JPH0577352B2 - - Google Patents

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JPH0577352B2
JPH0577352B2 JP63264012A JP26401288A JPH0577352B2 JP H0577352 B2 JPH0577352 B2 JP H0577352B2 JP 63264012 A JP63264012 A JP 63264012A JP 26401288 A JP26401288 A JP 26401288A JP H0577352 B2 JPH0577352 B2 JP H0577352B2
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JP
Japan
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power supply
josephson
josephson junctions
branch
supply regulator
Prior art date
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Application number
JP63264012A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH02112288A (en
Inventor
Hideo Suzuki
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 [概 要] パワーサプライレギユレータに係り、特にジヨ
セフソン集積回路のジヨセフソン論理ゲートにパ
ワーを供給するパワーサプライ回路に用いられる
レギユレータに関し、 デユーテイ比が大きくかつタイミング機能を有
すると共に、簡単な回路で構成されて占有面積の
小さいパワーサプライレギユレータを提供するこ
とを目的とし、 電源と接地との間に挿入され、第1の複数のジ
ヨセフソン接合および第1の抵抗が直列接続され
ている第1のブランチと、前記第1のブランチに
並列に接続され、第2の複数のジヨセフソン接合
および第2の抵抗が直列接続されている第2のブ
ランチと、前記第1および第2の複数のジヨセフ
ソン接合に磁界結合され、臨界電流を制御する磁
界制御線とを有し、前記第1の複数のジヨセフソ
ン接合と前記第1の抵抗との接続点および/また
は前記第2の複数のジヨセフソン接合と前記第2
の抵抗との接続点から電力を取り出すように構成
する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] This invention relates to a power supply regulator, particularly a regulator used in a power supply circuit that supplies power to a Josephson logic gate in a Josephson integrated circuit, and has a large duty ratio and a timing function. In addition, the purpose of the present invention is to provide a power supply regulator that is configured with a simple circuit and occupies a small area. a second branch connected in parallel to said first branch and having a second plurality of Josephson junctions and a second resistor connected in series; and a magnetic field control line that is magnetically coupled to the plurality of Josephson junctions of 2 and controls a critical current, and a connection point between the first plurality of Josephson junctions and the first resistor and/or the second plurality of Josephson junctions. Josephson junction and the second
The configuration is such that power is extracted from the connection point with the resistor.

[産業上の利用分野] 本発明は、パワーサプライレギユレータに係
り、特にジヨセフソン集積回路のジヨセフソン論
理ゲートにパワーを供給するパワーサプライ回路
に用いられるレギユレータに関する。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a power supply regulator, and more particularly to a regulator used in a power supply circuit that supplies power to a Josephson logic gate in a Josephson integrated circuit.

一般に、ジヨセフソン論理ゲートは、その臨界
電流以下にバイアスされた状態において、入力信
号が与えられ、この入力信号により臨界電流を越
えることによつて、スイツチングが行われる。そ
してその動作が安定して行なわれるためには、バ
イアス電流が安定することが必要である。このた
めバイアス電流を供給するパワーサプライ回路
に、バイアス電流を安定させるレギユレータが設
けられている。
Generally, Josephson logic gates are biased below their critical current when an input signal is applied to them, and switching occurs when the input signal causes the critical current to be exceeded. In order to perform the operation stably, it is necessary that the bias current be stable. For this reason, a power supply circuit that supplies bias current is provided with a regulator that stabilizes the bias current.

[従来の技術] 従来のパワーサプライレギユレータを第6図を
用いて説明する。
[Prior Art] A conventional power supply regulator will be explained using FIG. 6.

第6図において、交流電源v0と接地GNDとの
間に挿入されているパワーサプライレギユレータ
13は、複数のジヨセフソン接合J31,J32,J33
J34が直列接続されて構成されている。
In FIG. 6, the power supply regulator 13 inserted between the AC power supply v 0 and the ground GND includes a plurality of Josephson junctions J 31 , J 32 , J 33 ,
J 34 are connected in series.

いま、電源v0から供給される正弦波電流がゼロ
から徐々に増加すると、最初は全部の電流がパワ
ーサプライレギユレータ13から接地GNDに流
れ、パワーサプライレギユレータ13の出力はゼ
ロである。このパワーサプライレギユレータ13
に流れる電流がジヨセフソン接合J31,J32,J33
J34の臨界電流を越えると、パワーサプライレギ
ユレータ13はスイツチされて、パワーサプライ
レギユレータ13の出力電流はサプライ抵抗
R51,R52,R53,…を介して、それぞれジヨセフ
ソン論理ゲートG31,G32,G33,…に流れ始め
る。
Now, when the sine wave current supplied from the power supply v 0 gradually increases from zero, at first all the current flows from the power supply regulator 13 to the ground GND, and the output of the power supply regulator 13 is zero. . This power supply regulator 13
The current flowing through Josephson junctions J 31 , J 32 , J 33 ,
When the critical current of J 34 is exceeded, the power supply regulator 13 is switched and the output current of the power supply regulator 13 is changed to the supply resistance.
It begins to flow through Josephson logic gates G 31 , G 32 , G 33 , . . . via R 51 , R 52 , R 53 , .

