ２
４を通し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。被駆動線路に流れたバイアス電流
は、駆動電圧発生部１のジョセフソン接合部Ｇ１４に流
れ込む。このとき、ジョセフソン接合部Ｇ１４はバイア
スされていないため電圧状態にスイッチせず、被駆動線
路３を通ってジョセフソン接合部Ｇ１４に流れ込んだ電
流はそのまま接地に流れ込む。以上の動作により被駆動
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。
【００２１】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ン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。
路を広い動作マージン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。
【００２２】ジョセフソン接合部の直列接続されたジョ
セフソン接合の個数Ｎ，Ｎ′は、被駆動線路３に流れる
所望の出力電流値をＩｏｕｔで表わすと以下の関係式で
決定される。
セフソン接合の個数Ｎ，Ｎ′は、被駆動線路３に流れる
所望の出力電流値をＩｏｕｔで表わすと以下の関係式で
決定される。
【００２３】
Ｎ＝［Ｉｏｕｔ（Ｒ１３＋ＲＭ１＋ＲＭ２）＋
０．５］ （１） Ｎ′
＝［Ｎ−Ｉｏｕｔ・Ｒ１３＋０．５］
（２） ＲＭ
１＝ＲＭ２＝Ｚ０
（３） Ｒ１１＝Ｒ１２，Ｒ１１＜Ｒ１４，Ｒ１
４＜Ｒ１３ （４）た
だし、［ｘ］はガウス記号であり、ｘを越えない最大の
整数を表わす。
０．５］ （１） Ｎ′
＝［Ｎ−Ｉｏｕｔ・Ｒ１３＋０．５］
（２） ＲＭ
１＝ＲＭ２＝Ｚ０
（３） Ｒ１１＝Ｒ１２，Ｒ１１＜Ｒ１４，Ｒ１
４＜Ｒ１３ （４）た
だし、［ｘ］はガウス記号であり、ｘを越えない最大の
整数を表わす。
【００２４】ジョセフソン接合の超伝導臨界電流値は以
下の関係式で決定される。
下の関係式で決定される。
【００２５】
Ｉ１１＜ＮＶＧ／Ｒ１３
（５） Ｉ４１＞Ｉｏｕｔ＝ＮＶＧ／
（Ｒ１３＋ＲＭ１＋ＲＭ２） （６
） Ｉ１１＝Ｉ２１＝Ｉ４１
（７） Ｉ１１＝Ｉ１２＝Ｉ１３＝
・・・ ＝Ｉ１Ｎ
（８） Ｉ２１＝Ｉ２２＝Ｉ２３＝
・・・ ＝Ｉ２Ｎ
（９） Ｉ３１＝Ｉ３２＝Ｉ３３＝
・・・ ＝Ｉ３Ｎ
（１０） Ｉ４１＝Ｉ４２＝Ｉ４３＝・
・・ ＝Ｉ４Ｎ′
（１１）ここで、ＶＧはジョセフソン接合１個のギ
ャプ電圧、Ｉ１１〜Ｉ１Ｎはジョセフソン接合Ｊ１１〜
Ｊ１Ｎの超伝導臨界電流値、Ｉ２１〜Ｉ２Ｎはジョセフ
ソン接合Ｊ２１〜Ｊ２Ｎの超伝導臨界電流値、Ｉ３１〜
Ｉ３Ｎはジョセフソン接合Ｊ３１〜Ｊ３Ｎの超伝導臨界
電流値、Ｉ４１〜Ｉ４Ｎ′はジョセフソン接合Ｊ４１〜
Ｊ４Ｎ′の超伝導臨界電流値である。
（５） Ｉ４１＞Ｉｏｕｔ＝ＮＶＧ／
（Ｒ１３＋ＲＭ１＋ＲＭ２） （６
） Ｉ１１＝Ｉ２１＝Ｉ４１
（７） Ｉ１１＝Ｉ１２＝Ｉ１３＝
・・・ ＝Ｉ１Ｎ
（８） Ｉ２１＝Ｉ２２＝Ｉ２３＝
・・・ ＝Ｉ２Ｎ
（９） Ｉ３１＝Ｉ３２＝Ｉ３３＝
・・・ ＝Ｉ３Ｎ
（１０） Ｉ４１＝Ｉ４２＝Ｉ４３＝・
・・ ＝Ｉ４Ｎ′
（１１）ここで、ＶＧはジョセフソン接合１個のギ
ャプ電圧、Ｉ１１〜Ｉ１Ｎはジョセフソン接合Ｊ１１〜
Ｊ１Ｎの超伝導臨界電流値、Ｉ２１〜Ｉ２Ｎはジョセフ
ソン接合Ｊ２１〜Ｊ２Ｎの超伝導臨界電流値、Ｉ３１〜
Ｉ３Ｎはジョセフソン接合Ｊ３１〜Ｊ３Ｎの超伝導臨界
電流値、Ｉ４１〜Ｉ４Ｎ′はジョセフソン接合Ｊ４１〜
Ｊ４Ｎ′の超伝導臨界電流値である。
【００２６】回路定数を以上の様に設定することで、ジ
ョセフソン接合部Ｇ１１とＧ１２とＧ１３が超伝導状態
から電圧状態にスイッチした時点では負荷抵抗としては
Ｒ１３のみがみえるため式（５）よりジョセフソン接合
部Ｇ１１とＧ１２とＧ１３の各ジョセフソン接合はザブ
ギャプ領域で動作するため、バイアス電流の大部分は抵
抗Ｒ１３を通してジョセフソン接合部Ｇ１４に流れ込む
。従って、ジョセフソン接合部Ｇ１４は電圧状態にスイ
ッチし、この時点では負荷抵抗としてはＲ１３に加えた
インピーダンス整合用抵抗ＲＭ１とＲＭ２もみえるため
、バイアス電流の一部が被駆動線路３に流れ（出力電流
Ｉｏｕｔは式（６）与えらえる）それ以外のバイアス電
流はジョセフソン接合部Ｇ１１とＧ１２とＧ１３をリー
クして設接地に流れる。
ョセフソン接合部Ｇ１１とＧ１２とＧ１３が超伝導状態
から電圧状態にスイッチした時点では負荷抵抗としては
Ｒ１３のみがみえるため式（５）よりジョセフソン接合
部Ｇ１１とＧ１２とＧ１３の各ジョセフソン接合はザブ
ギャプ領域で動作するため、バイアス電流の大部分は抵
抗Ｒ１３を通してジョセフソン接合部Ｇ１４に流れ込む
。従って、ジョセフソン接合部Ｇ１４は電圧状態にスイ
ッチし、この時点では負荷抵抗としてはＲ１３に加えた
インピーダンス整合用抵抗ＲＭ１とＲＭ２もみえるため
、バイアス電流の一部が被駆動線路３に流れ（出力電流
Ｉｏｕｔは式（６）与えらえる）それ以外のバイアス電