出力電圧はnVg(ただし、Vgはギヤツプ電圧、
nは直列接続されたジヨセフソン接合の数であ
り、第6図においては、n=4である)である。
このときジヨセフソン接合J31,J32,J33,J34
低電圧特性を示し、さらに電源からの供給電流が
増加しても出力電圧は変化しない。従つて、出力
電圧はnVgでクリツプされ、それ以上の出力電流
はジヨセフソン論理ゲートG31,G32,G33,…に
は流れない。
The output voltage is nVg (Vg is the gap voltage,
n is the number of Josephson junctions connected in series; in FIG. 6, n=4).
At this time, Josephson junctions J 31 , J 32 , J 33 , and J 34 exhibit low voltage characteristics, and the output voltage does not change even if the current supplied from the power supply increases. Therefore, the output voltage is clipped at nVg and no further output current flows through Josephson logic gates G 31 , G 32 , G 33 , .

電源v0からの電流が減少して出力電圧がnVgよ
り低下すると、ジヨセフソン接合J31,J32,J33
J34はサブギヤツプ領域に入り、出力電流へは正
弦波状に減少していく。
When the current from the power source v 0 decreases and the output voltage drops below nVg, the Josephson junctions J 31 , J 32 , J 33 ,
J34 enters the sub-gap region, and the output current decreases sinusoidally.

このようにして、交流電源v0からの正弦波電力
を両極性パルスに変換して、ジヨセフソン論理ゲ
ートG31,G32,G33,…に供給する。
In this way, the sinusoidal power from the AC power source v 0 is converted into bipolar pulses and supplied to Josephson logic gates G 31 , G 32 , G 33 , .

しかしながら、上記従来のパワーサプライレギ
ユレータにおいては、複数のジヨセフソン接合の
臨界電流のばらつきをなくすことは実際には不可
能であり、従つてこの臨界電流のばらつきによつ
てジヨセフソン接合が順次電圧転移していくた
め、パワーサプライレギユレータの出力波形が階
段状波形になり、1周期の中で電圧振幅が一定な
時間比であるデユーテイ比が小さくなるという問
題があつた。
However, in the above-mentioned conventional power supply regulator, it is actually impossible to eliminate variations in the critical current of multiple Josephson junctions, and therefore, due to variations in critical current, the Josephson junctions sequentially undergo voltage transitions. As a result, the output waveform of the power supply regulator becomes a stepped waveform, resulting in a problem that the duty ratio, which is the time ratio during which the voltage amplitude is constant within one cycle, becomes small.

この問題を解決するために、第7図に示される
ようなパワーサプライレギユレータが提案されて
いる(特願昭62−171551号参照)。
In order to solve this problem, a power supply regulator as shown in FIG. 7 has been proposed (see Japanese Patent Application No. 62-171551).

第7図において、電源v0と接地GNDとの間に
挿入されているパワーサプライレギユレータ14
は、複数のジヨセフソン接合J41,J42,J43,J44
および抵抗R61が直列接続されている第1のブラ
ンチと、複数のジヨセフソン接合J45,J46,J47
J48および抵抗R62が直字列接続されている第2の
ブランチとが並列に接続されて構成されている。
そして抵抗R61とR62との接続点が電源v0
接続され、ジヨセフソン接合J44とジヨセフソン
接合J48との接続点が接地GNDに接続されてい
る。
In Fig. 7, the power supply regulator 14 inserted between the power supply v 0 and the ground GND
is multiple Josephson junctions J 41 , J 42 , J 43 , J 44
and a first branch in which a resistor R 61 is connected in series, and a plurality of Josephson junctions J 45 , J 46 , J 47 ,
J 48 and a second branch in which the resistor R 62 is connected in series are connected in parallel.
The connection point between the resistors R61 and R62 is connected to the power supply v0 , and the connection point between the Josephson junction J44 and the Josephson junction J48 is connected to the ground GND.

さらに複数のジヨセフソン接合J41,J42,J43
J44と抵抗R61との接続点および複数のジヨセ
フソン接合J45,J46,J47,J48と抵抗R62との
接続点にはそれぞれ出力端子A,Bが設けられて
いる。そしてこれらの出力端子A,Bは、サプラ
イ抵抗R71,R72,R73,…を介して、ジヨセフソ
ン論理ゲートG41,G42,G43,…に接続されてい
る。
Furthermore, multiple Josephson junctions J 41 , J 42 , J 43 ,
Output terminals A and B are provided at the connection point between J 44 and the resistor R61 and the connection point between the plural Josephson junctions J 45 , J 46 , J 47 , J 48 and the resistor R62, respectively. These output terminals A and B are connected to Josephson logic gates G 41 , G 42 , G 43 , . . . via supply resistors R 71 , R 72 , R 73 , .

この提案によれば、電源v0からの電流が最小の
臨界電流値を有するジヨセフソン接合の臨界電流
を越え、例えば第1のブランチのあるジヨセフソ
ン接合J41が電圧状態にスイツチすると、この第
1のブランチに流れていた電流が他方の第2のブ
ランチに流れ込む。これによつて第2のブランチ
に流れる電流はジヨセフソン接合J45,J46,J47
J48の臨界電流より十分に大きくなり、第2のブ
ランチの全部のジヨセフソン接合J45,J46,J48
J48を速やかに電圧状態にスイツチする。その結
果、第2のブランチに流れる電流は、今度は第1
のブランチに流れ込み、第1のブランチのスイツ
チしていないジヨセフソン接合J42,J43,J44を全
てスイツチさせる。
According to this proposal, if the current from the power supply v 0 exceeds the critical current of the Josephson junction with the smallest critical current value and the Josephson junction J 41 with the first branch switches to the voltage state, then this first The current flowing in one branch flows into the other second branch. This causes the current flowing in the second branch to flow through Josephson junctions J 45 , J 46 , J 47 ,
J 48 becomes sufficiently larger than the critical current of all Josephson junctions of the second branch J 45 , J 46 , J 48 ,
Immediately switch J 48 to voltage state. As a result, the current flowing in the second branch is now
branch, and switches all unswitched Josephson junctions J 42 , J 43 , and J 44 of the first branch.

このようにして、パワーサプライレギユレータ
14の全てのジヨセフソン接合J41,J42,…,J48
を同時にスイツチさせることにより、デユーテイ
比を大きくすることができる。
In this way, all Josephson junctions J 41 , J 42 ,..., J 48 of the power supply regulator 14
By switching both at the same time, the duty ratio can be increased.

ところで、集積回路を作製する際にはバイアス
電流の立ち上がるタイミングを可変にする必要が
多々ある。例えば排他的論理和ゲートやタイムド
インバータ(Timed Inverter)等の論理ゲート
に対するパワーサプライ回路は、制御電流とタイ
ミングの異なるバイアス電流を発生しなければな
らない。しかしながら、上記提案のパワーサプラ
イレギユレータは、バイアス電流の立上がりタイ
ミングを可変にすることはできない。
By the way, when manufacturing an integrated circuit, it is often necessary to vary the timing at which a bias current rises. For example, a power supply circuit for a logic gate such as an exclusive OR gate or a timed inverter must generate a bias current with a timing different from that of a control current. However, the power supply regulator proposed above cannot make the rise timing of the bias current variable.

この課題を解決するために、第8図に示される
ような直列SQUID(量子干渉形素子)形パワーサ
プライレギユレータが提案されている(電子通信
学会論文誌 ‘86/5 Vol.J69‐C No.5
p629参照)。
In order to solve this problem, a series SQUID (quantum interference device) type power supply regulator as shown in Fig. 8 has been proposed (Transactions of the Institute of Electronics and Communication Engineers '86/5 Vol. J69-C No.5
(See p629).

第8図aにおいて、電源v0と接地GNDの間に
挿入されているパワーサプライレギユレータは、
磁界結合型のSQUID151,152,153,
154を直列に接続し、出力線をSQUID151,
152,153,154の磁界制御線16とする
構造になつている。なお、図中の抵抗R81,R91
は、それぞれ測定の都合上設けた抵抗および等価
負荷抵抗である。
In Figure 8a, the power supply regulator inserted between the power supply v 0 and the ground GND is
Magnetic coupling type SQUID151, 152, 153,
Connect 154 in series and connect the output line to SQUID151,
152, 153, and 154 as magnetic field control lines 16. In addition, the resistances R 81 and R 91 in the figure
are a resistance provided for convenience of measurement and an equivalent load resistance, respectively.

そしてこれらのSQUID151,152,15
3,154はそれぞれ、第8図bに示されるよう
に、2個のジヨセフソン接合J51,J52と2個のイ
ンダクタンスL21,L22を有する超伝導リングで、
2個のインダクタンスL21,L22の接続点にバイア
ス電流を与える端子が設けられている。そしてこ
の2接合SQUID151,152,153,15
4には、それぞれ磁界接合線16が2回結合され
ている。
And these SQUID151, 152, 15
3 and 154 are superconducting rings having two Josephson junctions J 51 and J 52 and two inductances L 21 and L 22 , respectively, as shown in FIG. 8b.
A terminal for applying a bias current is provided at the connection point between the two inductances L 21 and L 22 . And this 2-junction SQUID151, 152, 153, 15
The magnetic field bonding wires 16 are coupled twice to each of the 4s.

この従来の直列SQUID形パワーサプライレギ
ユレータは、磁界結合型のSQUIDを用いて臨界
電流を変化させ、かつ出力電流をSQUIDの磁界
制御線にフイードバツクすることによつて、1個
のSQUIDが電圧転移すると残りのSQUIDも電圧
転移するようになつている。
This conventional series SQUID type power supply regulator changes the critical current using a magnetically coupled SQUID, and feeds back the output current to the magnetic field control line of the SQUID, so that one SQUID can control the voltage. When the SQUID transfers, the remaining SQUIDs also undergo voltage transfer.