流はジョセフソン接合部Ｇ１１とＧ１２とＧ１３をリー
クして設接地に流れる。
【００２７】被駆動線路３に流れた出力電流Ｉｏｕｔは
ジョセフソン接合部Ｇ２４に流れ込むが式（６）よりジ
ョセフソン接合部Ｇ２４は電圧状態にスイッチしないた
め、そのまま接地に流れる。また、被駆動線路３の特性
インピーダンスＺ０とインピーダンス整合用抵抗ＲＭ１
，ＲＭ２とは等しくしてあり（式（３））、回路のイン
ピーダンス整合が図られているため、出力電流はその波
形にひずみがなく高速に伝わる。従って、回路の高速動
作が可能になる。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。
ジョセフソン接合部Ｇ２４に流れ込むが式（６）よりジ
ョセフソン接合部Ｇ２４は電圧状態にスイッチしないた
め、そのまま接地に流れる。また、被駆動線路３の特性
インピーダンスＺ０とインピーダンス整合用抵抗ＲＭ１
，ＲＭ２とは等しくしてあり（式（３））、回路のイン
ピーダンス整合が図られているため、出力電流はその波
形にひずみがなく高速に伝わる。従って、回路の高速動
作が可能になる。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。
【００２８】以上説明したように、本実施例により回路
の高速動作とレイアウト面積が小さくなり高集積化が可
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。
の高速動作とレイアウト面積が小さくなり高集積化が可
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。
【００２９】図２は、本発明の第２の実施例を説明する
ための等価回路図である。本実施例は、図１に示した実
施例に対して、バイアス入力端Ｂ１と第１の抵抗Ｒ１１
との間に挿入されたインダクターＬ１１と、バイアス入
力端Ｂ１と第２の抵抗Ｒ１２との間に挿入されたインダ
クターＬ１２と、第２の接続点Ｎ１２と第３の抵抗Ｒ１
３との間に挿入されたインダクターＬ１３と、信号入力
端Ｓ１と第４の抵抗Ｒ１４との間に挿入されたインダク
ターＬ１４と、バイアス入力端Ｂ２と第１の抵抗Ｒ２１
との間に挿入されたインダクターＬ２１、バイアス入力
端Ｂ２と第２の抵抗Ｒ２２との間に挿入されたインダク
ターＬ２２、第２の接続点Ｎ２２と第３の抵抗Ｒ２３と
の間に挿入されたインダクターＬ２３と、信号入力端Ｓ
２と第４の抵抗Ｒ２４との間に挿入されたインダクター
Ｌ２４とを備えた構造を有する。
ための等価回路図である。本実施例は、図１に示した実
施例に対して、バイアス入力端Ｂ１と第１の抵抗Ｒ１１
との間に挿入されたインダクターＬ１１と、バイアス入
力端Ｂ１と第２の抵抗Ｒ１２との間に挿入されたインダ
クターＬ１２と、第２の接続点Ｎ１２と第３の抵抗Ｒ１
３との間に挿入されたインダクターＬ１３と、信号入力
端Ｓ１と第４の抵抗Ｒ１４との間に挿入されたインダク
ターＬ１４と、バイアス入力端Ｂ２と第１の抵抗Ｒ２１
との間に挿入されたインダクターＬ２１、バイアス入力
端Ｂ２と第２の抵抗Ｒ２２との間に挿入されたインダク
ターＬ２２、第２の接続点Ｎ２２と第３の抵抗Ｒ２３と
の間に挿入されたインダクターＬ２３と、信号入力端Ｓ
２と第４の抵抗Ｒ２４との間に挿入されたインダクター
Ｌ２４とを備えた構造を有する。
【００３０】回路定数は、インダクターＬ１１，Ｌ１２
，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４以
外は図１の実施例の場合と同様に決定することができる
。インダクターＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２，はジ
ョセフソン接合部Ｇ１１のジョセフソン接合Ｊ１１〜Ｊ
１Ｎの等価インダクタンスの値を考慮して、例えば以下
の用な関係式で決定すればよい。
，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４以
外は図１の実施例の場合と同様に決定することができる
。インダクターＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２，はジ
ョセフソン接合部Ｇ１１のジョセフソン接合Ｊ１１〜Ｊ
１Ｎの等価インダクタンスの値を考慮して、例えば以下
の用な関係式で決定すればよい。
【００３１】
Ｌ１１＝Ｌ１２＝Ｌ２１＝Ｌ２２
Ｌ１１＞ ＮΦ０／２πＩ１１
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、図１に示した実施例と同様であるが、インダクタン
スＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ２１，Ｌ２２，
Ｌ２３，Ｌ２４を挿入したことにより、ブロセス上の要
因によりジョセフソン接合の超伝導臨界電流値にバラツ
キ（設計値からのずれ）が生じた場合においても図１で