従つて、臨界電流値にばらつきがあつても全て
のSQUIDをはぼ同時に電圧転移すると共に、磁
界接合線による臨界電流の制御によつてスイツチ
のタイミングを制御することができる。
Therefore, even if there are variations in the critical current values, all SQUIDs can undergo voltage transition almost simultaneously, and the timing of the switch can be controlled by controlling the critical current using the magnetic field junction line.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記従来のタイミング機能を有
する直列SQUID形パワーサプライレギユレータ
は、SQUIDを用いているために回路構成が複雑
化するという問題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above conventional series SQUID type power supply regulator having a timing function has a problem in that the circuit configuration is complicated because SQUIDs are used.

また、SQUIDと磁界結合線との磁界結合度を
高めるためにインダクタンスを大きくする必要が
あり、そのために占有面積が大きくなるという問
題もある。
Furthermore, in order to increase the degree of magnetic coupling between the SQUID and the magnetic coupling line, it is necessary to increase the inductance, which causes the problem that the occupied area becomes large.

そこで本発明は、デユーテイ比が大きくかつタ
イミング機能を有すると共に、簡単な回路で構成
されて占有面積の小さいパワーサプライレギユレ
ータを提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a power supply regulator that has a large duty ratio and a timing function, is configured with a simple circuit, and occupies a small area.

[課題を解決するための手段] 上記課題は、電源と接地との間に挿入され、第
1の複数のジヨセフソン接合および第1の抵抗が
直列接続されている第1のブランチと、前記第1
のブランチに並列に接続され、第2の複数のジヨ
セフソン接合および第2の抵抗が直列接続されて
いる第2のブランチと、前記第1および第2の複
数のジヨセフソン接合に磁界結合され、臨界電流
を制御する磁界制御線とを有し、前記第1の複数
のジヨセフソン接合と前記第1の抵抗との接続点
および/または前記第2の複数のジヨセフソン接
合と前記第2の抵抗との接続点から電力を取り出
すことによつて達成される。
[Means for Solving the Problem] The above problem provides a first branch that is inserted between a power source and a ground, and in which a first plurality of Josephson junctions and a first resistor are connected in series;
a second branch connected in parallel to the branch of the invention and having a second plurality of Josephson junctions and a second resistor connected in series, and magnetically coupled to the first and second plurality of Josephson junctions, the critical current and a connection point between the first plurality of Josephson junctions and the first resistor and/or a connection point between the second plurality of Josephson junctions and the second resistor. This is achieved by extracting power from the

[作 用] すなわち本発明は、複数のジヨセフソン接合を
有するブランチを並列に接続しているため、ジヨ
セフソン接合の臨界電流にばらつきがあつても、
2つのブランチの間で電流のやり取りを行なうこ
とにより、全てのジヨセフソン接合をほぼ同時に
電圧状態にスイツチする。また、磁界結合線によ
つて全てのジヨセフソン接合の臨界電流を制御す
ることにより、スイツチのタイミングを制御す
る。
[Function] That is, in the present invention, since branches having a plurality of Josephson junctions are connected in parallel, even if there are variations in the critical current of the Josephson junctions,
By exchanging current between the two branches, all Josephson junctions are switched to a voltage state at approximately the same time. The timing of the switch is also controlled by controlling the critical current of all Josephson junctions by means of magnetic field coupling lines.

[実施例] 以下、本発明を図示する実施例に基づいて具体
的に説明する。
[Example] The present invention will be specifically described below based on an illustrative example.

第1図は本発明の第1の実施例によるパワーサ
プライレギユレータを示す回路図、第2図は第1
図に示すパワーサプライレギユレータの平面図、
第3図および第4図はそれぞれ第2図に示すパワ
ーサプライレギユレータの部分斜視図および部分
断面図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a power supply regulator according to a first embodiment of the present invention, and FIG.
A top view of the power supply regulator shown in the figure,
3 and 4 are a partial perspective view and a partial sectional view, respectively, of the power supply regulator shown in FIG. 2.

第1図において、交流電源v0と接地GNDとの
間に、パワーサプライレギユレータ1が挿入され
ている。このレギユレータ1は、抵抗R11および
複数のジヨセフソン接合J11,J12,JJ13,J14が直
列接続されている第1のブランチと、抵抗R12
よび複数のジヨセフソン接合J15,J16,J17,J18
が直列接続されている第2のブランチとが、並列
に接続されている。
In FIG. 1, a power supply regulator 1 is inserted between an AC power source v 0 and ground GND. This regulator 1 includes a first branch in which a resistor R 11 and a plurality of Josephson junctions J 11 , J 12 , JJ 13 , J 14 are connected in series, a resistor R 12 and a plurality of Josephson junctions J 15 , J 16 , J17 , J18
are connected in series, and a second branch is connected in parallel.

また、全てのジヨセフソン接合J11,J12,…,
J18には、磁界制御線2が結合されている。この
磁界制御線2は、電流源i0に接続されている。
Also, all Josephson junctions J 11 , J 12 ,…,
A magnetic field control line 2 is coupled to J18 . This magnetic field control line 2 is connected to a current source i 0 .

そして抵抗R11と抵抗R12との接続点が電源v0
接続され、ジヨセフソン接合J14とジヨセフソン
接合J18との接続点が接地GNDに接続されてい
る。
The connection point between the resistor R 11 and the resistance R 12 is connected to the power supply v 0 , and the connection point between the Josephson junction J 14 and the Josephson junction J 18 is connected to the ground GND.

さらに抵抗R11とのジヨセフソン接合J11との接
続点および抵抗R12とジヨセフソン接合J15との接
続点にはそれぞれ出力端子A,Bが設けられ、サ
プライ抵抗R21,R22,R23,R24を介
して、ジヨセフソン論理ゲートG11,G12,G13
…にそれぞれ接続している。第2図において、電
源v0に接続されている基部電極31は、抵抗R11
R12を介して、基部電極32,33に接続されて
いる。これらの基部電極32,33は、それぞれ
ジヨセフソン接合J11,J15を介して、対向電極4
1,42に接続されている。これらの対向電極4
1,42は、それぞれジヨセフソン接合J12,J16
を介して、基部電極34,35に接続されてい
る。これらの基部電極34,35は、ジヨセフソ
ン接合J13,J17を介して、対向電極43,44に
接続されている。これらの対向電極43,44
は、ジヨセフソン接合J14,J18を介して、基部電
極36に接続されている。そしてこの基部電極3
6は、接地GNDに接続されている。
Furthermore, output terminals A and B are provided at the connection point between the resistor R 11 and the Josephson junction J 11 and the connection point between the resistor R 12 and the Josephson junction J 15 , respectively, and the output terminals are connected to each other via supply resistors R21, R22, R23, and R24. , Josephson logic gates G 11 , G 12 , G 13 ,
Each is connected to... In FIG. 2, the base electrode 31 connected to the power source v 0 has a resistance R 11 ,
It is connected to base electrodes 32 and 33 via R12 . These base electrodes 32 and 33 are connected to the counter electrode 4 via Josephson junctions J 11 and J 15 , respectively.
1 and 42. These counter electrodes 4
1 and 42 are Josephson junctions J 12 and J 16 , respectively.
It is connected to base electrodes 34 and 35 via. These base electrodes 34, 35 are connected to counter electrodes 43 , 44 via Josefson junctions J13, J17. These counter electrodes 43, 44
are connected to the base electrode 36 via Josefson junctions J 14 and J 18 . And this base electrode 3
6 is connected to ground GND.

なお、これらの基部電極31,32,…,36
および対向電極41,42,43,44は、共に
超伝導体、例えばニオブNbから形成されている。
Note that these base electrodes 31, 32,..., 36
The counter electrodes 41, 42, 43, and 44 are all made of a superconductor, such as niobium Nb.

また、ジヨセフソン接合J11,J12,…,J18上に
は磁界制御線2が設けられて、磁界結合されてい
る。さらに基部電極32,33は、図示はしない
が、サプライ抵抗R21,R22,R23,…を介して、
ジヨセフソン論理ゲートG21,G22,G23,…にそ
れぞれ接続されている。
Furthermore, magnetic field control lines 2 are provided on Josephson junctions J 11 , J 12 , . . . , J 18 to provide magnetic field coupling. Furthermore, although not shown, the base electrodes 32 and 33 are connected to each other via supply resistors R 21 , R 22 , R 23 ,...
They are connected to Josephson logic gates G 21 , G 22 , G 23 , . . . , respectively.

なお、磁界制御線2、基部電極31,32,
…,36、および対向電極41,42,43,4
4は、共に超伝導体、例えばニオブNbから形成
されている。
In addition, the magnetic field control line 2, the base electrodes 31, 32,
..., 36, and counter electrodes 41, 42, 43, 4
4 are both made of a superconductor, for example niobium Nb.

この第2図に示されたパワーサプライレギユレ
ータ1におけるジヨセフソン接合J11の部分の斜
視図および断面図をそれぞれ第3図および第4図
に示す。シリコンSi基板5上に、超伝導体例えば
ニオブNbからなるグランドプレーン6が形成さ
れている。このグランドプレーン6上には、グラ
ンドプレーン絶縁層7を介して、基部電極32が
形成されている。この基部電極32上には、例え
ばAlOXからなるトンネル酸化膜8を介して、対
向電極41が形成されており、ジヨセフソン接合
J11を構成している。このジヨセフソン接合J11
以外の基部電極32と対向電極41とは、層間絶
縁層91によつて絶縁されている。さらにジヨセ
フソン接合J11上方には、層間絶縁層92を介し
て、磁界制御線2が設けられている。
A perspective view and a sectional view of the Josephson junction J11 in the power supply regulator 1 shown in FIG. 2 are shown in FIGS. 3 and 4, respectively. A ground plane 6 made of a superconductor such as niobium Nb is formed on a silicon Si substrate 5. A base electrode 32 is formed on this ground plane 6 with a ground plane insulating layer 7 interposed therebetween. On this base electrode 32, a counter electrode 41 is formed with a tunnel oxide film 8 made of AlOx , for example, interposed therebetween, and a Josephson junction is formed.
It makes up J 11 . The base electrode 32 and the counter electrode 41 other than the Josephson junction J11 are insulated by an interlayer insulating layer 91. Furthermore, a magnetic field control line 2 is provided above the Josephson junction J 11 via an interlayer insulating layer 92 .