示した実施例と同じ正常な動作を行なうことができる。
は、図１に示した実施例と同様であるが、インダクタン
スＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ２１，Ｌ２２，
Ｌ２３，Ｌ２４を挿入したことにより、ブロセス上の要
因によりジョセフソン接合の超伝導臨界電流値にバラツ
キ（設計値からのずれ）が生じた場合においても図１で
示した実施例と同じ正常な動作を行なうことができる。
【００３２】また、本実施例の極性切換型ジョセフソン
駆動回路において、抵抗とインダクター（抵抗Ｒ１１と
インダクターＬ１１、抵抗Ｒ１２とインダクターＬ１２
、抵抗Ｒ１３とインダクターＬ１３、抵抗Ｒ１４とイン
ダクターＬ１４、抵抗Ｒ２１とインダクターＬ２１、抵
抗Ｒ２２とインダクターＬ２２、抵抗Ｒ２３とインダク
ターＬ２３、抵抗Ｒ２４とインダクターＬ２４）の接続
位置を入れ換えても同様の効果を得ることができる。
駆動回路において、抵抗とインダクター（抵抗Ｒ１１と
インダクターＬ１１、抵抗Ｒ１２とインダクターＬ１２
、抵抗Ｒ１３とインダクターＬ１３、抵抗Ｒ１４とイン
ダクターＬ１４、抵抗Ｒ２１とインダクターＬ２１、抵
抗Ｒ２２とインダクターＬ２２、抵抗Ｒ２３とインダク
ターＬ２３、抵抗Ｒ２４とインダクターＬ２４）の接続
位置を入れ換えても同様の効果を得ることができる。
【００３３】以上説明したように、本実施例によりプロ
セス上の要因によりジョセフソン接合の超伝導臨界電流
値にバラツキが生じた場合においても正常な高速動作を
行ない、かつレイアウト面積が小さくなり高集積化が可
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。
セス上の要因によりジョセフソン接合の超伝導臨界電流
値にバラツキが生じた場合においても正常な高速動作を
行ない、かつレイアウト面積が小さくなり高集積化が可
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。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明により回路の
高速動作と微細化が可能な第一の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。更に、プロセス上
の要因によりジョセフソン接合の超伝導臨界電流値にバ
ラツキが生じた場合においても正常な高速動作を行ない
、かつレイアウト面積が小さくなり高集積化が可能な極
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
。
高速動作と微細化が可能な第一の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。更に、プロセス上
の要因によりジョセフソン接合の超伝導臨界電流値にバ
ラツキが生じた場合においても正常な高速動作を行ない
、かつレイアウト面積が小さくなり高集積化が可能な極
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１】本発明による極性切換型ジョセフソン駆動回路
の実施例を説明するための等価回路図である。
の実施例を説明するための等価回路図である。
【図２】本発明の第２の実施例を説明するための等価回
路図である。
路図である。
【図３】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。
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部
２ 第二の駆動電圧発生部
３ 被駆動線路
Ｂ１，Ｂ２ バイアス入力端、
Ｏ１，Ｏ２ 出力端
Ｓ１，Ｓ２ 信号入力端
Ｇ１〜Ｇ４ 磁界結合型ジョセフソンゲート回路
Ｇ１１〜Ｇ２４ ジョセフソン接合部Ｒ１，Ｒ２
，Ｒ３，Ｒ１１〜Ｒ２４ 抵抗ＲＭ１，ＲＭ２
インピーダンス整合用抵抗Ｌ１１〜Ｌ２４
インダクター
Ｇ１１〜Ｇ２４ ジョセフソン接合部Ｒ１，Ｒ２
，Ｒ３，Ｒ１１〜Ｒ２４ 抵抗ＲＭ１，ＲＭ２
インピーダンス整合用抵抗Ｌ１１〜Ｌ２４
インダクター
Claims (2)
- 【請求項１】 一端がバイアス入力端に接続され他端
が第１の接続点に接続された第１の抵抗と、一端が前記
バイアス入力端に接続され他端が第２の接続点に接続さ
れた第２の抵抗と、一端が前記第１の接続点に接続され
他端が接地された第１のジョセフソン接合部と、一端が
前記第２の接続点に接続され他端が接地された第２のジ
ョセフソン接合部と、一端が前記第１の接続点に接地さ
れ他端が信号入力端に接続された第３のジョセフソン接
合部と、一端が出力端に接続され他端が接地された第４
のジョセフソン接合部と、前記第２の接続点と前記出力
端間に接続された第３の抵抗と、一端が前記信号入力端
に接続され他端が接地された第４の抵抗と、前記第１と
第２と第３及び第４のジョセフソン接合部がそれぞれ一