次に、動作を説明する。 Next, the operation will be explained.

電源v0からの電流が最小の臨界電流値を有する
ジヨセフソン接合の臨界電流を越え、一方のブラ
ンチのあるジヨセフソン接合、例えば第1のブラ
ンチのジヨセフソン接合J11が電圧状態にスイツ
チすると、このジヨセフソン接合J11を含む第1
のブランチに流れていた電流が他方の第2のブラ
ンチに流れ込む。
If the current from the source v 0 exceeds the critical current of the Josephson junction with the smallest critical current value and a Josephson junction with one branch, for example the Josephson junction J 11 of the first branch, switches to a voltage state, this Josephson junction 1st including J 11
The current flowing in one branch flows into the other second branch.

これによつて第2のブランチに流れる電流がこ
れらのジヨセフソン接合J15,J16,J17,J18の臨
界電流より十分に大きくなり、ジヨセフソン接合
J15,J16,J17,J18の全てが速やかに電圧状態に
スイツチする。
As a result, the current flowing in the second branch becomes sufficiently larger than the critical current of these Josephson junctions J 15 , J 16 , J 17 , and J 18 , and the Josephson junction
J 15 , J 16 , J 17 , and J 18 all quickly switch to voltage state.

その結果、今度はジヨセフソン接合J15,J16
J17,J18の臨界電流より十分に大きな電流が第1
のブランチに流れ込んで、この第1のブランチの
まだスイツチしていないジヨセフソン接合J12
J13,J14を全てスイツチする。
As a result, the Josephson junctions J 15 , J 16 ,
The first current is sufficiently larger than the critical current of J 17 and J 18 .
flows into the branch of this first branch that has not yet switched Josephson junction J 12 ,
Switch all J 13 and J 14 .

このように、第1の実施例によれば、各ジヨセ
フソン接合の臨界電流のばらつきがあつても、並
列に接続された2つのブランチの間で電流のやり
取りを行なうことにより、全てのジヨセフソン接
合J11,J12,…,J18をほぼ同時にスイツチするこ
とができる。このことによつて、デユーテイ比を
大きくすることができる。
In this way, according to the first embodiment, even if there are variations in the critical current of each Josephson junction, by exchanging current between two branches connected in parallel, all Josephson junctions can be 11 , J 12 , ..., J 18 can be switched almost simultaneously. This allows the duty ratio to be increased.

また、磁界制御線2によつて、全てのジヨセフ
ソン接合J11,J12,…,J18の臨界電流を制御す
る。そして電源v0から供給される電流が、この制
御された臨界電流を越えるとジヨセフソン接合は
電源状態にスイツチされる。こうして磁界制御線
2により、ジヨセフソン接合J11,J12,…,J18
スイツチのタイミングを、従つてパワーサプライ
レギユレータ1のスイツチのタイミングを制御す
ることができる。すなわちこのパワーサプライレ
ギユレータ1は、排他的論理和ゲート、タイムド
インバータ等の論理ゲートの動作に必要なタイミ
ング機能を有することができる。こうしてジヨセ
フソン集積回路に幅広く適用することができる。
Further, the critical currents of all the Josephson junctions J 11 , J 12 , . . . , J 18 are controlled by the magnetic field control line 2 . When the current supplied from the power supply v 0 exceeds this controlled critical current, the Josephson junction is switched to the power state. The magnetic field control line 2 thus makes it possible to control the timing of the switches of the Josefson junctions J 11 , J 12 , . . . , J 18 and thus of the power supply regulator 1 . That is, this power supply regulator 1 can have a timing function necessary for the operation of logic gates such as exclusive OR gates and timed inverters. Thus, it can be widely applied to Josephson integrated circuits.

そしてこの第1の実施例によるパワーサプライ
レギユレータ1は単接合のジヨセフソン接合J11
J12,…,J18を用いているため、回路構成が簡単
化され、その占有面積も小さくなる。
The power supply regulator 1 according to the first embodiment has a single junction Josephson junction J 11 ,
Since J 12 , ..., J 18 are used, the circuit configuration is simplified and the area occupied is also reduced.

また、第1の実施例においては、磁界制御線2
の感度が厳しく問われることがないため、占有面
積が大きくなることはない。
Furthermore, in the first embodiment, the magnetic field control line 2
Since the sensitivity of the sensor is not strictly questioned, the occupied area does not become large.

このようにして、回路構成が簡単で占有面積も
小さい、タイミング機能を有するパワーサプライ
レギユレータが形成される。
In this way, a power supply regulator with a timing function, which has a simple circuit configuration and occupies a small area, is formed.

次に、本発明による第2の実施例を第5図を用
いて説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described using FIG. 5.

第5図は本発明の第2の実施例によるパワーサ
プライレギユレータを示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a power supply regulator according to a second embodiment of the present invention.

この第2の実施例は、第1図に示したパワーサ
プライレギユレータ1におけるジヨセフソン接合
J11,J12,…,J18の替わりに、パワーサプライレ
ギユレータ10においてそれぞれ2接合SQUID
111,112,…,118を用いたものであ
る。
This second embodiment is based on Josephson junction in the power supply regulator 1 shown in FIG.
In place of J 11 , J 12 , ..., J 18 , two-junction SQUID is used in each power supply regulator 10.
111, 112, . . . , 118 are used.

すなわち第5図aにおいて、抵抗R31および複
数のSQUID111,112,113,114が
直列接続されている第1のブランチと、抵抗R32
および複数のSQUID115,116,117,
118が直列接続されている第2のブランチとが
並列に接続されて構成されている。また、全ての
SQUID111,112,…,118には、磁界
制御線12が結合され、この磁界制御線12は、
電流源i0に接続されている。
That is, in FIG. 5a, a first branch in which a resistor R 31 and a plurality of SQUIDs 111, 112, 113, 114 are connected in series, and a resistor R 32
and multiple SQUIDs 115, 116, 117,
118 are connected in series, and the second branch is connected in parallel. Also, all
A magnetic field control line 12 is coupled to the SQUIDs 111, 112, ..., 118, and this magnetic field control line 12 is
Connected to current source i 0 .

そして抵抗R31と抵抗R32との接続点が交
流電源v0に接続され、SQUID114とSQUID1
18との接続点が接地GNDに接続されている。
さらに抵抗R31とのSQUID111との接続点
および抵抗R32とSQUID115との接続点に
はそれぞれ出力端子A,Bが設けられ、サプライ
抵抗R41,R42,R43,…を介して、ジヨセフソン
論理ゲートG21,G22,G23,…にそれぞれ接続さ
れている。
Then, the connection point between resistor R31 and resistor R32 is connected to AC power supply v 0 , and SQUID114 and SQUID1
The connection point with 18 is connected to the ground GND.
Furthermore, output terminals A and B are provided at the connection point between the resistor R31 and the SQUID 111 and the connection point between the resistor R32 and the SQUID 115 , respectively, and the Josephson logic gate They are connected to G 21 , G 22 , G 23 , ..., respectively.

これらのSQUID111,112,…,118
は、第6図aに示されるように、2個のジヨセフ
ソン接合J21,J22と2個のインダクタンスL11
L12を有する超伝導リングで、2個のインダクタ
ンスL11,L12の接続点にバイアス電流を与える端
子が設けられている。そしてこれらの2接合
SQUID111,112,…,118には、磁界
制御線12が1回結合されている。
These SQUID111, 112,...,118
As shown in FIG. 6a, there are two Josephson junctions J 21 , J 22 and two inductances L 11 ,
A superconducting ring having L 12 is provided with a terminal for applying a bias current to the connection point of two inductances L 11 and L 12 . and these two junctions
The magnetic field control line 12 is coupled once to the SQUIDs 111, 112, . . . , 118.

このような第2の実施例によるパワーサプライ
レギユレータ10の動作は、第1図に示した第1
の実施例と同様である。
The operation of the power supply regulator 10 according to the second embodiment is similar to the first embodiment shown in FIG.
This is similar to the embodiment.

なお、第2の実施例においては2接合SQUID
を用いたが、これらの替わりに3接合SQUIDを
用いてもよいし、さらにそれ以上の接合の
SQUIDを用いてもよい。
Note that in the second embodiment, two-junction SQUID
However, 3-junction SQUIDs may be used instead of these, or even more junctions may be used.
SQUIDs may also be used.

また、上記第1および第2の実施例において
は、2つの出力端子A,Bからジヨセフソン論理
ゲートに出力しているが、必ずしも2端子にする
必要はなく、一方の端子のみから出力してもよ
い。
In addition, in the first and second embodiments, the two output terminals A and B are used to output to the Josephson logic gate, but it is not necessary to use two terminals, and it is also possible to output from only one terminal. good.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、複数のジヨセフ
ソン接合を有するブランチを並列に接続すると共
に、これらのジヨセフソン接合の臨界電流を磁界
結合線によつて制御しているため、簡単な回路構
成によつて、全てのジヨセフソン接合をほぼ同時
にスイツチすることができると共に、このスイツ
チのタイミングを制御することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, branches having a plurality of Josephson junctions are connected in parallel, and the critical current of these Josephson junctions is controlled by a magnetic coupling line, so that A circuit configuration that allows all Josephson junctions to be switched substantially simultaneously and the timing of this switch to be controlled.