個のジョセフソン接合からなる回路構成又は２個以上の
ジョセフソン接合が直列に接続されてなる第１の駆動電
圧発生部と、前記第１の駆動電圧発生部と同一の回路構
成の第２の駆動電圧発生部と、一端が前記第１の駆動電
圧発生部の出力端に接続され他端が被駆動線路の一端に
接続された第１のインピーダンス整合用抵抗と、一端が
前記第２の駆動電圧発生部の出力端に接続され他端が前
記被駆動線路の他端に接続された第２のインピーダンス
整合用抵抗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。 - 【請求項２】 請求項１記載の極性切換型ジョセフソ
ン駆動回路において、前記第１及び第２の駆動電圧発生
部の前記バイアス入力端と前記第１の接続点間に前記第
１の抵抗と直列に接続された第１のインダクターと、前
記バイアス入力端と前記第２の接続点間に前記第２の抵
抗と直列に接続された第２のインダクターと、前記第２
の接続点と前記出力端間に前記第３の抵抗と直列に接続
された第３のインダクターと、前記信号入力端と接地間
に前記第４の抵抗と直列に接続された第４のインダクタ
ーとを備えたことを特徴とする極性切換型ジョセフソン
駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2403632A JP2590609B2 (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | 極性切換型ジョセフソン駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2403632A JP2590609B2 (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | 極性切換型ジョセフソン駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04219697A true JPH04219697A (ja) | 1992-08-10 |
| JP2590609B2 JP2590609B2 (ja) | 1997-03-12 |
Family
ID=18513362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2403632A Expired - Fee Related JP2590609B2 (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | 極性切換型ジョセフソン駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2590609B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60124123A (ja) * | 1983-12-09 | 1985-07-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ジヨセフソンドライバ回路 |
| JPS61206316A (ja) * | 1985-03-11 | 1986-09-12 | Agency Of Ind Science & Technol | ジヨセフソン駆動回路 |
| JPS6386617A (ja) * | 1986-09-30 | 1988-04-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 極性切換型ジヨセフソンドライバ回路 |
-
1990
- 1990-12-19 JP JP2403632A patent/JP2590609B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60124123A (ja) * | 1983-12-09 | 1985-07-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ジヨセフソンドライバ回路 |
| JPS61206316A (ja) * | 1985-03-11 | 1986-09-12 | Agency Of Ind Science & Technol | ジヨセフソン駆動回路 |
| JPS6386617A (ja) * | 1986-09-30 | 1988-04-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 極性切換型ジヨセフソンドライバ回路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2590609B2 (ja) | 1997-03-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19961022 |
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