このことによつて、デユーテイ比が大きくて安
定性の高いバイアス電流を供給することができる
パワーサプライレギユレータが、小さな占有面積
でかつタイミング機能を有することができる。
As a result, a power supply regulator that can supply a highly stable bias current with a large duty ratio can occupy a small area and have a timing function.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1の実施例によるパワーサ
プライレギユレータを示す回路図、第2図は第1
図に示すパワーサプライレギユレータの平面図、
第3図および第4図はそれぞれ第2図に示すパワ
ーサプライレギユレータの部分斜視図および部分
断面図、第5図は本発明の第2の実施例によるパ
ワーサプライレギユレータを示す回路図、第6図
は従来のパワーサプライレギユレータを示す回路
図、第7図は提案されているパワーサプライレギ
ユレータを示す回路図、第8図は従来の直列
SQUID形パワーサプライレギユレータを示す回
路図である。 図において、1,10,13,14……パワー
サプライレギユレータ、2,12,16……磁界
制御線、31,32,…,36……基部電極、4
1,42,43,44……対向電極、5……シリ
コンSi基板、6……グランドプレーン、7……グ
ランドプレーン絶縁層、8……トンネル酸化膜、
91,92……層間絶縁層、111,112,
…,118,151,152,153,154…
…SQUID、J11,J12,…,J18,J21,J22,J31
J32,J33,J34,J41,J42,…,J48,J51,J52……
ジヨセフソン接合、R11,R12,R31,R32,R61
R62,R81,R91……抵抗、R21,R22,R23,R41
R42,R4351,R52,R53,R71,R72,R73……サプ
ライ抵抗、G11,G12,G13,G21,G22,G23
G31,G32,G33,G41,G42,G43……ジヨセフソ
ン論理ゲート、L11,L12,L21,L22……インダク
タンス、v0……電源、GND……接地、i0……定
電流源、A,B……出力端子。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a power supply regulator according to a first embodiment of the present invention, and FIG.
A top view of the power supply regulator shown in the figure,
3 and 4 are a partial perspective view and a partial sectional view, respectively, of the power supply regulator shown in FIG. 2, and FIG. 5 is a circuit diagram showing a power supply regulator according to a second embodiment of the present invention. , Fig. 6 is a circuit diagram showing a conventional power supply regulator, Fig. 7 is a circuit diagram showing a proposed power supply regulator, and Fig. 8 is a circuit diagram showing a conventional power supply regulator.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a SQUID type power supply regulator. In the figure, 1, 10, 13, 14... power supply regulator, 2, 12, 16... magnetic field control line, 31, 32,..., 36... base electrode, 4
1, 42, 43, 44... Counter electrode, 5... Silicon Si substrate, 6... Ground plane, 7... Ground plane insulating layer, 8... Tunnel oxide film,
91, 92... interlayer insulating layer, 111, 112,
..., 118, 151, 152, 153, 154...
…SQUID, J 11 , J 12 ,…, J 18 , J 21 , J 22 , J 31 ,
J 32 , J 33 , J 34 , J 41 , J 42 , …, J 48 , J 51 , J 52
Josephson junction, R 11 , R 12 , R 31 , R 32 , R 61 ,
R 62 , R 81 , R 91 ...Resistance, R 21 , R 22 , R 23 , R 41 ,
R 42 , R 43 , 51 , R 52 , R 53 , R 71 , R 72 , R 73 ... Supply resistance, G 11 , G 12 , G 13 , G 21 , G 22 , G 23 ,
G 31 , G 32 , G 33 , G 41 , G 42 , G 43 ... Josephson logic gate, L 11 , L 12 , L 21 , L 22 ... Inductance, v 0 ... Power supply, GND ... Ground, i 0 ... Constant current source, A, B... Output terminal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電源と接地との間に挿入され、第1の複数の
ジヨセフソン接合および第1の抵抗が直列接続さ
れている第1のブランチと、 前記第1のブランチに並列に接続され、第2の
複数のジヨセフソン接合および第2の抵抗が直列
接続されている第2のブランチと、 前記第1および第2のの複数のジヨセフソン接
合に磁界結合され、臨界電流を制御する磁界制御
線と を有し、 前記第1の複数のジヨセフソン接合と前記第1
の抵抗との接続点および/または前記第2の複数
のジヨセフソン接合と前記第2の抵抗との接続点
から電力を取り出す ことを特徴とするパワーサプライレギユレータ。
[Claims] 1. A first branch inserted between a power source and ground, and having a first plurality of Josephson junctions and a first resistor connected in series, and connected in parallel to the first branch. a second branch having a second plurality of Josephson junctions and a second resistor connected in series; and a second branch magnetically coupled to the first and second plurality of Josephson junctions to control a critical current. the first plurality of Josephson junctions and the first
and/or a connection point between the second plurality of Josephson junctions and the second resistor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH063877B2 (en) * 1986-08-15 1994-01-12 日本電気株式会社 Josephson high voltage signal output circuit

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